CN103529775B - 一种处理烟草条状物多种状态信息的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种处理烟草条状物多种状态信息的方法及其装置，安装在烟条检测传感器组件上方,运算控制单元，负责执行软件指令、所有逻辑控制功能；存储单元，负责存储微波密度检测仪、烟条光学检测仪等检测功能的数据、参数、及配置；总线通讯处理单元包括控制层DP总线通讯处理单元、检测层CAN总线通讯处理单元，DP总线通讯处理单元，负责按照ProfiBus-DP的通讯协议与卷烟机IPC控制器建立并保持通讯；检测层CAN总线通讯处理单元，负责按照CAN2.0通讯协议与微波检测仪、烟条光学检测仪建立并保持通讯。本发明的优点是相比专用、分立系统，新装置具有系统控制结构简单、功能扩展方便、通用标准的IO模块、强大丰富的自诊断功能、统一的系统开发平台等优点。

Description

一种处理烟草条状物多种状态信息的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种对烟草加工业卷烟生产过程中采集卷烟纸包裹烟条段烟丝重量、烟条中烟丝含异物（金属、塑料）、烟条包裹烟纸油墨污点、烟条圆周等检测传感器的信息进行集中存储、处理的装置，属于烟草机械自动化技术领域。
背景技术
随着烟草设备电控技术的迅猛发展，从最早的专用电路板卡控制，到目前广泛使用的PLC控制技术，再到新型卷接设备上基于嵌入式工业计算机控制技术，使得以前的专用板卡、分立专用系统存在的硬件开发周期长、系统功能扩展性能差、设备维修诊断复杂等缺点，越来越不适应新型卷接设备控制平台的发展。
发明内容
为了克服专用板卡、分立专用系统存在的硬件开发周期长、系统功能扩展性能差、设备维修诊断复杂等缺点，本发明提出了一种处理烟草条状物多种状态信息的方法及其装置。
传统的卷烟机控制机器逻辑控制通常采用PLC，机器复杂工艺控制采取专用独立系统控制，且每个独立系统有单独的电源模块、输入模块、输出模块、通讯模块等模块组成。新型卷烟机控制技术采用基于IPC嵌入式控制平台技术，机器逻辑控制、机器复杂工艺控制共用一个IPC开发平台。采用基于IPC控制平台的新型卷烟机选用本装置采用通用I/O模块取代专用板卡、电源板卡、独立的输入输出板卡等专用电路板卡。本发明提出一种新的基于现场总线智能传感器处理器解决方案，本装置外形为长方体，安装在烟条检测传感器组件上方,通过三个安装螺钉与烟条检测传感器组件共用一个安装支架。其系统由运算控制单元、存储单元、总线通讯处理单元、电气连接单元、电源供电单元、单元封装模块组成，其特征在于：运算控制单元，负责执行软件指令、所有逻辑控制功能；存储单元，负责存储微波密度检测仪、烟条光学检测仪等检测功能的数据、参数、及配置；总线通讯处理单元包括控制层DP总线通讯处理单元、检测层CAN总线通讯处理单元，DP总线通讯处理单元，负责按照ProfiBus-DP的通讯协议与卷烟机IPC控制器建立并保持通讯；检测层CAN总线通讯处理单元，负责按照CAN2.0通讯协议与微波检测仪、烟条光学检测仪建立并保持通讯；电气连接单元包括DP连接总线、CAN连接总线、卷烟机轴编码器连接；电源供电单元，负责提供稳定的24VDC电源、及向卷烟机轴编码器提供隔离5VDC电源;单元封装模块为本装置安装盒，满足卷烟机现场安装空间尺寸、防水、防尘、散热、抗振等各种要求。
本发明的优点是相比专用、分立系统，新装置具有系统控制结构简单、功能扩展方便、通用标准的IO模块、强大丰富的自诊断功能、统一的系统开发平台等优点。
附图说明
图1本装置控制原理图
图2本装置结构图
图3装置软件功能结构图
图4PSCUT、PSINC同步信号生成任务子流程图
图5是烟支检测数据处理流程图
