CN112486120B - 一种基于逻辑运算的贮柜进度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于逻辑运算的贮柜进度检测系统，更够减少对贮柜进度检测传感器的依赖度，自适应的获得并输出较为准确的贮柜进度。该贮柜进度检测系统包括：通讯模块，所述通讯模块与贮柜底带控制器连接，以便获取所述贮柜底带控制器输出的底带驱动频率；存储模块，所述存储模块用于存储所述底带驱动频率的时间序列

；处理单元：根据所述存储模块存储的时间序列计算贮柜进度

。本系统将底带驱动电机运行频率与底带已运行位移进行关联，并通过逻辑递减相除的方式计算出底带进度。使用本发明后，贮柜进度检测为全程自动控制，节约了接近开关备件费用，更为烟草企业的的高级排产提供了依据。

Description

一种基于逻辑运算的贮柜进度检测系统

技术领域

本发明属于烟草生产设备领域，尤其涉及一种管理烟叶贮柜的贮柜进度的设备。

背景技术

在烟草加工领域，烟片、烟叶、烟丝、烟梗等原料类物料被集中贮存于统一管理的大型贮柜中，贮柜作为贮存设备接受生产线统一管理和调配。物料进入贮柜后，由电机连接减速机，通过齿轮、主动辊等传动部件带动贮柜的底带运行，底带将贮柜内的物料运输到贮柜出料口输出。贮柜出料进度是指物料在出料过程中的贮柜内剩余物料的百分比。

现有技术中，贮柜靠底带运行将物料运输至柜头出料口，并倒出至出料设备上。贮柜底带柜头处有一个接近开关，并对应设有一轴头，沿轴头周向均匀设置金属块；在贮柜底带运行时，驱动轴头同步旋转，接近开关每接触到金属块一次，计一位。贮柜烟丝出料开始时，系统默认进度为100％，每检测到金属一次，进度按相应百分比减少，直至出完。一些设备中，接近开关和金属块可以为霍尔检测器和铷磁铁，或者，光电开关等脉冲计数手段对底带总传输里程计数。

现有技术的问题在于：一方面，当贮柜进料口的对射式光电开关任意一端被粉尘遮挡或出现松动后，将无法准确检测贮柜进料量，进而影响贮柜初始进度的判断；另一方面，当出料口接近开关由于松动出现轴头的金属块超出接近开关检测范围后将无法正确检测，即脉冲计数的“丢齿”问题。因此，难以准确掌握贮柜内准确的容量变化进度，贮柜进度是后续生产环节的重要调速指标，贮柜进度的实时准确性对后续生产线的生产连续性会造成严重的不良影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于逻辑运算的贮柜进度检测系统，更够减少对进度检测传感器的依赖度，自适应的获得并输出较为准确的贮柜进度。

本发明提供的技术方案为一种基于逻辑运算的贮柜进度检测系统，其包括：

通讯模块，所述通讯模块与贮柜底带控制器连接，以便获取所述贮柜底带控制器输出的底带驱动频率；

存储模块，所述存储模块用于存储所述底带驱动频率的时间序列F；

处理单元：根据所述存储模块存储的时间序列计算贮柜进度y；

其中，s₀为贮柜底带长度，N为底带驱动机构转速比，D为底带驱动齿轮直径，p为底带驱动电机磁极对数，π为圆周率，f₁.f₂,…,f_n为时间序列F中各依次各个运行时段的底带驱动频率，t₁.t₂,…,t_n为时间序列F中f₁.f₂,…,f_n所对应的时间段长度。

优选的，所述处理单元对于所述时间序列F中一个序列元的获取方法为：通过所述通讯模块持续获得贮柜底带控制器的底带驱动频率，以固定的第一时间间隔，逐次压入一个逻辑堆栈中；在一个需要获得时间序列F中若干元素的时刻，启动一个计时器，以固定的第二时间间隔，从逻辑堆栈中逐次取出一个底带驱动频率，并放入一个寄存器；如果当前取出的底带驱动频率与上一次取出的底带驱动频率不一致，则，保存计时器当前时间和上一次取出的底带驱动频率组成序列元(f,t)，放入所述存储模块的时间序列F中，并重启所述计时器，继续取值；直至清空所述逻辑堆栈。

