CN105353684A - 挤出生产线监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挤出生产线监控系统，由电源模块，单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面，电能测量模块组成。当前虽然塑料挤出生产线数量众多，但因缺乏监控系统，存在生产效率低，浪费大，产量及品质不稳定，缺乏数据进行分析改进和追溯等问题，不利于长远发展和提升竞争力。少数企业采用PLC为核心建立的监控系统，存在成本高，程序需要二次开发，无法大面积推广。新型监控系统以单片机为核心，具有集成度高，功能完备，信息化程度高，稳定可靠，低成本等优点，监控程度固化在单片机内，用户不需二次开发，既能解决当前挤出生产线存在的问题点，又具有成本优势，利于推广。

Description

挤出生产线监控系统
技术领域
本发明涉及一种挤出生产线监控系统，特别是涉及一种以单片机为核心的挤出生产线监控系统。
背景技术
随着塑料制品的广泛应用，塑料加工业也得到长足发展，塑料挤出生产线数量众多，但大多数生产线存在生产效率低，浪费大，产量及品质不稳定，缺乏数据进行分析改进和追溯等问题，不利于长远发展和提升竞争力。
前文所述生产线问题点具体表现有：生产现场员工擅自调整生产线产量，因缺乏有效的监控系统，管理者无法及时发现纠正，导致产量低于标准值和交货延后；若生产线中一设备出现故障，因缺乏监控系统及时发出故障警报，现场操作人员及管理人员无法及时发现及排除故障，导致大量物料报废、设备故障损失扩大及生产线长时间停机中断；塑料挤出加工过程中经常需要换单换型，因缺乏监控系统，清机换型时间不能有效控制，导致换型时间过长，产生大量时间浪费；塑料挤出加工过程中电能是最大的能源消耗，当前因缺乏与系统集成的电能测量模块，导致没有完整、及时、准确的耗电数据用于成本核算。
挤出生产线关键设备包括混料机，喂料装置，挤出机，切粒机等。
针对前文所述的生产线问题点，当前有少数企业采用PLC为核心建立监控系统，具有可靠性高，功能完善等优点，但在购买硬件的同时还要购买软件，且需要二次开发，存在成本较高的缺点，无法大规模推广。
发明内容
本发明提供一种以单片机为核心的监控系统，集成电源模块，单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面等。新的监控系统具有集成度高，功能完备，信息化程度高，稳定可靠，低成本等优点，监控程度固化在单片机内，用户不需二次开发，既能解决前文所述生产线问题点，又具有成本优势，利于推广。
本发明是这样实现的：一种挤出生产线监控系统，包括电源模块，单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面，其特征在于：还包括单片机模块与电源模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面连接；所述电源模块与单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块连接；所述电源模块，人机界面与外部直流电源连接。
在本发明的技术方案中：电源模块与外部12V直流电源连接，经过电源芯片稳压滤波后，分别输出5V、3.3V、2.5V直流电压，为其它模块提供直流电源。
在本发明的技术方案中：单片机模块包括单片机、与单片机连接的晶振电路、与单片机连接的复位电路；单片机需具有Flash、RAM、定时器、看门狗、RTC、ADC、DAC、GPIO、SPI、I2C、USART资源。
在本发明的技术方案中：挤出机监控模块包括多个数字量输入输出回路和多个模拟量输入回路；数字量输入回路一端连接挤出机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集挤出机的启停，故障信号；数字量输出回路一端连接报警器，另一端连接单片机IO管脚，用于报警输出；模拟量输入回路一端连接挤出机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集挤出机的运行速度和工作电流值。
在本发明的技术方案中：混料机监控模块由多个数字量输入回路组成，数字量输入回路一端连接混料机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集混料机的启停和故障信号。
在本发明的技术方案中：喂料装置监控模块包括多个数字量输入回路和模拟量输入回路；数字量输入回路一端连接喂料装置控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集喂料装置的启停和故障信号；模拟量输入回路一端连接喂料装置控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集喂料装置的喂料量信号；喂料装置包括螺杆喂料机和失重式喂料秤。
在本发明的技术方案中：切粒机监控模块由多个数字量输入回路和模拟量输入回路组成；数字量输入回路一端与切粒机控制系统连接，另一端与单片机IO管脚连接，用于单片机采集切粒机的启停和故障信号；模拟量输入回路一端与切粒机控制系统连接，另一端与单片机IO管脚连接，用于单片机采集切粒机的速度信号。
在本发明的技术方案中：通信模块包括多个通信端口及收发器，分别为RS485串口，以太网端口；各通信端口分别与单片机对应管脚连接，实现单片机对各通信端口的控制。
