CN114136413A - 一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统和方法，通过接收各个贮柜的电子秤、柜满检测光电传感器、柜空检测光电传感器的实时数据，计算并比较贮柜的额定可装载物料重量和贮柜内实际装载物料重量，同时，基于柜满检测光电传感器、柜空检测光电传感器，获取贮柜是否空柜或满柜；当两个传感器均为检测遮挡后且满足延时条件后仍然遮挡，且贮柜内实际装载物料重量大于贮柜的额定可装载物料重量，则确定当前贮柜满料，然后获取另一个贮柜的当前状态数据，若该贮柜的柜满检测光电传感器和柜空检测光电传感器均为不遮挡，且贮柜内实际装载物料重量为零，则确定为换柜目标。

Description

一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统和方法

技术领域

本发明涉及贮柜进柜换柜控制技术领域，尤其是一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统和方法。

背景技术

工业企业现有控制系统中，贮柜系统作为存储设备，在每个工艺环节都有着极其重要的作用。对于贮柜的进柜控制方式，目前的进柜方式分为两种情况，一种是在排产初期便将批次产量控制在一个贮柜的最大容量范围内。这样便限制了生产的排产量，不能满足连批生产的需求；另一种方法时当批次产量大于单个贮柜的最大容量，或者需要连批生产时，每当贮柜装满时，人工操作重新选柜，达到更换贮柜的作用，而这种判断柜满的方式往往依赖于柜满光检测光电传感器，当光电传感器有故障时便无法判断是否已经装满贮柜，因而造成超负荷装载，影响产品质量和生产效率。这种方法需要人工时刻关注贮柜的进出柜状态，确保及时更换贮柜，这样就造成耗费人工大量的时间与精力关注贮柜的进出柜状态，也很难准确及时的更换贮柜，更加限制了工厂生产的自动化水平。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺陷，发明人经过研发改进，现提供了一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统和方法，本发明的一个目的在于提供了一种贮柜自动换柜，达到连续进柜的控制系统，根据贮柜的结构特点和贮柜状态，设计了一套以Step7为平台，贮柜自动换柜、连续进柜的标准控制接口和逻辑控制功能，本发明的第二个目的在于提供以一种上述贮柜自动换柜、连续进柜控制系统的控制方法。

具体的，本发明是这样实现的：一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统，包括：至少两个能够实现进柜切换的贮柜：贮柜A和贮柜B；电子秤：用于对每个贮柜在进柜开始时获取当前时刻的电子秤累计重量数据和进柜过程中获取电子秤实时累计重量数据；柜满检测光电传感器：设置于贮柜的顶部边缘处；柜空检测光电传感器：设置于贮柜的底部底面边缘处；PLC控制器：用于接收各个贮柜的电子秤、柜满检测光电传感器、柜空检测光电传感器的实时数据，能根据贮柜的额定可装载物料重量和贮柜内实际装载物料重量进行比较，并能基于比较结果和其他贮柜的状态判断，最终确定要换柜的目标贮柜，进行换柜；判断其他贮柜的状态包括：基于贮柜的柜满检测光电传感器、柜空检测光电传感器，获取贮柜是否空柜或满柜。

进一步的，所述柜满检测光电传感器还连接附加有料满延时定时器程序设计，用于信号接通延时；判断其他贮柜的状态还包括有：先确定当前进柜的贮柜正在进柜并且满足延时后的满料确定，再获取当前处于空料的贮柜，确定无物料遮挡且贮柜内实际装载物料重量为零的，选定该贮柜开始换柜。

本发明的另一方面，提供了一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制方法，包括以下步骤：步骤S1：系统启动进入自动控制模式，选中一个贮柜进行物料进柜；步骤S2：获取当前进柜中的贮柜的柜满检测光电传感器和柜空检测光电传感器，当二者均为检测遮挡后且满足料满检测延时条件后仍然遮挡则确定当前贮柜满料；步骤S3：获取另一个贮柜的当前状态数据，若该贮柜的柜满检测光电传感器和柜空检测光电传感器均为不遮挡，且贮柜内实际装载物料重量为零，则确定为换柜目标，步骤S4：向换柜目标的贮柜进行换柜进料，待料满后重复步骤S2、S3。

进一步的，所述步骤S2中，确定当前贮柜满料还包括以下步骤：获取当前贮柜内实际装载物料重量m和额定可装载物料重量Me；判断是否满足m>Me，若是，则贮柜料满；同时触发启动脉冲，进而进行贮柜进柜的自动切换，达到自动连续进柜的作用。

