印后装订设备远程监控系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种将骑马订联动机、骑马订联动机电气控制系统和远程控制系统相结合的印后装订设备远程监控系统及方法，其采用可编程控制器PLC与GPRS?DTU相结合的技术构思，达到对印刷装订作业的现场与远程双重监控，由于采用公用GPRS网络，其效率高、成本低，解决了印刷装订程序中的多种浪费，同时能够避免产生重大故障。
【专利说明】印后装订设备远程监控系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种印刷装订设备的控制系统。
【背景技术】
[0002]近十年来，我们印刷制造业经历了许多加工控制和自动控制的技术改革。许多应用设备从原始的机械控制开始，逐渐发展到结合机械结构的继电器逻辑控制，产品供应链的自动化水平大大提高。然而，继电器控制也存在控制率低、抗干扰性能差的问题，设备的故障率高，这种控制方式已经逐渐被PLC控制所替代。
[0003]印刷分为印前、印刷、印后三大工序。印前主要从事原稿设计、版面安排的工作，印刷工序主要从事承印材料的选择、图文印刷的质量、印刷色彩、油墨的调配等，印后工序主要从事印后印刷品的表面处理、装订等各个方面。其中印后装订是印后工序的主要环节，一般薄本(厚度10毫米以下)采用铁丝骑订式，厚本(厚度10毫米以上)采用胶订方式。
[0004]根据印刷品的种类不同，印后装订包括的工序也不同。以纸类印刷品为例，报纸在印后只需折页和打包处理，期刊、杂志、教材、教辅则增加了装订(铁丝订、胶订)和裁切工序。现有的机械装订方式主要采用骑马订。
[0005]骑马订是一种将铁丝从书帖折缝中穿过的装订方法。装订时要将书帖摊开，搭骑在订书机的三角板上。骑马订采样套贴法配页，按页码或版面顺序将一贴书套在另一贴书的外面，将封皮套在最外面，最后撞齐供订本作业。套贴不宜过厚(一般不超过10毫米，超过10毫米用胶订)。骑马联动机有两种形式:一种是搭页机、订书机和三面切书机组成的称为“三连机”，另一种是由折搭机、搭页机、订书机、三面切书机、堆积机组成的称为“五连机”，电气控制系统都采用可编程控制器(简称PLC)、人机界面来控制。
[0006]搭页机的主要功能是承载书页、配贴搭页，订书机的功能是将待装订的书帖订在骑缝上，三面切书机就是将订好钉的书帖裁切成型，电气控制系统控制三部分协调工作。搭页机由存贴台、抽纸装置、下贴机构、传送带组成。首先将待装订的书帖依次放在搭页机的存贴台上，由抽纸机构每次从存贴台抽取一贴，搭在传送带上，书帖在搭在传送带之前要经过多重检测(错贴检测、少贴检测、堵纸过载检测)后面存贴台上的书帖依次搭在传送带上，这样一贴套一贴，经过传送带到装订位，在装订之前还要进行总厚、长度、宽度的检测，只有各种检测都正常的书帖(合格书)才由订书机给以订上骑缝钉，最后由三面切书机将订好的书帖裁切成型，经收书装置收集打包。不合格的书贴不予装订，经剔废机构剔除，不进三面切书机。
[0007]骑马装订联动机电气控制系统由一个主传动电机，三个气泵电机，主电控箱(安装可编程控制器、通信模块、变频器、触摸屏、继电器等电气元件)及分布机身各处的光电开关、接近开关、微动开关、按钮及信息显示灯等构成。
[0008]随着科技的进步及自动化控制技术在印刷设备上的应用，特别是近年来数字印刷的兴起，使得客户终端对印后产品的装订质量和效率提出了越来越高的要求，但印后装订设备普遍自动化水平较低，就印刷设备的电气控制系统来说，印后装订设备的控制系统相对落后于印前和印刷设备，因此提高印后装订设备的自动化水平是印后装订技术的发展方向。装订作为印后加工的一个重要环节，为了提高质量，缩短生产周期，单机作业的工艺流程正在被全自动的具有各种检测功能的联动生产线所代替。这就要求印后装订设备要具有一系列的功能，而不是现有的单一功能，比如对加工的尺寸、故障信息、图文信息、温度、速度的调整、计数、各种检测功能、排废等一系列的信息进行在线的跟踪和控制。如何实现大范围分布式应用中各种现场数据的采集、监控，以避免产生重大故障、引起原料浪费，成为很现实和迫切的问题。
【发明内容】
[0009]为了达到上述目的，本发明提供了一种印后装订设备远程控制系统，解决分布式设备流水线监控水平较低的技术问题。
