CN103236831A - 用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，包括：布置在发射机发射管内的脉冲信号发生装置；用于采集所述脉冲信号发生装置发出的脉冲信号的信号采集模块；用于对信号采集模块所采集的脉冲信号进行计数的数采服务器；所述脉冲信号发生装置和信号采集模块之间设有信号整形模块。信号整形模块用于对脉冲信号发生装置发出的信号进行整形，使信号满足信号采集模块的电平范围，防止信号丢失或无法采集而倒置的滤棒计数错误。本发明还公开了一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集方法。

Description

用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统及方法

技术领域

本发明涉及烟草加工领域，尤其涉及一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统及方法。

背景技术

在卷烟企业的生产流程中，卷烟设备使用的过滤嘴棒（简称滤棒）一般采用“风送”的方法进行输送。即在同一厂区内，滤棒发射机以风力（压缩空气）为动力，通过密闭的输送管道将滤棒输送到卷烟设备上的接收站。

其具体方法是：滤棒发射机与卷烟设备上的滤棒接收站之间由一根（或多根）输送管道连接，两地距离一般在30～400m之间。滤棒由滤棒发射机输出，在滤棒发射机料斗的下方有一发射轮，发射轮外圆上布有带吸风孔的沟槽，在发射轮的下方有一密封块，它与发射轮配合形成了密封仓。在工作时，料斗内的滤棒分别落入发射轮的沟槽内并被吸风吸住，旋转的发射轮将滤棒送入发射工位时，沟槽内吸风孔的吸风被关闭，发射轮的轴向有一股高压气流（压缩空气），将滤棒通过密闭管道高速地输送到卷烟设备上的滤棒接收站，为卷烟设备生产提供需要的滤棒。

在滤棒发射机的输出端装有一个LED脉冲计数器，当滤棒由滤棒发射机输出经过这个LED脉冲计数器时，相邻的滤棒之间有一定的间隙，便会产生了脉冲信号，同时计数信号采集模块采集脉冲信号，并通过数采服务器记录发射机各发射管道发射滤棒的数量。

现有技术中，发射机通道内的LED脉冲计数器采用为德国Kubler公司的LED Plus Counter中Codix520模块系列，计数信号采集模块为研华公司的隔离数字量I/O模块（Adam6050），数采服务器通过tcp/ip网络接收隔离数字量I/O模块的计数值和状态信号，Codix520模块与Adam6050参数对比见下表：

图1为发射机各发射管某一时间发射的滤棒历史数据记录表，表中4#、6#发射管道与3#、5#发射管道数据相差很大，8#发射管道几乎没有计数值，其原因是发射机的发射管计数存在发射信号波形混乱，采集设备无法识别或识别错误问题，导致发射机发射数量无法采集。

当脉冲信号的低电平为1～3V DC和高电平为25～27V DC，均满足Adam6050模块0～3V DC和Codix520模块0～5.6V DC，两种计数模块都能正常计数，计数结果一致。当脉冲信号输入低电平范围为3V～5V DC时，满足Codix520模块0～5.6V DC低电平范围要求，但是超出了Adam6050模块0～3V DC要求，此时Adam6050模块计数为0，造成信号丢失，数采服务器无法采集发射机的发射数量，发射数量与其他正常工作的发射机数据相差较大，从而影响对发射机工作的实时监控。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，使采集设备能识别发射管内的信号，本发明提供了一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，该采集系统带有一信号整形模块，信号整形模块用于对所接收的脉冲信号进行整形，使其符合信号采集模块的采集范围，防止信号无法采集或识别错误。

一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，包括：

布置在发射机发射管内的脉冲信号发生装置；

用于采集所述脉冲信号发生装置发出的脉冲信号的信号采集模块；

用于对信号采集模块所采集的脉冲信号进行计数的数采服务器；

所述脉冲信号发生装置和信号采集模块之间设有信号整形模块。

在滤棒发射机的发射管内装有一个脉冲信号发生装置，当滤棒由滤棒发射机输出经过这个脉冲信号发生装置时，相邻的滤棒之间有一定的间隙，脉冲信号发生装置便会产生了脉冲信号，同时计数信号采集模块采集脉冲信号，并通过数采服务器记录脉冲信号的数量，即发射机各发射管道发射滤棒的数量。

所述信号整形模块包括运算放大器，该运算放大器具有正电源端、负电源端、反相输入端、同相输入端和输出端；

所述正电源端接入工作电压，所述正电源端和反相输入端之间连接有分压电阻R1，该正电源端和输出端连接有上拉电阻R2；

所述同相输入端连接有电阻R3，电阻R3的另一端与所述脉冲信号发生装置连接；

所述负电源端接地，且该负电源端和反相输入端之间连接有电阻R4；

所述同相输入端和输出端之间连接有反馈电阻R5，所述输出端与所述信号采集模块连接。

在本发明中，运算放大器的正电源端接入28V的工作电压，分压电阻R1为390K，使运算放大器的反相输入端的参考电压Vref=10.667V DC，输入信号Input和参考电压Vref进行比较放大输出到Output端。

