一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的方法及其裝置制造方法
【專利摘要】一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的方法及其裝置，安裝在煙條檢測(cè)傳感器組件上方，運(yùn)算控制單元，負(fù)責(zé)執(zhí)行軟件指令、所有邏輯控制功能；存儲(chǔ)單元，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)微波密度檢測(cè)儀、煙條光學(xué)檢測(cè)儀等檢測(cè)功能的數(shù)據(jù)、參數(shù)、及配置；總線通訊處理單元包括控制層DP總線通訊處理單元、檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元，DP總線通訊處理單元，負(fù)責(zé)按照ProfiBus-DP的通訊協(xié)議與卷煙機(jī)IPC控制器建立并保持通訊；檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元，負(fù)責(zé)按照CAN2.0通訊協(xié)議與微波檢測(cè)儀、煙條光學(xué)檢測(cè)儀建立并保持通訊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是相比專用、分立系統(tǒng)，新裝置具有系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能擴(kuò)展方便、通用標(biāo)準(zhǔn)的IO模塊、強(qiáng)大豐富的自診斷功能、統(tǒng)一的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)煙草加工業(yè)卷煙生產(chǎn)過(guò)程中采集卷煙紙包裹煙條段煙絲重量、煙條中煙絲含異物(金屬、塑料)、煙條包裹煙紙油墨污點(diǎn)、煙條圓周等檢測(cè)傳感器的信息進(jìn)行集中存儲(chǔ)、處理的裝置，屬于煙草機(jī)械自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煙草設(shè)備電控技術(shù)的迅猛發(fā)展，從最早的專用電路板卡控制，到目前廣泛使用的PLC控制技術(shù)，再到新型卷接設(shè)備上基于嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使得以前的專用板卡、分立專用系統(tǒng)存在的硬件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、系統(tǒng)功能擴(kuò)展性能差、設(shè)備維修診斷復(fù)雜等缺點(diǎn)，越來(lái)越不適應(yīng)新型卷接設(shè)備控制平臺(tái)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服專用板卡、分立專用系統(tǒng)存在的硬件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、系統(tǒng)功能擴(kuò)展性能差、設(shè)備維修診斷復(fù)雜等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的方法及其裝置。
[0004]傳統(tǒng)的卷煙機(jī)控制機(jī)器邏輯控制通常采用PLC，機(jī)器復(fù)雜工藝控制采取專用獨(dú)立系統(tǒng)控制，且每個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)有單獨(dú)的電源模塊、輸入模塊、輸出模塊、通訊模塊等模塊組成。新型卷煙機(jī)控制技術(shù)采用基于IPC嵌入式控制平臺(tái)技術(shù)，機(jī)器邏輯控制、機(jī)器復(fù)雜工藝控制共用一個(gè)IPC開(kāi)發(fā)平臺(tái)。采用基于IPC控制平臺(tái)的新型卷煙機(jī)選用本裝置采用通用I/O模塊取代專用板卡、電源板卡、獨(dú)立的輸入輸出板卡等專用電路板卡。本發(fā)明提出一種新的基于現(xiàn)場(chǎng)總線智能傳感器處理器解決方案，本裝置外形為長(zhǎng)方體，安裝在煙條檢測(cè)傳感器組件上方，通過(guò)三個(gè)安裝螺釘與煙條檢測(cè)傳感器組件共用一個(gè)安裝支架。其系統(tǒng)由運(yùn)算控制單元、存儲(chǔ)單元、總線通訊處理單元、電氣連接單元、電源供電單元、單元封裝模塊組成，其特征在于:運(yùn)算控制單元，負(fù)責(zé)執(zhí)行軟件指令、所有邏輯控制功能；存儲(chǔ)單元，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)微波密度檢測(cè)儀、煙條光學(xué)檢測(cè)儀等檢測(cè)功能的數(shù)據(jù)、參數(shù)、及配置；總線通訊處理單元包括控制層DP總線通訊處理單元、檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元，DP總線通訊處理單元，負(fù)責(zé)按照ProfiBus-DP的通訊協(xié)議與卷煙機(jī)IPC控制器建立并保持通訊；檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元，負(fù)責(zé)按照CAN2.0通訊協(xié)議與微波檢測(cè)儀、煙條光學(xué)檢測(cè)儀建立并保持通訊；電氣連接單元包括DP連接總線、CAN連接總線、卷煙機(jī)軸編碼器連接；電源供電單元，負(fù)責(zé)提供穩(wěn)定的24VDC電源、及向卷煙機(jī)軸編碼器提供隔離5VDC電源；單元封裝模塊為本裝置安裝盒，滿足卷煙機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝空間尺寸、防水、防塵、散熱、抗振等各種要求。