在本发明的技术方案中：人机界面为具备与单片机通信功能的触摸屏，或液晶屏组件，或PC上位机，用于人机交互。
在本发明的技术方案中：还包括与单片机连接的电能测量模块，电能测量模块包括电能测量芯片，以及与测量芯片连接的晶振电路，复位电路，滤波电路，多个电流输入回路，多个电压输入回路，工作模式选择电路，中断输出电路，脉冲输出电路及通信接口电路；电能测量芯片采用ADE78xx系列芯片，电能测量模块一端通过通信接口电路与单片机连接，另一端通过电流输入回路与生产线电源各相的电流互感器连接，电压输入回路直接与生产线电源各相连接，从而实现单片机对生产线耗电数据的采集。
本发明的有益效果在于：新型挤出生产线监控系统可实现对生产线进行实时监控，解决此前塑料挤出生产线存在的许多问题点，减少浪费，降低成本，提高生产效率，同时有利于准确核算各产品的制造成本和制造过程追溯。
本发明的有益效果还在于：新型挤出生产线监控系统可与企业的管理信息系统相连，为企业管理提供及时，准确，丰富的数据，提高企业的信息化水平，为企业创造更多价值。
本发明的有益效果还在于：新型挤出生产线监控系统与PLC为核心的监控系统相比，大大降低了成本，为客户创造更多效益，利于推广。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的单片机模块框图。
图3是本发明的挤出机监控模块框图。
图4是本发明的混料机监控模块框图。
图5是本发明的喂料装置监控模块框图。
图6是本发明的切粒机监控模块框图。
图7是本发明的通信模块框图。
图8是本发明的人机界面模块框图。
图9是本发明的电能测量模块框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步说明本发明。
由图1所示，新型挤出生产线监控系统，包括电源模块，单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面，其特征在于：还包括单片机模块与电源模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面连接；所述电源模块与单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块连接；所述电源模块，人机界面与外部直流电源连接。
电源模块与外部12V直流电源连接，经过电源芯片稳压滤波后，分别输出5V、3.3V、2.5V直流电压，为其它模块提供直流电源。
由图2所示，单片机模块包括单片机、与单片机连接的晶振电路、与单片机连接的复位电路；单片机需具有Flash、RAM、定时器、看门狗、RTC、ADC、DAC、GPIO、SPI、I2C、USART资源。本实例单片机采用STM32F107VBT6。
数字量输入回路包括与各被监控设备控制系统数字量输出端子连接的滤波电容，与滤波电容连接的限流电阻，与限流电阻连接的光耦晶体管，与光耦晶体管连接的上拉电阻；数字量输出回路包括与单片机IO管脚连接的上拉电阻，与上拉电阻连接的反相器，与反相器连接的光耦达林顿管，与光耦达林顿管连接的中间继电器，与中间继电器连接的控制触点；模拟量输入回路包括与各被监控设备控制系统模拟量输出端子连接的LC滤波网络，与LC滤波网络连接的运算放大器，与运算放大器连接的电阻分压网络，电阻分压网络连接到单片机ADC管脚；下文中各数字量输入输出回路及模拟量输入回路与本段描述内容一致。
由图3所示，挤出机监控模块包括多个数字量输入输出回路和多个模拟量输入回路；数字量输入回路一端连接挤出机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集挤出机的启停，故障信号；数字量输出回路一端连接报警器，另一端连接单片机IO管脚，用于报警输出；模拟量输入回路一端连接挤出机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集挤出机的运行速度和工作电流值。
由图4所示，混料机监控模块由多个数字量输入回路组成，数字量输入回路一端连接混料机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集混料机的启停和故障信号。
由图5所示，喂料装置监控模块包括多个数字量输入回路和模拟量输入回路；数字量输入回路一端连接喂料装置控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集喂料装置的启停和故障信号；模拟量输入回路一端连接喂料装置控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集喂料装置的喂料量信号；喂料装置包括螺杆喂料机和失重式喂料秤。
由图6所示，切粒机监控模块由多个数字量输入回路和模拟量输入回路组成；数字量输入回路一端与切粒机控制系统连接，另一端与单片机IO管脚连接，用于单片机采集切粒机的启停和故障信号；模拟量输入回路一端与切粒机控制系统连接，另一端与单片机IO管脚连接，用于单片机采集切粒机的速度信号。
由图7所示，通信模块包括多个通信端口及收发器，分别为RS485串口，以太网端口；各通信端口分别与单片机对应管脚连接，实现单片机对各通信端口的控制。
由图8所示，人机界面为具备与单片机通信功能的触摸屏，或液晶屏组件，或PC上位机，用于人机交互。