进一步的，根据贮柜的传感器检测状态，统一并定义的数据接口包括：贮柜进柜选中，设备自动，启动脉冲，贮柜料满检测，贮柜料空检测，贮柜左、右铺料极限检测，贮柜料满延时定时器；定义的数据包括：贮柜料满确定、贮柜设计装载重量、额定可装载物料重量、贮柜内实际装载物料重量、贮柜进柜开始时电子秤累计重量、贮柜进柜结束时电子秤累计重量、贮柜设计体积、贮柜内实际装载物料体积、贮柜设计高度、贮柜内装载物料高度、贮柜宽度、贮柜设计长度、贮柜实际铺料长度、贮柜装满后柜尾物料自然滑落长度、贮柜装满后柜头物料自然滑落长度。

优选的，所述贮柜内实际装载物料重量m：当SiloLoadSel_A＝true或者SiloLoadSel_B＝true上升沿产生时截取电子秤累计流量m1，当SiloLoadSel_A＝true或者SiloLoadSel_B＝true后，获取电子秤实时累计流量m2。贮柜内实际装载物料重量：m＝m2–m1公式(1)；m贮柜内实际装载物料重量，当出柜结束时清零；所述额定可装载物料重量Me：由于贮柜的结构特点和贮柜内物料的分布特点，如图2所示，贮柜内物料分布形状从贮柜侧面看，物料体积形状可当作梯形柱处理，因此有以下结论：V贮柜设计体积：V＝L*H*W公式(2)；v贮柜内实际装载物料体积：v＝((l+(l+l1+l2))*h/2)*W公式(3)；由于两个体积内的物料为同一种物料，因此可以推导出质量比即为体积比；额定可装载物料重量:Me＝M*(v/V)公式(4)；整理可以得到：Me＝M*(2*l+l1+l2)*h/2*L*H公式(5)；当m>Me时SiloFull＝true，即贮柜料满。

进一步的，步骤S3中的SiloSelect贮柜选择处理：

(1)：SiloSelect贮柜选择，指定一个贮柜进柜或人工设值SiloSelec＝1或SiloSelec＝2，同时触发启动脉冲Start_Pulse＝True；

(2)：当设备处于自动状态Auto＝true，且贮柜A进柜选中SiloLoadSel_A＝true，物料已经装满贮柜：贮柜A的SiloFull＝true与贮柜A料空检测Empty_Photocub_A＝true，并且贮柜A料满延时定时器Timer_A＝true，且贮柜内实际装载物料重量m大于额定可装载物料重量Me，此时若贮柜B没有物料装载：贮柜B料满检测Full_Photocub_B＝False与贮柜B料空检测Empty_Photocub_B＝False，且，B柜的m＝0，则将SiloSelect的值更改为2，即SiloSelect＝2，同时触发启动脉冲Start_Pulse＝True，换柜至贮柜B；同样的步骤也能实现从贮柜B换柜至贮柜A。

本发明的工作原理和有益效果介绍：通过程序定义统一的数据接口后，建立一套逻辑控制系统，能够实现对贮柜的数据获取，掌握当前贮柜内的实际存料量，和额定载荷量的计算，实现了对满料的精确确定，避免了出现满料误判的情况而直接出现误换柜操作。且能够稳定运行实现自动化换柜切换，达到自动连续进柜的功能和效果。有效的解决了当批次产量大于单个贮柜的最大容量，或者需要连批生产时，若贮柜装满，需要人工花费大量的时间与精力关注贮柜的进出柜状态，操作重新选柜进行换柜，而且很难准确及时的更换贮柜的问题，同时也提高了工厂的生产效率和自动化水平。

附图说明

图1为本发明实施例1的方法工作流程示意图；

图2为本发明中产品的贮柜结构侧视图；

图3为本发明中产品的贮柜结构主视图；

其中：E—柜尾铺料限位开关安装位置；F—柜头铺料限位开关安装位置；1—柜满检测光电传感器；2—柜空检测光电传感器；H—贮柜设计高度机械设计的贮柜实际柜体高度；h—贮柜内装载物料高度、贮柜装满后物料的实际高度；W—贮柜宽度为机械设计贮柜的实际宽度；L—贮柜设计长度为贮柜机械设计贮柜的实际长度；l—贮柜实际铺料长度、贮柜头尾铺料极限距离，并通过实际测量得到；l1—贮柜装满后柜尾物料自然滑落长度；l2—贮柜装满后柜头物料自然滑落长度。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：本实施例仅以两个贮柜进行示例操作过程的演示说明，并不意味着本发明只限制在两台贮柜之间进行切换。贮柜设备为现有产品，但本实施例中使用的传感器、检测器类设备虽是现有产品，但是安装后与PLC控制器之间产生了联动控制和逻辑运行，以满足生产需要，因此，一些不必要的基本知识原理本实施例中并不展开叙述，仅对本发明提出改进的部分作出说明。