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是相比專用、分立系統(tǒng)，新裝置具有系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能擴(kuò)展方便、通用標(biāo)準(zhǔn)的IO模塊、強(qiáng)大豐富的自診斷功能、統(tǒng)一的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1本裝置控制原理圖 圖2本裝置結(jié)構(gòu)圖 圖3裝置軟件功能結(jié)構(gòu)圖 圖4 PS⑶T、PSINC同步信號(hào)生成任務(wù)子流程圖 圖5是煙支檢測(cè)數(shù)據(jù)處理流程圖
圖中，1、運(yùn)算控制單元，2、存儲(chǔ)單元，3、DP總線通訊處理單元，4、檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元，5、電源供電單元，6、單元封裝模塊，7、卷煙機(jī)IPC控制器，8、DP連接總線，9、卷煙機(jī)軸編碼器連接，10、煙條檢測(cè)傳感器組件(包括密度檢測(cè)傳感器、光學(xué)污點(diǎn)檢測(cè)傳感器、異物檢測(cè)傳感器、圓周檢測(cè)傳感器)，12、CAN連接總線，13、連接器出線位置，14、安裝支架，15固定螺釘，16煙條通道。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下:
圖1中一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的裝置，包括運(yùn)算控制單元1，存儲(chǔ)單元2，總線通訊處理單元3，CAN總線通訊處理單元4，電源供電單元5,上述零部件外部為單元封裝模塊6，其特征在于:運(yùn)算控制單元I芯片型號(hào)STM32F103，負(fù)責(zé)執(zhí)行軟件指令、所有邏輯控制功能；存儲(chǔ)單元2芯片型號(hào)24WC256，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)煙條檢測(cè)傳感器組件10檢測(cè)功能的數(shù)據(jù)、參數(shù)、及配置；總線通訊處理單元包括控制層DP總線通訊處理單元3、檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元4, DP總線通訊處理單元3芯片型號(hào)VPC3,負(fù)責(zé)按照ProfiBus-DP的通訊協(xié)議與卷煙機(jī)IPC控制器7建立并保持通訊；檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元4芯片型號(hào)TJA1040,負(fù)責(zé)按照CAN2.0通訊協(xié)議與煙條檢測(cè)傳感器組件10建立并保持通訊；電氣連接單元包括DP連接總線8、CAN連接總線12、卷煙機(jī)軸編碼器連接9 ;電源供電單元5型號(hào)HDW5-24S05A1.ZY0505FS-1W,負(fù)責(zé)向單元I?4提供穩(wěn)定的24VDC電源、及向軸編碼器9提供隔離5VDC電源；單元封裝模塊6為本裝置封裝盒，滿足卷煙機(jī)機(jī)身現(xiàn)場(chǎng)安裝空間尺寸、防水、防塵、散熱、抗振等各種要求。電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上要兼顧目前卷接設(shè)備進(jìn)口或煙條檢測(cè)傳感器組件10。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上能保證不改變煙條檢測(cè)傳感器組件10的情況下能直接與之對(duì)接。采用基于IPC控制平臺(tái)的新型卷煙機(jī)選用本裝置采用通用I/O模塊取代專用板卡、電源板卡、獨(dú)立的輸入輸出板卡等專用電路板卡。
[0008]圖2中單元封裝模塊6為長(zhǎng)方體，在卷煙機(jī)中與煙條檢測(cè)傳感器組件10共用一個(gè)安裝支架14，裝置6與卷煙機(jī)電控系統(tǒng)電氣連接出線位置13，裝配后與煙條檢測(cè)傳感器組件10為一體。
[0009]圖3本裝置軟件功能結(jié)構(gòu)圖，主程序并行運(yùn)行調(diào)用程序心跳及系統(tǒng)故障處理任務(wù)、軟件診斷及實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)、系統(tǒng)參數(shù)及程序運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)、PS⑶T、PSINC同步信號(hào)生成任務(wù)、DP總線通訊數(shù)據(jù)接收處理任務(wù)、系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)DP發(fā)送處理任務(wù)、單煙支脈沖事件處理任務(wù)。