电阻R2=10K，为上拉电阻，用于增加Output端的输出功率；电阻R3=10K，电阻R3的一端为信号输入端，另一端与同相输入端连接；电阻R4=290K，其两端分别连接运算放大器的负电源端和反相输入端；反馈电阻R5=10M，其一端接入同相输入端，另一端与输出端连接。

所述的脉冲信号发生装置为LED脉冲计数器，脉冲计数器在工作过程中发出脉冲信号，并通过接受脉冲信号的个数，实现实时计数，LED脉冲计数器为带有LED显示界面的脉冲计数器，本发明的LED脉冲计数器优选为德国Kubler公司的LED Plus Counter中Codix520模块系列。

所述的信号采集模块为隔离数字量I/O模块。信号采集模块用于接受脉冲信号发生装置发出的脉冲信号，并将脉冲信号进行转换，使得数采服务器能够识别，本发明的隔离数字量I/O模块优选为研华公司的隔离数字量I/O模块（Adam6050）。

还设有与数采服务器连接的显示模块，该显示模块用于输出数采服务器所记录的读数，该显示模块包括多个显示器。多个显示器安装在不同的监控端，监控端用于观察数采服务器所记录的读数。

所述数采服务器和显示模块之间设有处理/发布模块，所述处理/发布模块用于将数采服务器内的数据分配并输出至相应的显示器。数采服务器与多个监控端连接，每个监控端上的显示器显示由数采服务器输出的计数，处理/发布模块对数采服务器内的数据进行分配，然后将相应的部分数据输出至显示器。

本发明还提供了一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集方法，脉冲信号发生装置发出的脉冲信号经同相输入端进入运算放大器内，同时接入分压电阻使运算放大器的反相输入端的电压为10.667V，将脉冲信号和反相输入端的电压进行比较放大，然后经输出端输出；

所述的脉冲信号低于10.695V时，经运算放大器输出0V低电平信号，该低电平信号经输出端进入信号采集模块并被识别，然后由数采服务器记录信号采集模块所采集的脉冲信号的数量；

所述的脉冲信号高于10.639V，经运算放大器输出27V高电平信号，该高电平信号经输出端进入信号采集模块并被识别，然后由数采服务器记录信号采集模块所采集的脉冲信号的数量。

本发明通过对脉冲信号进行整形，将脉冲信号转换为0V低电平信号或27V高电平信号，均满足Adam6050模块0～3V DC和Codix520模块的电平范围，使脉冲信号能够被上述的两个模块识别，防止出现信号丢失的现象，保证发射机发射滤棒的计数的准确性。

附图说明

图1为发射机各发射管某一时间发射的滤棒历史数据记录表。

图2为本发明的采集系统的结构示意图。

图3为本发明的信号整形模块的电路图。

图4为信号整形后发射机各发射管某一时间发射的滤棒历史数据记录表。

具体实施方式

下面结合附图说明对发明用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统作进一步详细描述。

如图2所示，本发明的用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，包括：脉冲信号发生装置、信号整形模块、信号采集模块、数采服务器、处理/发布模块和显示模块。

脉冲信号发生装置安装在滤棒发射机发射管的输出端，当滤棒由滤棒发射机输出经过这个脉冲信号发生装置时，相邻的滤棒之间有一定的间隙，便会产生了脉冲信号。

脉冲信号发生装置采用的是LED脉冲计算器，优选的LED脉冲计数器为德国Kubler公司的LED Plus Counter中Codix520模块系列。

信号采集模块，用于采集LED脉冲计算器发出的脉冲信号，并将脉冲信号转换为数采服务器可识别的形式输出，本发明的信号采集模块优选为研华公司的隔离数字量I/O模块（Adam6050）。Codix520模块与Adam6050模块参数对比见下表：

从上表可以看出，Codix520模块与Adam6050模块接入的电源为28V，脉冲信号的低电平范围或高电平范围处于Codix520模块和Adam6050模块可接受的电平范围内时，脉冲信号才能同时被Codix520模块和Adam6050模块识别，最后输出至数采服务器的滤棒计数才能准确。

数采服务器即图2中的中间件服务器，用于接受隔离数字量I/O模块输出的信号，并储存滤棒发射机发射管发射滤棒的数量。

处理/发布模块用于对储存在数采服务器的数据进行分配，然后输出至各监控端，操作人员或工作人员可通过监控端的显示器了解各发射管发射滤棒的数量。

为了使LED脉冲计算器发出的脉冲信号能同时被Codix520模块与Adam6050模块接受并识别，本发明在Codix520模块与Adam6050模块之间接入信号整形模块，信号整形模块的工作电路如图3所示。