图中，1、运算控制单元，2、存储单元，3、DP总线通讯处理单元，4、检测层CAN总线通讯处理单元，5、电源供电单元，6、单元封装模块，7、卷烟机IPC控制器，8、DP连接总线，9、卷烟机轴编码器连接，10、烟条检测传感器组件（包括密度检测传感器、光学污点检测传感器、异物检测传感器、圆周检测传感器），12、CAN连接总线，13、连接器出线位置，14、安装支架，15固定螺钉，16烟条通道。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明如下：
图1中一种处理烟草条状物多种状态信息的装置，包括运算控制单元1,存储单元2,总线通讯处理单元3,CAN总线通讯处理单元4,电源供电单元5，上述零部件外部为单元封装模块6，其特征在于：运算控制单元1芯片型号STM32F103，负责执行软件指令、所有逻辑控制功能；存储单元2芯片型号24WC256，负责存储烟条检测传感器组件10检测功能的数据、参数、及配置；总线通讯处理单元包括控制层DP总线通讯处理单元3、检测层CAN总线通讯处理单元4，DP总线通讯处理单元3芯片型号VPC3，负责按照ProfiBus-DP的通讯协议与卷烟机IPC控制器7建立并保持通讯；检测层CAN总线通讯处理单元4芯片型号TJA1040，负责按照CAN2.0通讯协议与烟条检测传感器组件10建立并保持通讯；电气连接单元包括DP连接总线8、CAN连接总线12、卷烟机轴编码器连接9；电源供电单元5型号HDW5-24S05AI、ZY0505FS-1W，负责向单元1～4提供稳定的24VDC电源、及向轴编码器9提供隔离5VDC电源;单元封装模块6为本装置封装盒，满足卷烟机机身现场安装空间尺寸、防水、防尘、散热、抗振等各种要求。电气系统结构上要兼顾目前卷接设备进口或烟条检测传感器组件10。图1系统结构上能保证不改变烟条检测传感器组件10的情况下能直接与之对接。采用基于IPC控制平台的新型卷烟机选用本装置采用通用I/O模块取代专用板卡、电源板卡、独立的输入输出板卡等专用电路板卡。
图2中单元封装模块6为长方体，在卷烟机中与烟条检测传感器组件10共用一个安装支架14，装置6与卷烟机电控系统电气连接出线位置13，装配后与烟条检测传感器组件10为一体。
图3本装置软件功能结构图，主程序并行运行调用程序心跳及系统故障处理任务、软件诊断及实时运行监控任务、系统参数及程序运行数据存储任务、PSCUT、PSINC同步信号生成任务、DP总线通讯数据接收处理任务、系统实时数据DP发送处理任务、单烟支脉冲事件处理任务。程序运行中通过软件看门狗实时监控程序心跳及系统故障处理任务，运行中一旦发现软件死机，立即执行软件重启及系统故障复位操作；软件诊断及实时运行监控任务，主要实时采集监控烟条检测传感器10参数范围是否在正常值以内；系统参数及程序运行数据存储任务执行程序数据及参数保存管理；PSCUT、PSINC同步信号生成任务，生成检测与控制用的烟支切口同步脉冲与增量脉冲；DP总线通讯数据接收处理任务，系统实时数据DP发送处理任务，负责与卷烟机控制器7的双向数据交换，单烟支脉冲事件处理任务，读取烟条检测传感器组件10中烟丝密度、水份、温度、异物、污点等数据。
图4中详细说明PSCUT、PSINC信号的处理流程。卷烟机编码器9转一圈得到2000个增量脉冲信号对应8支烟长。PSCUT、PSINC同步信号生成任务进入轴编码器采样中断，获取轴编码器的脉冲信号并经对轴编信号进行滤波处理，经运算得出PSCUT信号，经运算得到PSINC信号，再判断是否得到一周同步信号，得到结束子程序，否则继续进入对轴编信号进行滤波处理，直到得到一周同步信号条件结束子程序。
图5将烟条检测传感器组件10检测的相关信息通过DP总线送到卷烟机IPC控制器7中，由卷烟机IPC控制器7执行烟条检测传感器后续的跟踪移位、剔出、调节烟条重量、圆周等相关操作。流程第一步基于PSCUT同步信号，收集烟条检测传感器组件10通过CAN总线发出的烟支重量等相关数据，对重量等相关数据信号进行数据处理，判断根据PSCUT的同步信号判断是否到达下一个周期的起始位置，是，将烟支重量等相关数据发送到DP总线，否程序跳转第一步，直到判断条件满足，执行将烟支重量等相关数据通过DP总线发送给卷烟机IPC控制器7。