首先，定义统一的数据接口：

SiloSelect贮柜选择；

SiloLoadSel_A贮柜A进柜选中；

SiloLoadSel_B贮柜B进柜选中；

Auto设备自动；

Start_Pulse启动脉冲；

Full_Photocub_A贮柜A料满检测；

Empty_Photocub_A贮柜A料空检测；

Limit_L_A贮柜A左铺料极限检测；

Limit_R_A贮柜A右铺料极限检测；

Limit_L_B贮柜B左铺料极限检测；

Limit_R_B贮柜B右铺料极限检测；

Full_Photocub_B贮柜B料满检测；

Empty_Photocub_B贮柜B料空检测；

Timer_A贮柜A料满延时定时器；

Timer_B贮柜B料满延时定时器；

Full_Silo_A贮柜A料满；

Full_Silo_B贮柜B料满；

M贮柜设计装载重量；

Me额定可装载物料重量

m贮柜内实际装载物料重量；

m1贮柜进柜开始时电子秤累计重量；

m2贮柜进柜开始后电子秤实时累计重量；

V贮柜设计体积；

v贮柜内实际装载物料体积；

H贮柜设计高度；

h贮柜内装载物料高度；

W贮柜宽度；

L贮柜设计长度；

l贮柜实际铺料长度；

l1贮柜装满后柜尾物料自然滑落长度；

l2贮柜装满后柜头物料自然滑落长度；

SiloFull贮柜料满；

其中，SiloSelect贮柜选择的数据类型为Word，当SiloSelect＝1时，贮柜A选中，当SiloSelect＝2时，贮柜B选中；

SiloLoadSel_A贮柜A进柜选中的数据类型为Bool，当SiloLoadSel_A＝true时，贮柜A进柜有效；

SiloLoadSel_B贮柜B进柜选中的数据类型为Bool，当SiloLoadSel_B＝true时，贮柜B进柜有效；

Auto设备自动的数据类型为Bool，Auto为设备自动运行时的控制模式，可通过人工按钮触发Auto＝true；

Start_Pulse启动脉冲的数据类型为Bool，Start_Pulse设备启动时的脉冲信号，可通过设备启动时获得Start_Pulse＝True；

Full_Photocub_A贮柜A料满检测的数据类型为Bool，Full_Photocub_A是对射式光电传感器数字量信号，有物料遮挡时，Full_Photocub_A＝true；

Empty_Photocub_A贮柜A料空检测的数据类型为Bool，Empty_Photocub_A是对射式光电传感器数字量信号，有物料遮挡时，Empty_Photocub_A＝true；

Full_Photocub_B贮柜B料满检测的数据类型为Bool，Full_Photocub_B是对射式光电传感器数字量信号，有物料遮挡时，Full_Photocub_B＝true；

Empty_Photocub_B贮柜B料空检测的数据类型为Bool，Empty_Photocub_B是对射式光电传感器数字量信号，有物料遮挡时，Empty_Photocub_B＝true；