[0010]本发明的一种印后装订设备远程监控系统，包括骑马订联动机和联动机电气控制系统，所述骑马订联动机，为三连机或五连机，三连机包括搭页机、订书机和三面切书机，五连机包括折搭机、搭页机、订书机、三面切书机和堆积机，所述骑马订联动机电气控制系统，包括主传动电机、气泵电机、主电控箱、分布在骑马订联动机中各机身上的开关节点、采集终端以及信息显示单元，所述骑马装订联动机电气控制系统通过PLC控制，对骑马订联动机工作过程进行数据采集并控制机器动作，还包括远程控制系统，所述远程控制系统由可编程控制器PLC和数据传输模块GPRS DTU组成。
[0011]所述主电控箱中设置有可编程控制器PLC，通信模块，变频器，触摸屏、继电器。
[0012]所述开关节点包括光电开关、接近开关、微动开关、按钮。
[0013]所述远程控制系统还包括SM卡、RS485\RS232通讯模块，所述数据传输模块GPRSDTU与可编程控制器PLC内置的RS485\RS232通信模块建立连接。
[0014]所述可编程控制器PLC上的管脚与所述联动机系统中的传感器相连。
[0015]所述SM卡设置在数据传输模块GPRS DTU内部，且开通GPRS服务，数据传输模块GPRSDTU通过GPRS网络和远程智能机终端的数据处理中心进行通讯。
[0016]所述采集终端为传感器或数据采集器。
[0017]所述远程监控系统中还包括数据集中器。
[0018]本发明一种利用印后装订设备远程监控系统进行远程监控的方法，其特征在于以下步骤:
[0019]开启电源，启动骑马订联动机和联动机电气控制系统；所述数据传输模块GPRSDTU通过其内部的SM卡注册到网络；所述可编程控制器PLC通过其上的I/O端口接收联动机系统中传感器的数据；所述可编程控制器PLC将接收到的数据通过RS485/232通讯模块发送到与之连接的数据传输模块GPRS DTU上；所述数据传输模块GPRS DTU通过其无线网络传输功能将其接收到的数据数据进行封装、打包、发送至远端服务器；监控人员通过连入网络的智能机终端访问所述远端服务器，监控人员对数据进行实时监控。
[0020]操作所述智能机终端的监控人员需要改变监控数据的期望值时，通过网络向数据传输模块GPRS DTU发送改变后的数据；所述数据传输模块GPRS DTU通过串口通讯将新的数据发送给可编程控制器PLC ;所述可编程控制器PLC通过其A/D转换模块将数据进行解析，并发送解析后的数据至装订设备的相应开关节点，实现对装订设备的远程控制。[0021]所述数据传输模块GPRS DTU可采用RS485、无线modem、拨号、TCP/IP、短信、SP等多种联网方式。
[0022]优选地，所述主传动电机采用7.5KW四级电磁制动三相异步电机，通过变频器实现无极调速，电控系统可控制3-4台气泵电机，所述气泵电机为3KW四级三相异步电动机。
[0023]优选地，采用的可编程控制器PLC型号为DVP80EH00R3，数据传输模块GPRS DTU型号为 HDGRSM-300。
[0024]本发明中，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输，中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明的数据传输模块GPRS DTU工作原理图；
[0026]图2为本发明的远程控制系统的原理框图；
[0027]图3为本发明的骑马订联动机工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述:
[0029]本发明提供了一种印后装订设备远程控制系统，包括骑马订联动机和联动机电气控制系统，以及远程控制系统。
[0030]联动机电气控制系统，包括主传动电机，气泵电机，主电控箱，分布机身各处的开关节点、采集终端以及信息显示单元。
[0031]骑马装订联动机电气控制系统，整个系统对联动机中的搭页机或折搭机起的整个装订、裁切、分装的全过程，通过PLC进行控制。
[0032]主电控箱中设置有可编程控制器PLC，通信模块，变频器，触摸屏、继电器等元件。
[0033]开关节点包括光电开关、接近开关、微动开关、按钮。
[0034]本实施例中，采用的可编程控制器PLCl型号为DVP80EH00R3，数据传输模块GPRSDTU2 型号为 HDGRSM-300。