Claims (5)

1.一种处理烟草条状物多种状态信息的装置，包括运算控制单元(1),存储单元(2)，DP总线通讯处理单元(3),CAN总线通讯处理单元(4),电源供电单元(5)，上述单元外部为单元封装模块(6)，其特征在于：运算控制单元(1)芯片型号STM32F103，负责执行软件指令、所有逻辑控制功能；存储单元(2)芯片型号24WC256，负责存储烟条检测传感器组件(10)检测的数据和参数；DP总线通讯处理单元(3)芯片型号VPC3，负责按照ProfiBus-DP的通讯协议与卷烟机IPC控制器(7)建立并保持通讯；CAN总线通讯处理单元(4)芯片型号TJA1040，负责按照CAN2.0通讯协议与烟条检测传感器组件(10)建立并保持通讯；电气连接单元包括DP连接总线(8)、CAN连接总线(12)和卷烟机轴编码器(9)；电源供电单元(5)型号HDW5-24S05AI、ZY0505FS-1W，负责向运算控制单元(1)、存储单元(2)、DP总线通讯处理单元(3)和CAN总线通讯处理单元(4)提供稳定的24VDC电源、及向轴编码器(9)提供隔离5VDC电源;单元封装模块(6)为本装置封装盒，满足卷烟机机身现场安装空间尺寸、防水、防尘、散热、抗振的要求。
2.根据权利要求1所述的一种处理烟草条状物多种状态信息的装置，其特征在于：单元封装模块(6)为长方体，在卷烟机中与烟条检测传感器组件(10)共用一个安装支架(14)，单元封装模块(6)与卷烟机电控系统连接出线位置(13)连接，装配后与烟条检测传感器组件(10)为一体。
3.一种处理烟草条状物多种状态信息的方法，其特征在于，主程序并行运行调用程序心跳及系统故障处理任务、软件诊断及实时运行监控任务、系统参数及程序运行数据存储任务、PSCUT、PSINC同步信号生成任务、DP总线通讯数据接收处理任务、系统实时数据DP发送处理任务、单烟支脉冲事件处理任务；程序运行中通过软件看门狗实时监控程序心跳及系统故障处理任务，运行中一旦发现软件死机，立即执行软件重启及系统故障复位操作；软件诊断及实时运行监控任务，主要实时采集监控烟条检测传感器组件(10)参数范围是否在正常值以内；系统参数及程序运行数据存储任务执行程序数据及参数保存管理；PSCUT、PSINC同步信号生成任务，生成检测与控制用的烟支切口同步脉冲与增量脉冲；DP总线通讯数据接收处理任务，系统实时数据DP发送处理任务，负责与卷烟机IPC控制器(7)的双向数据交换，单烟支脉冲事件处理任务，读取烟条检测传感器组件(10)中烟丝密度、水份、温度、异物、污点数据。
4.根据权利要求3所述的一种处理烟草条状物多种状态信息的方法，其特征在于，PSCUT、PSINC信号的处理流程是：卷烟机轴编码器(9)转一圈得到2000个增量脉冲信号对应8支烟长；PSCUT、PSINC同步信号生成任务进入轴编码器采样中断，获取轴编码器的脉冲信号并经对轴编信号进行滤波处理，经运算得出PSCUT信号，经运算得到PSINC信号，再判断是否得到一周同步信号，得到则结束子程序，否则继续进入对轴编信号进行滤波处理，直到得到一周同步信号条件结束子程序。
5.根据权利要求3所述的一种处理烟草条状物多种状态信息的方法，其特征在于，烟支检测数据处理流程如下，第一步基于PSCUT同步信号，收集烟条检测传感器组件(10)通过CAN总线发出的烟支重量的相关数据，第二步对重量相关数据信号进行数据处理，第三步根据PSCUT的同步信号判断是否到达下一个周期的起始位置，是，将烟支重量相关数据发送到DP总线，否，程序跳转第一步，直到判断条件满足，执行将烟支重量的相关数据通过DP总线发送给卷烟机IPC控制器(7)。
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