优选的，在所述贮柜进度y小于等于零时，所述处理单元清空所述时间序列F。

本发明技术方案的效果包括：本技术方案摒弃了传统的基于元器件检测的贮柜进度的方式，采用基于逻辑数学运算的检测方式，克服了由于元器件松动、故障灯造成的误检测。新系统将底带驱动电机运行频率与底带已运行位移进行关联，并通过逻辑递减相除的方式计算出底带进度公式。同时，在处理单元为贮柜PLC时，通过通讯模块对贮柜PLC与贮丝大线的贮柜底带控制器进行新的通讯搭接，将贮柜运行频率f_n进行传输，获取其数据。其后进行软件编辑，通过计算机堆栈的方式将底带驱动频率按时间进行读取存储，并通过逻辑判断确定两次频率变化间的时间间隔，为进度计算提供了数据支撑。使用本发明后，贮柜进度检测为全程自动控制，正确率达到100％，不仅节约了接近开关备件费用，更为烟草企业的的高级排产提供了依据。

附图说明

图1为现有技术中烟叶贮柜的结构示意图；

图2为本发明实施例中贮丝大线的网络通讯结构示意图。

具体实施方式

参考图1、2，现有技术的贮丝大线设有多台大型贮柜1，贮柜1上方为进料口3，送料机2在贮柜1上方水平面上以纵横两个方向通过进料口3为贮柜1铺料，形成基本水平的铺料面4，铺料总量由电子皮带称控制。下方的底带6向右侧的出料口5输送物料。在生产中由于烟草牌号不同或者工艺不同，需要掌握贮柜1的进度，以安排后续生产。整个制丝环网中包括中控X414、梗线X414、叶线X414、贮丝X414、糖料X414等工艺控制设备，贮柜控制器与制丝环网并无连接关系。

参考图2，本实施例中，提供一种基于逻辑运算的贮柜进度检测系统，包括：设置在贮丝出料段S7-400上的处理单元和存储单元，以及通讯模块CP网卡。贮柜S7-300为贮柜底带控制器，CP网卡连接在贮丝出料S7-400与贮柜S7-300之间的CP网卡，用于获得贮柜底带控制器输出的底带驱动频率。本系统建立作用在于代替贮丝出料段S7-400上的连接传感器的进度模块，向制丝环网上的其他工段提供贮柜进度信息。

本实施例中，通过梯形图或代码配置贮丝出料段S7-400的处理器，以便实现本发明的处理单元，通过扩展PLC存储模块实现本发明的存储单元，处理单元和存储单元，以及通讯模块通过总线互相连接。

以下结合本实施例说明本发明的核心构思。可以看出，本发明技术方案利用运算的方式检测出底带进度。底带在底带电机的作用下以一定的速度行进，设定底带总长度为S0，底带出柜的电机频率是阶段变化的，则有如下统计关：

本实施例中，计算底带进度公式为：

式中：y为底带进度，s₀为贮柜底带长度，s₁为底带第一次以一定频率在一定时间内转动的距离，s₂为底带第二次以一定频率在一定时间内转动的距离，以此类推，s_n为底带第n次以一定频率在一定时间内转动的距离。

电机每转动一圈的距离为

s_每圈＝πD

式中：π为常数，D为主动辊齿轮直径。

根据电机频率与转速公式得出：

式中：r_分为以分钟为单位的电机转速，f为电机频率，p为电机磁极对数。

将其折算成以秒为单位的电机转速：

再计算底带在一定时间内以一定频率运行后的距离s_n

式中：f_n为第n次底带运行时的频率，t_n为第n次底带运行时间，π为常数，D为齿轮直径，N为减速机速比

然后得到贮柜进度y：

本实施例中，贮柜底带长度s₀为10，单位为米；齿轮直径D为0.2，单位为米；减速机速比N为6559，无单位；电机磁极对数p为2，单位为对,π为圆周率，具体值约为3.14，无单位。这些都是已知常数，可直接代入公式，得出：

其中，序列对(t_i,f_i).i∈[0,n]在本实施例中通过处理单元借助PLC通讯和内部程序逻辑获得。本实施例中处理单元被配置为：通过所述通讯模块持续获得贮柜底带控制器的底带驱动频率，以固定的第一时间间隔，逐次压入一个逻辑堆栈中；在一个需要获得时间序列F中若干元素的时刻，启动一个计时器，以固定的第二时间间隔，从逻辑堆栈中逐次取出一个底带驱动频率，并放入一个寄存器；如果当前取出的底带驱动频率与上一次取出的底带驱动频率不一致，则，保存计时器当前时间和上一次取出的底带驱动频率组成序列元(f,t)，放入所述存储模块的时间序列F中，并重启所述计时器，继续取值；直至清空所述逻辑堆栈。在所述贮柜进度y小于等于零时，清空所述时间序列F。