Timer_A贮柜A料满延时定时器的数据类型为Timer,用作信号接通延时；

Timer_B贮柜B料满延时定时器的数据类型为Timer,用作信号接通延时；

M贮柜设计装载重量为机械设计贮柜的最大装载重量；

Me额定可装载物料重量，为贮柜柜满时，额定装载的物料重量，程序处理得到；

m贮柜内实际装载物料重量为贮柜柜满时，实际装载的物料重量，程序处理得到；

m1贮柜进柜开始时电子秤累计重量，通过程序处理得到；

m2贮柜进柜开始后电子秤实时累计重量，通过程序处理得到；

V贮柜设计体积为机械设计的贮柜实际体积；

v贮柜内实际装载物料体积为贮柜装满后物料的体积，程序处理得到；

H贮柜设计高度机械设计的贮柜实际柜体高度；

h贮柜内装载物料高度，为贮柜装满后物料的实际高度，即贮柜料满检测光电传感器的高度，实际测量得到；

W贮柜宽度为机械设计贮柜的实际宽度，由于贮柜的布料的特点，贮柜装满后物料的宽度约等于贮柜的宽度，偏差可以忽略不计；

L贮柜设计长度为贮柜机械设计贮柜的实际长度；

l贮柜实际铺料长度，为贮柜头尾铺料极限距离，铺料头尾极限受E柜尾铺料限位开关安装位置和F柜头铺料限位开关安装位置决定，并通过实际测量得到；

l1贮柜装满后柜尾物料自然滑落长度，通过多次柜满后测量取平均值得到；

l2贮柜装满后柜头物料自然滑落长度通过多次柜满后测量取平均值得到；

其次，一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制方法包括以下几个步骤：流程如图1所示；

步骤1，SiloLoadSel_A贮柜A进柜选中处理：

当设备处于自动Auto＝true，同时SiloSelect＝1，通过启动脉冲Start_Pulse＝True即可获得SiloLoadSel_A＝true；

步骤2，SiloLoadSel_B贮柜B进柜选中处理：

当设备处于自动Auto＝true，同时SiloSelect＝2，通过启动脉冲Start_Pulse＝True即可获得SiloLoadSel_B＝true；

步骤3，SiloFull贮柜柜满处理：

(1)m贮柜内实际装载物料重量

当SiloLoadSel_A＝true或者SiloLoadSel_B＝true上升沿产生式时截取电子秤累计流量m1，当SiloLoadSel_A＝true或者SiloLoadSel_B＝true后，获取电子秤累计流量m2.

贮柜内实际装载物料重量：m＝m2–m1公式(1)

m贮柜内实际装载物料重量，当出柜结束时清零。

(2)Me额定可装载物料重量

由于贮柜的结构特点和贮柜内物料的分布特点，如图2所示，贮柜内物料分布形状从贮柜侧面看，物料体积形状可当作梯形柱处理，因此有以下结论：

V贮柜设计体积：V＝L*H*W公式(2)

v贮柜内实际装载物料体积：v＝((l+(l+l1+l2))*h/2)*W公式(3)

由于两个体积内的物料为同一种物料，因此可以推导出质量比即为体积比。

额定可装载物料重量：Me＝M*(v/V)公式(4)

整理可以得到：Me＝M*(2*l+l1+l2)*h/2*L*H公式(5)

当m>Me时SiloFull＝true，即贮柜料满。

步骤4，SiloSelect贮柜选择处理：

(1)SiloSelect贮柜选择，首先需要通过人机操作画面指定一个贮柜进柜，即可以人工设值SiloSelec＝1或SiloSelec＝2，同时触发启动脉冲Start_Pulse＝True；

(2)当设备处于自动状态Auto＝true，且贮柜A进柜选中SiloLoadSel_A＝true，物料已经装满贮柜，即贮柜A的SiloFull＝true与贮柜A料空检测Empty_Photocub_A＝true，并且贮柜A料满延时定时器Timer_A＝true,且贮柜内实际装载物料重量m大于额定可装载物料重量Me，此时若贮柜B没有物料装载，即贮柜B料满检测Full_Photocub_B＝False与贮柜B料空检测Empty_Photocub_B＝False,同时，B柜的m＝0,此时将SiloSelect的值更改为2，即SiloSelect＝2，同时触发启动脉冲Start_Pulse＝True；

(3)当设备处于自动状态Auto＝true，且贮柜B进柜选中SiloLoadSel_B＝true，物料已经装满贮柜，即贮柜B的SiloFull＝true与贮柜B料空检测Empty_Photocub_B＝true，并且贮柜B料满延时定时器Timer_B＝true,且贮柜内实际装载物料重量m大于额定可装载物料重量Me，此时若贮柜A没有物料装载，即贮柜A料满检测Full_Photocub_A＝False与贮柜A料空检测Empty_Photocub_A＝False,同时，A柜的m＝0，此时将SiloSelect的值更改为1，即SiloSelect＝1，同时触发启动脉冲Start_Pulse＝True。

综上所述，本发明在设备处于自动状态下，通过判断贮柜是否装载了物料，即判断m是否大于Me，进而对SiloSelect进行赋值操作，从而得到SiloLoadSel_A或者SiloLoadSel_B，同时触发启动脉冲，进而进行贮柜进柜的自动切换，达到自动连续进柜的作用。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统，其特征在于包括：

至少两个能够实现进柜切换的贮柜：贮柜A和贮柜B；

电子秤：用于对每个贮柜在进柜开始时获取当前时刻的电子秤累计重量数据和进柜过程中获取电子秤实时累计重量数据；

柜满检测光电传感器：设置于贮柜的顶部边缘处；

柜空检测光电传感器：设置于贮柜的底部底面边缘处；

PLC控制器：用于接收各个贮柜的电子秤、柜满检测光电传感器、柜空检测光电传感器的实时数据，能根据贮柜的额定可装载物料重量和贮柜内实际装载物料重量进行比较，并能基于比较结果和其他贮柜的状态判断，最终确定要换柜的目标贮柜，进行换柜；判断其他贮柜的状态包括：基于贮柜的柜满检测光电传感器、柜空检测光电传感器，获取贮柜是否空柜或满柜。