由图9所示，电能测量模块包括电能测量芯片，以及与测量芯片连接的晶振电路，复位电路，滤波电路，多个电流输入回路，多个电压输入回路，工作模式选择电路，中断输出电路，脉冲输出电路及通信接口电路；电能测量芯片采用ADE78xx系列芯片，电能测量模块一端通过通信接口电路与单片机连接，另一端通过电流输入回路与生产线电源各相的电流互感器连接，电压输入回路直接与生产线电源各相连接，从而实现单片机对生产线耗电数据的采集。电流输入回路包括2个串联点接地的电阻，串联电阻的另外两端与电流互感器二次侧连接，电流互感器二次侧电流流过串联电阻网络时产生差分电压信号，此差分电压信号经电阻限流电容滤波后接入ADE78xx系列芯片。电压输入回路由多个串联电阻组成分压电阻网络，输入电压经分压滤波后接入ADE78xx系列芯片。
系统监控程序采用C语言编写，在运用单片机厂家提供的库函数基础上，采用模块化设计，便于调试和维护。

Claims (10)

1.一种挤出生产线监控系统，包括电源模块，单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面，其特征在于：还包括单片机模块与电源模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块，人机界面连接；所述电源模块与单片机模块，挤出机监控模块，混料机监控模块，喂料装置监控模块，切粒机监控模块，通信模块连接；所述电源模块，人机界面与外部直流电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述电源模块与外部12V直流电源连接，经过电源芯片稳压滤波后，分别输出5V、3.3V、2.5V直流电压，为其它模块提供直流电源。
3.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述单片机模块包括单片机、与单片机连接的晶振电路、与单片机连接的复位电路；单片机需具有Flash、RAM、定时器、看门狗、RTC、ADC、DAC、GPIO、SPI、I2C、USART资源。
4.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述挤出机监控模块包括多个数字量输入输出回路和多个模拟量输入回路；数字量输入回路一端连接挤出机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集挤出机的启停，故障信号；数字量输出回路一端连接报警器，另一端连接单片机IO管脚，用于报警输出；模拟量输入回路一端连接挤出机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集挤出机的运行速度和工作电流值。
5.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述混料机监控模块由多个数字量输入回路组成，数字量输入回路一端连接混料机控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集混料机的启停和故障信号。
6.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述喂料装置监控模块包括多个数字量输入回路和模拟量输入回路；数字量输入回路一端连接喂料装置控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集喂料装置的启停和故障信号；模拟量输入回路一端连接喂料装置控制系统，另一端连接单片机IO管脚，用于单片机采集喂料装置的喂料量信号；喂料装置包括螺杆喂料机和失重式喂料秤。
7.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述切粒机监控模块由多个数字量输入回路和模拟量输入回路组成；数字量输入回路一端与切粒机控制系统连接，另一端与单片机IO管脚连接，用于单片机采集切粒机的启停和故障信号；模拟量输入回路一端与切粒机控制系统连接，另一端与单片机IO管脚连接，用于单片机采集切粒机的速度信号。
8.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述通信模块包括多个通信端口及收发器，分别为RS485串口，以太网端口；各通信端口分别与单片机对应管脚连接，实现单片机对各通信端口的控制。
9.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：所述人机界面为具备与单片机通信功能的触摸屏，或液晶屏组件，或PC上位机，用于人机交互。
10.根据权利要求1所述的一种挤出生产线监控系统，其特征在于：还包括与单片机连接的电能测量模块，电能测量模块包括电能测量芯片，以及与测量芯片连接的晶振电路，复位电路，滤波电路，多个电流输入回路，多个电压输入回路，工作模式选择电路，中断输出电路，脉冲输出电路及通信接口电路；电能测量芯片采用ADE78xx系列芯片，电能测量模块一端通过通信接口电路与单片机连接，另一端通过电流输入回路与生产线电源各相的电流互感器连接，电压输入回路直接与生产线电源各相连接，从而实现单片机对生产线耗电数据的采集。
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CN109062165A (zh) * 2018-08-30 2018-12-21 东莞广宇精密电子有限公司 一种生产线数据监控分析系统
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