[0035]远程监控通过采用PLC+GPRS的控制系统。利用现有的GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在GPRS业务平台上构建分布式PLC控制系统，实现PLC的无线数据传输，充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本。而且设备安装方便、维护简单。DVP80EH00R3是一款台达PLC，它自带80点数字1/0，数字I/O点可扩展至512点。其输出方式是继电器型输出，输出时它通过接通或断开继电器的线圈从而使继电器的触点闭合或断开来控制外部电路，这种输出方式价格便宜，电压范围小，导通压降小，在此系统中选择这种输出方式明显优于其他方式。
[0036]PLC主要内部装置包括:[0037]输入继电器X，自带40点可扩展至256点，编号X0-X377 (八进制排列)。
[0038]输出继电器Y，自带40点可扩展至256点，编号从Y0-Y377 (八进制排列)。
[0039]辅助继电器M，一般采用(M0-M511，M768-M999)，停电保持用(M512-M767)，特殊采用(M1000-M1279)。
[0040]定时器T，IOOms 定时器(T0-T63)，IOms (T64-T126)，Ims (T127)。
[0041]计数器C，共141点分为:16位一般用，16位停电保持用，32位可逆计数器步进点S，共128点。
[0042]数据寄存器D，一般用(D0-D407)，停电保持用(D408-D599)特殊用(D1000-D1311)，变址寄存器用(D1028=E，D1029=F)。
[0043]常数表示为，K打头表示10进制，H打头表示16进制。
[0044]DVP80EH00R3 内建有两个通讯口 COMl，COM2 其中，COMl 为 RS232 通讯口，COM2 为RS485通讯口，主机通过通讯指令就可以对这些装置进行访问。
[0045]在骑马订联动机电气控制系统中，采用PLC可以现场控制装订过程，减少故障和浪费现象，其主要功能有:主传动控制、书帖在线检测控制、故障检测控制、书帖尺寸检测、书帖厚度检测、书帖钉数检测、三面切书机出书分本及计数控制、气泵控制、机器数据信息显示及设置。
[0046]采用物联网无线数据终端GPRS DTU，利用公用运营商网络GPRS网络为用户提供长线长距离数据传输功能，采用高性能的工业通信处理器和工业无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232，RS485接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能。
[0047]在DTU中放入一张开通GPRS功能的SM卡，DTU上电后先注册到GPRS网络，然后通过GPRS网络和数据处理中心建立连接。通过有线的数据采集中心，同时与很多个GPRSDTU进行双向通信。
[0048]印后装订系统的远程监控通过采用PLC+GPRS的控制系统，将实现大范围分布式应用中各种现场数据的采集、监控，现场监控和远程监控相结合，从而更好的避免产生重大故障、减少原料浪费，且可以远程设置现场数据，方便、省时，降低成本。
[0049]如图1所示，数据传输模块GPRS DTU2的工作系统由采集终端、DTU IP MODEM,GPRS运行网、Internet Server、通信服务器组成。IP MODEM即GPRS DTU模块。采集终端连至PLC的串口或模拟量采集通道，采集各点流量计的瞬时流量与累计流量，保存在内存中，并定时向Internet Server发送最新的数据。为减少发送的数据次数,降低运行成本,采集终端具有智能判断功能，比如无排放流量时GPRS可一小时上报一次。
[0050]如图2所示，远程监控系统包括可编程控制器PLC1，数据传输模块GPRS DTU2,SIM卡3，可编程控制器PLCl内置有RS232/485通讯模块4，SIM卡3设置在数据传输模块GPRSDTU2内部，可编程控制器PLCl与印刷设备上的采集终端5之间通过现场总线的RS485接口进行通讯，可编程控制器PLCl与数据传输模块GPRS DTU2采用RS232或RS485串口通讯。SIM卡3开通有GPRS业务，数据传输模块GPRS DTU2通过SM卡3连入无线网络。远程智能机终端也连入网络时，由于GPRS DTU处于通信内网，所分配的IP地址不固定，故作为C/S结构方式的客户端，可编程控制器PLCl通过串口向数据传输模块GPRS DTU2发送数据，数据传输模块GPRS DTU2 一旦接收到用户的串口数据，就立即把数据封装在一个TCP包里，通过无线网络发送给远程智能机终端。