2.根据权利要求1所述卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制系统，其特征在，所述柜满检测光电传感器还附加有料满延时定时器程序设计，用于信号接通延时；

判断其他贮柜的状态还包括有：先确定当前进柜的贮柜正在进柜并且满足延时后的满料确定，再获取当前处于空料的贮柜，确定无物料遮挡且贮柜内实际装载物料重量为零的，选定该贮柜开始换柜。

3.一种卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：系统启动进入自动控制模式，选中一个贮柜进行物料进柜；

步骤S2：获取当前进柜中的贮柜的柜满检测光电传感器和柜空检测光电传感器，当二者均为检测遮挡后且满足料满检测延时条件后仍然遮挡则确定当前贮柜满料；

步骤S3：获取另一个贮柜的当前状态数据，若该贮柜的柜满检测光电传感器和柜空检测光电传感器均为不遮挡，且贮柜内实际装载物料重量为零，则确定为换柜目标，

步骤S4：向换柜目标的贮柜进行换柜进料，待料满后重复步骤S2、S3。

4.根据权利要求3所述的卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，确定当前贮柜满料还包括以下步骤：

获取当前贮柜内实际装载物料重量m和额定可装载物料重量Me；判断是否满足m>Me，若是，则贮柜料满；同时触发启动脉冲，进而进行贮柜进柜的自动切换，达到自动连续进柜的作用。

5.根据权利要求3所述的卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制方法，其特征在于步骤中还包括有：

根据贮柜的传感器检测状态，统一并定义的数据接口包括：贮柜进柜选中，设备自动，启动脉冲，贮柜料满检测，贮柜料空检测，贮柜左、右铺料极限检测，贮柜料满延时定时器；

定义的数据包括：贮柜料满确定、贮柜设计装载重量、额定可装载物料重量、贮柜内实际装载物料重量、贮柜进柜开始时电子秤累计重量、贮柜进柜过程中电子秤实时累计重量、贮柜设计体积、贮柜内实际装载物料体积、贮柜设计高度、贮柜内装载物料高度、贮柜宽度、贮柜设计长度、贮柜实际铺料长度、贮柜装满后柜尾物料自然滑落长度、贮柜装满后柜头物料自然滑落长度。

6.根据权利要求5所述的卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制方法，其特征在于：

所述贮柜内实际装载物料重量m：当SiloLoadSel_A＝true或者SiloLoadSel_B＝true上升沿产生时截取电子秤累计流量m1，当SiloLoadSel_A＝true或者SiloLoadSel_B＝true后，获取电子秤实时累计流量m2。贮柜内实际装载物料重量：m＝m2–m1公式(1)；m贮柜内实际装载物料重量，当出柜结束时清零；

所述额定可装载物料重量Me：

V贮柜设计体积：V＝L*H*W公式(2)；

v贮柜内实际装载物料体积：v＝((l+(l+l1+l2))*h/2)*W公式(3)；由于两个体积内的物料为同一种物料，因此可以推导出质量比即为体积比；

额定可装载物料重量:Me＝M*(v/V)公式(4)；

整理可以得到：Me＝M*(2*l+l1+l2)*h/2*L*H公式(5)；

当m>Me时SiloFull＝true，即贮柜料满。

7.根据权利要求6所述的卷烟厂贮柜进柜自动换柜的控制方法，其特征在于：步骤S3中的SiloSelect贮柜选择处理：

(1)：SiloSelect贮柜选择，指定一个贮柜进柜或人工设值SiloSelec＝1或SiloSelec＝2，同时触发启动脉冲Start_Pulse＝True；

(2)：当设备处于自动状态Auto＝true，且贮柜A进柜选中SiloLoadSel_A＝true，物料已经装满贮柜：贮柜A的SiloFull＝true与贮柜A料空检测Empty_Photocub_A＝true，并且贮柜A料满延时定时器Timer_A＝true，且贮柜内实际装载物料重量m大于额定可装载物料重量Me，此时若贮柜B没有物料装载：贮柜B料满检测Full_Photocub_B＝False与贮柜B料空检测Empty_Photocub_B＝False，且，B柜的m＝0，则将SiloSelect的值更改为2，即SiloSelect＝2，同时触发启动脉冲Start_Pulse＝True，换柜至贮柜B；同样的步骤也能实现从贮柜B换柜至贮柜A。

Images