程序運(yùn)行中通過(guò)軟件看門狗實(shí)時(shí)監(jiān)控程序心跳及系統(tǒng)故障處理任務(wù)，運(yùn)行中一旦發(fā)現(xiàn)軟件死機(jī)，立即執(zhí)行軟件重啟及系統(tǒng)故障復(fù)位操作；軟件診斷及實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)，主要實(shí)時(shí)采集監(jiān)控?zé)煑l檢測(cè)傳感器10參數(shù)范圍是否在正常值以內(nèi)；系統(tǒng)參數(shù)及程序運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)執(zhí)行程序數(shù)據(jù)及參數(shù)保存管理；PSCUT、PSINC同步信號(hào)生成任務(wù)，生成檢測(cè)與控制用的煙支切口同步脈沖與增量脈沖；DP總線通訊數(shù)據(jù)接收處理任務(wù)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)DP發(fā)送處理任務(wù)，負(fù)責(zé)與卷煙機(jī)控制器7的雙向數(shù)據(jù)交換，單煙支脈沖事件處理任務(wù)，讀取煙條檢測(cè)傳感器組件10中煙絲密度、水份、溫度、異物、污點(diǎn)等數(shù)據(jù)。
[0010]圖4中詳細(xì)說(shuō)明PS⑶T、PSINC信號(hào)的處理流程。卷煙機(jī)編碼器9轉(zhuǎn)一圈得到2000個(gè)增量脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)8支煙長(zhǎng)。PS⑶T、PSINC同步信號(hào)生成任務(wù)進(jìn)入軸編碼器采樣中斷，獲取軸編碼器的脈沖信號(hào)并經(jīng)對(duì)軸編信號(hào)進(jìn)行濾波處理，經(jīng)運(yùn)算得出PS⑶T信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算得到PSINC信號(hào)，再判斷是否得到一周同步信號(hào)，得到結(jié)束子程序，否則繼續(xù)進(jìn)入對(duì)軸編信號(hào)進(jìn)行濾波處理，直到得到一周同步信號(hào)條件結(jié)束子程序。
[0011]圖5將煙條檢測(cè)傳感器組件10檢測(cè)的相關(guān)信息通過(guò)DP總線送到卷煙機(jī)IPC控制器7中，由卷煙機(jī)IPC控制器7執(zhí)行煙條檢測(cè)傳感器后續(xù)的跟蹤移位、剔出、調(diào)節(jié)煙條重量、圓周等相關(guān)操作。流程第一步基于PSCUT同步信號(hào)，收集煙條檢測(cè)傳感器組件10通過(guò)CAN總線發(fā)出的煙支重量等相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)重量等相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷根據(jù)PSCUT的同步信號(hào)判斷是否到達(dá)下一個(gè)周期的起始位置，是，將煙支重量等相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到DP總線，否程序跳轉(zhuǎn)第一步，直到判斷條件滿足，執(zhí)行將煙支重量等相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)DP總線發(fā)送給卷煙機(jī)IPC控制器7。
【權(quán)利要求】
1.一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的裝置，包括運(yùn)算控制單元(1)，存儲(chǔ)單元(2)，總線通訊處理單元(3)，CAN總線通訊處理單元(4)，電源供電單元(5)，上述零部件外部為單元封裝模塊(6)，其特征在于:運(yùn)算控制單元(I)芯片型號(hào)STM32F103，負(fù)責(zé)執(zhí)行軟件指令、所有邏輯控制功能；存儲(chǔ)單元(2)芯片型號(hào)24WC256，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)煙條檢測(cè)傳感器組件(10)檢測(cè)功能的數(shù)據(jù)、參數(shù)、及配置；總線通訊處理單元包括控制層DP總線通訊處理單元(3)、檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元(4)，DP總線通訊處理單元(3)芯片型號(hào)VPC3，負(fù)責(zé)按照ProfiBus-DP的通訊協(xié)議與卷煙機(jī)IPC控制器(7)建立并保持通訊；檢測(cè)層CAN總線通訊處理單元(4)芯片型號(hào)TJA1040，負(fù)責(zé)按照CAN2.0通訊協(xié)議與煙條檢測(cè)傳感器組件(10)建立并保持通訊；電氣連接單元包括DP連接總線(8)、CAN連接總線(12)、卷煙機(jī)軸編碼器連接(9);電源供電單元(5)型號(hào)HDW5-24S05A1、ZY0505FS-1W，負(fù)責(zé)向單元(I)~⑷提供穩(wěn)定的24VDC電源、及向軸編碼器(9)提供隔離5VDC電源；單元封裝模塊(6)為本裝置封裝盒，滿足卷煙機(jī)機(jī)身現(xiàn)場(chǎng)安裝空間尺寸、防水、防塵、散熱、抗振等各種要求；電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上要兼顧目前卷接設(shè)備進(jìn)口或煙條檢測(cè)傳感器組件(10);系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上能保證不改變煙條檢測(cè)傳感器組件(10)的情況下能直接與之對(duì)接，采用基于IPC控制平臺(tái)的新型卷煙機(jī)選用本裝置采用通用I/O模塊取代專用板卡、電源板卡、獨(dú)立的輸入輸出板卡等專用電路板卡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的裝置，其特征在于:單元封裝模塊(6)為長(zhǎng)方體，在卷煙機(jī)中與煙條檢測(cè)傳感器組件(10)共用一個(gè)安裝支架(14)，裝置(6)與卷煙機(jī)電控系統(tǒng)電氣連接出線位置(13)，裝配后與煙條檢測(cè)傳感器組件(10)為一體。