[0051]图3为骑马订联动机的工作过程。所述搭页机的个数可依照具体需求增加或减少。剔废部设置在装订机处，通过装订的书籍才会到达三面切书机，不合格的书籍进入剔废部。整个线路上搭页机、装订机、三面切书机、收书装置上都依照需求设置有采集终端，在图中未示出，本实施例中米集终端为传感器。
[0052]联动机电气控制系统可以实现的功能有:
[0053]书帖在线检测控制:是通过安装在搭页机上的各种检测设备(光电开关、错贴检测仪、微动开关)的检测，对联动机在生产运行过程中可能出现的错贴、漏贴、拖帖等不合格书本的在线检测，信号显示，跟踪传送并自动分选，对坏书不予装订，并输出剔废书斗，仅对合格书本予以装订、裁切。
[0054]三面切书机出书累计计数及分本控制:是指三面切书机按分本批量数执行分本动作，当计数达到批量设置时，执行一次分本动作，使成品轮流进入两个收书斗中，便于收书打包。
[0055]具体工作过程中，以上功能由多个检测控制功能共同实现，其连接方式与工作内容如下:
[0056]主传动控制:控制机器的运行和停止，可以由电流互感器测得机器是否在运行，并设置继电器控制开关，该开关由可编程控制器PLCl的Y0/Y1控制。
[0057]书帖检测控制:检测错贴、多贴、少贴情况，由光电传感器和计数器配合实现，由可编程控制器PLCl的X10-X17控制。
[0058]故障检测控制:故障停机及显示，由电流互感器或光电传感器实现，由可编程控制器 PLCl 的 M400-M420 控制。
[0059]书帖尺寸检测:检测书帖是否超长超宽，由光电传感器实现，并由可编程控制器PLCl 的 X4-X7 控制。
[0060]书帖厚度检测:检测书帖厚度是否符合要求，由光电传感器控制，由可编程控制器PLCl的X2控制。
[0061]书帖钉数检测:检测是否漏订，由压力传感器或光电传感器控制，由可编程控制器PLCl的X3控制。
[0062]三面切书机出书分本及计数控制:控制成品轮流进入收书斗中，分拣工作由光电传感器和计数器配合实现，由可编程控制器PLCl的X5控制。
[0063]气泵控制:控制气泵的启动、停止，由继电器控制的开关节点实现，由可编程控制器PLCl的Y41-Y43控制。
[0064]机器数据信息显示及设置:控制机器速度，由测速仪检测得到，并连接可编程控制器PLCl的D384，控制时间及日期，连接可编程控制器PLCl的M600-M626，书帖尺寸设置，连接可编程控制器PLCl的M701-M702，帖厚度设置，连接可编程控制器PLCl的M700，书帖钉数设置，连接可编程控制器PLCl的D311，产品产量及批量设置与显示，连接可编程控制器PLCl的C220-C222，故障信息，连接可编程控制器PLCl的M400-M420。
[0065]具体工作过程中，主电机采用7.5KW四级电磁制动三相异步电机，通过变频器实现无极调速，电控系统可控制3-4台气泵电机，气泵电机为3KW四级三相异步电动机。
[0066]以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种印后装订设备远程监控系统，包括骑马订联动机和联动机电气控制系统，所述骑马订联动机，为三连机或五连机，三连机包括搭页机、订书机和三面切书机，五连机包括折搭机、搭页机、订书机、三面切书机和堆积机，所述骑马订联动机电气控制系统，包括主传动电机、气泵电机、主电控箱、分布在骑马订联动机中各机身上的开关节点、采集终端(5)以及信息显示单元，所述骑马装订联动机电气控制系统通过PLC控制，对骑马订联动机工作过程进行数据采集并控制机器动作，其特征在于， 还包括远程控制系统，所述远程控制系统由可编程控制器PLC(1)和数据传输模块GPRSDTU (2)组成。