具体的，通过以下方法确定序列对(f,t)，即本发明方法中处理单元对于所述时间序列F中一个序列元的获取方法。

首先，底带出柜频率是在单独的贮柜PLC中存放，需要将其与贮丝大线的贮丝线PLC建立通讯才能读取进而进行计算。参考图2，本实施例采用新加入的CP网卡，具体型号为CP343-1 LEAN网卡，建立贮柜S7-300与贮丝出料段S7-400之间的通讯，通过调用西门子可编程控制器的“SFB14”通讯模块，并设置通讯地址和数据发送位置，对数据进行桥梁搭接，将实时的底带驱动频率从贮柜S7-300PLC发送至大线贮丝出料段S7-400。

然后，对实时的底带驱动频率的数据在贮丝出料段S7-400中进行逻辑堆栈，取数据源为“SFB14”通讯模块的fn，以1秒为第一时间间隔进行数据到存储单元的存储，将数据放入单独的数据块“FB100”中。之后将fn的数据按堆栈顺序逐个取出，进行逻辑判断，若当前fn数值和上一秒存的数值一致，则不动作。若当前fn数值和上一秒数值不一致，则意味频率发生变化，此时调用定时器模块“T_ODT”,并启动定时器“T10”开始计时，直至下次再次发生当前fn数值和上一秒数值不一致的情况，停止计时器“T10”计时，取出fn两次变化间隔的时间，即可确定tn，同时计时器“T10”再次启动，反复记录形成F。容易看出，在取数出栈时PLC的实际两次间隔为PLC的一次扫描周期，与压栈时的第一时间间隔是不同的，一般远小于压栈间隔。

经过上述处理后，处理单元在响应一个贮柜进度查询请求时，根据所述存储模块存储的时间序列计算贮柜进度y；

其中，s₀为贮柜底带长度，N为底带驱动机构转速比，D为底带驱动齿轮直径，p为底带驱动电机磁极对数，π为圆周率，f₁.f₂,…,f_n为时间序列F中各依次各个运行时段的底带驱动频率，t₁.t₂,…,t_n为时间序列F中f₁.f₂,…,f_n所对应的时间段长度。容易理解的，此时的时间序列中序列元时间上并不是与前述构思中频率的真实改变时序相同的，实际为出栈的时序，而非压栈顺序。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考相关方法中的对应过程，响应的其他控制器下的系统实施例在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种基于逻辑运算的贮柜进度检测系统，包括：

通讯模块，所述通讯模块与贮柜底带控制器连接，以便获取所述贮柜底带控制器输出的底带驱动频率；

存储模块，所述存储模块用于存储所述底带驱动频率的时间序列F；

处理单元：根据所述存储模块存储的时间序列计算贮柜进度y；

其中，s₀为贮柜底带长度，N为底带驱动机构转速比，D为底带驱动齿轮直径，p为底带驱动电机磁极对数，π为圆周率，f₁.f₂,…,f_n为时间序列F中各依次各个运行时段的底带驱动频率，t₁.t₂,…,t_n为时间序列F中f₁.f₂,…,f_n所对应的时间段长度；

所述处理单元对于所述时间序列F中一个序列元的获取方法为：通过所述通讯模块持续获得贮柜底带控制器的底带驱动频率，以固定的第一时间间隔，逐次压入一个逻辑堆栈中；在一个需要获得时间序列F中若干元素的时刻，启动一个计时器，以固定的第二时间间隔，从逻辑堆栈中逐次取出一个底带驱动频率，并放入一个寄存器；如果当前取出的底带驱动频率与上一次取出的底带驱动频率不一致，则，保存计时器当前时间和上一次取出的底带驱动频率组成序列元(f,t)，放入所述存储模块的时间序列F中，并重启所述计时器，继续取值；直至清空所述逻辑堆栈；

所述贮柜底带设置于其贮柜内部。

2.根据权利要求1所述的贮柜进度检测系统，其特征在于，

在所述贮柜进度y小于等于零时，清空所述时间序列F。

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