3.—種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的方法，其特征在于，主程序并行運(yùn)行調(diào)用程序心跳及系統(tǒng)故障處理任務(wù)、軟件診斷及實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)、系統(tǒng)參數(shù)及程序運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)、PS⑶T、PSINC同步信號(hào)生成任務(wù)、DP總線通訊數(shù)據(jù)接收處理任務(wù)、系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)DP發(fā)送處理任務(wù)、單煙支脈沖事件處理任務(wù)；程序運(yùn)行中通過(guò)軟件看門狗實(shí)時(shí)監(jiān)控程序心跳及系統(tǒng)故障處理任務(wù)，運(yùn)行中一旦發(fā)現(xiàn)軟件死機(jī)，立即執(zhí)行軟件重啟及系統(tǒng)故障復(fù)位操作；軟件診斷及實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)，主要實(shí)時(shí)采集監(jiān)控?zé)煑l檢測(cè)傳感器組件(10)參數(shù)范圍是否在正常值以內(nèi)；系統(tǒng)參數(shù)及程序運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)執(zhí)行程序數(shù)據(jù)及參數(shù)保存管理；PSCUT、PSINC同步信號(hào)生成任務(wù)，生成檢測(cè)與控制用的煙支切口同步脈沖與增量脈沖；DP總線通訊數(shù)據(jù)接收處理任務(wù)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)DP發(fā)送處理任務(wù)，負(fù)責(zé)與卷煙機(jī)控制器(7)的雙向數(shù)據(jù)交換，單煙支脈沖事件處理任務(wù)，讀取煙條檢測(cè)傳感器組件(10)中煙絲密度、水份、溫度、異物、污點(diǎn)等數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的方法，其特征在于，PS⑶T、PSINC信號(hào)的處理流程；卷煙機(jī)編碼器(9)轉(zhuǎn)一圈得到2000個(gè)增量脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)8支煙長(zhǎng)；PSCUT、PSINC同步信號(hào)生成任務(wù)進(jìn)入軸編碼器采樣中斷，獲取軸編碼器的脈沖信號(hào)并經(jīng)對(duì)軸編信號(hào)進(jìn)行濾波處理，經(jīng)運(yùn)算得出PS⑶T信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算得到PSINC信號(hào)，再判斷是否得到一周同步信號(hào)，得到結(jié)束子程序，否則繼續(xù)進(jìn)入對(duì)軸編信號(hào)進(jìn)行濾波處理，直到得到一周同步信號(hào)條件結(jié)束子程序。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種處理煙草條狀物多種狀態(tài)信息的方法，其特征在于，將煙條檢測(cè)傳感器組件(10)檢測(cè)的相關(guān)信息通過(guò)DP總線送到卷煙機(jī)IPC控制器(7)中，由卷煙機(jī)IPC控制器(7)執(zhí)行煙條檢測(cè)傳感器后續(xù)的跟蹤移位、剔出、調(diào)節(jié)煙條重量、圓周等相關(guān)操作；流程第一步基于PS⑶T同步信號(hào)，收集煙條檢測(cè)傳感器組件(10)通過(guò)CAN總線發(fā)出的煙支重量等相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)重量等相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷根據(jù)PSCUT的同步信號(hào)判斷是否到達(dá)下一個(gè)周期的起始位置，是，將煙支重量等相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到DP總線，否程序跳轉(zhuǎn)第一步，直到判斷條件滿足，執(zhí)行將煙支重量等相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)DP總線發(fā)送給卷煙機(jī)IPC控制 器(7)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103529775SQ201310443598
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】何海鵬, 洪杰, 付新會(huì), 饒永, 康健, 曾立斌 申請(qǐng)人:常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司