2.根据权利要求1所述的印后装订设备远程监控系统，其特征在于， 所述主电控箱中设置有可编程控制器PLC(1)，通信模块，变频器，触摸屏、继电器； 所述开关节点包括光电开关、接近开关、微动开关、按钮； 所述远程控制系统还包括SM卡(3)、RS485\RS232通讯模块(4)，所述数据传输模块GPRSDTU(2)与可编程控制器PLC(1)内置的RS485\RS232通信模块(4)建立连接； 所述可编程控制器PLC (1)上的管脚与所述联动机系统中的传感器相连。
3.根据权利要求2所述的印后装订设备远程监控系统，其特征在于， 所述SM卡(3)设置在数据传输模块GPRS DTU(2)内部，且开通GPRS服务，数据传输模块GPRS DTU (2)通过GPRS网络和远程智能机终端的数据处理中心进行通讯； 所述采集终端(5)为传感器或数据采集器； 所述远程监控系统中还包括数据集中器。
4.根据权利要求2所述的印后装订设备远程监控系统，其特征在于， 所述主传动电机采用7.5KW四级电磁制动三相异步电机，通过变频器实现无极调速，电控系统可控制3-4台气泵电机，所述气泵电机为3KW四级三相异步电动机；采用的可编程控制器PLC(1)型号为DVP80EH00R3，数据传输模块GPRS DTU(2)型号为HDGRSM-300。
5.一种利用权利要求4所述印后装订设备远程监控系统进行远程监控的方法，其特征在于以下步骤: 开启电源，启动骑马订联动机和联动机电气控制系统； 所述数据传输模块GPRS DTU (2)通过其内部的S1M卡(3)注册到网络； 所述可编程控制器PLC(1)通过其上的1/O端口接收联动机系统中采集终端(5)的传感器的数据； 所述可编程控制器PLC(1)将接收到的数据通过RS485/232通讯模块(4)发送到与之连接的数据传输模块GPRS DTU (2)上； 所述数据传输模块GPRS DTU(2)通过其无线网络传输功能将其接收到的数据数据进行封装、打包、发送至远端服务器； 印后装订设备的监控人员通过连入网络的智能机终端访问所述远端服务器； 监控人员对数据进行实时监控。
6.根据权利要求5所述的一种印后装订设备远程监控方法，其特征在于， 操作所述智能机终端的工作人员改变监控数据的期望值，并通过网络向数据传输模块GPRS DTU (2)发送改变后的数据； 所述数据传输模块GPRS DTU(2)通过串口通讯将新的数据发送给可编程控制器PLC(I); 所述可编程控制器PLC (I)通过其A/D转换模块将数据进行解析，并发送解析后的数据至装订设备的相应开关节点，实现对装订设备的远程控制。
7.根据权利要求6所述的印后装订设备远程监控方法，其特征在于， 所述联动机电气控制系统通过机身上的检测仪和开关节点相配合工作，可以实现的功能有: 主传动控制:控制机器的运行和停止，由可编程控制器PLC(I)的Y0/Y1控制； 书帖检测控制:检测错贴、多贴、少贴情况，由可编程控制器PLC(I)的X10-X17控制； 故障检测控制:障停机及显示，由可编程控制器PLC(I)的M400-M420控制； 书帖尺寸检测:检测书帖是否超长超宽，由可编程控制器PLC(I)的X4-X7控制； 书帖厚度检测:检测书帖厚度是否符合要求，由可编程控制器PLC(I)的X2控制； 书帖钉数检测:检测是否漏订，由可编程控制器PLC(I)的X3控制； 三面切书机出书分本及计数控制:控制成品轮流进入收书斗中，由可编程控制器PLC(I)的X5控制； 气泵控制:控制气泵的启动、停止，由可编程控制器PLC(I)的Y41-Y43控制； 机器数据信息显示及设置:控制机器速度，连接可编程控制器PLC(I)的D384，控制时间及日期，连接可编程 控制器PLC (I)的M600-M626，书帖尺寸设置，连接可编程控制器PLC(I)的M701-M702，帖厚度设置，连接可编程控制器PLC(I)的M700，书帖钉数设置，连接可编程控制器PLC(I)的D311，产品产量及批量设置与显示，由可编程控制器PLC(I)的C220-C222控制，故障信息，连接可编程控制器PLC (I)的管脚M400-M420控制。
8.根据权利要求7所述的印后装订设备远程监控方法，其特征在于，所述数据传输模块GPRS DTU(2)可采用RS485、无线modem、拨号、TCP/IP、短信、SP等多种联网方式。
【文档编号】G08C17/02GK103676847SQ201310607687
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】袁传权, 刘忠, 汪元林 申请人:安徽华印机电股份有限公司