信号整形模块将输入信号Input和参考电压Vref进行比较放大输出到Output端，包括运算放大器，该运算放大器具有正电源端3、负电源端12、反相输入端4、同相输入端5和输出端2。正电源端接入28V的工作电压，正电源端和反相输入端之间连接有分压电阻R1=390K，使运算放大器的反相输入端的参考电压Vref=10.667V DC；正电源端和输出端连接有上拉电阻R22=10K，用于增加Output端的输出功率；同相输入端连接有电阻R3=10K；负电源端接地，且该负电源端和反相输入端之间连接有电阻R4=290K；同相输入端和输出端之间连接有反馈电阻R5=10M。

运算放大器的4号引脚为基准电压Vref，由Vcc经过R1（390K）和R4（240K）电阻分压产生：

Vref=Vcc*240K/(390K+240K)

Vcc为电源电压，约28V左右，代入上式得到：

Vref=10.667V DC

理想状态下，且电源稳定为28V DC，在输出端Output不接负载的情况下，如果脉冲信号低于10.695V，经过电路处理后为0V低电平信号，如果高于脉冲信号10.639V，经电路处理为Vcc（27V DC）高电平信号，信号源在10.667±0.028V DC时为脉冲上升沿或者下降沿。实际上因为电阻误差，电源波动，比较器误差会有一定范围波动。标准电压会在10±2VDC范围内波动，但远远高于输入信号的3～5V DC低电位且低于输入信号的高电位25～27V DC。

输入信号Input和参考电压Vref进行比较放大输出到Output端。经Output端输出的信号满足Adam6050模块的接受电平范围，使脉冲信号能被Adam6050模块识别，并将计数反应至数采服务器中。

图4为装有信号整形模块后，发射机各发射管某一时间发射的滤棒历史数据记录表，从表中可以看出，3#发射管道和4#发射管道的数据较为接近，5#发射管道和6#发射管道的数据较为接近，同时，7#发射管道和8#发射管道的数差较小，说明发射管发出的脉冲信号能充分的采集并识别，信号丢失的现象得到了改善，能较为准确的记录发射机各发射管发射滤棒的数量。

Claims (8)

1.一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，包括：

布置在发射机发射管内的脉冲信号发生装置；

用于采集所述脉冲信号发生装置发出的脉冲信号的信号采集模块；

用于对信号采集模块所采集的脉冲信号进行计数的数采服务器；

其特征在于，所述脉冲信号发生装置和信号采集模块之间设有信号整形模块。

2.如权利要求1所述的用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，其特征在于，所述信号整形模块包括运算放大器，该运算放大器具有正电源端、负电源端、反相输入端、同相输入端和输出端；

所述正电源端接入工作电压，所述正电源端和反相输入端之间连接有分压电阻R1，该正电源端和输出端连接有上拉电阻R2；

所述同相输入端连接有电阻R3，电阻R3的另一端与所述脉冲信号发生装置连接；

所述负电源端接地，且该负电源端和反相输入端之间连接有电阻R4；

所述同相输入端和输出端之间连接有反馈电阻R5，所述输出端与所述信号采集模块连接。

3.如权利要求1所述的用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，其特征在于，所述的脉冲信号发生装置为LED脉冲计数器。

4.如权利要求3所述的用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，其特征在于，所述的信号采集模块为隔离数字量I/O模块。

5.如权利要求1所述的用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，其特征在于，还设有与数采服务器连接的显示模块，该显示模块用于输出数采服务器所记录的读数。

6.如权利要求5所述的用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，其特征在于，所述的显示模块包括多个显示器。

7.如权利要求6所述的用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集系统，其特征在于，所述数采服务器和显示模块之间设有处理/发布模块，所述处理/发布模块用于将数采服务器内的数据分配并输出至相应的显示器。

8.一种用于卷烟厂滤棒发射机信号的采集方法，其特征在于，脉冲信号发生装置发出的脉冲信号经同相输入端进入运算放大器内，同时接入分压电阻使运算放大器的反相输入端的电压为10.667V，将脉冲信号和反相输入端的电压进行比较放大，然后经输出端输出；

所述的脉冲信号低于10.695V时，经运算放大器输出0V低电平信号，该低电平信号经输出端进入信号采集模块并被识别，然后由数采服务器记录信号采集模块所采集的脉冲信号的数量；

所述的脉冲信号高于10.639V，经运算放大器输出27V高电平信号，该高电平信号经输出端进入信号采集模块并被识别，然后由数采服务器记录信号采集模块所采集的脉冲信号的数量。

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