CN201976723U - 激光控制电路板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光控制电路板，属于烟草生产控制技术领域。该电路板的核心控制器件的设置输入端外接输入装置，监测信号输入端以及控制指令输出端分别通过双向缓冲电路器件与可编程逻辑器件的对应端口连接；可编程逻辑器件的传感信号输入端外接速度传感器件，打孔信号输出端外接激光器。工作时，卷烟打孔设备的实时运行速度由速度传感器通过可编程逻辑器件并经双向缓冲电路器件传输给核心控制器件；核心控制器件根据输入的打孔参数进行相应运算，得出控制指令，经双向缓冲电路器件传输给可编程逻辑器件；可编程逻辑器件进而输出控制信号，精确控制激光器按所需节拍发出激光进行打孔。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种控制装置，尤其是一种激光控制电路板，属于烟草生产控制技术领域。
背景技术
据申请人了解，以往的激光打孔一种采用电脑和外接信号输入输出处理板方式来实现。由于打孔装置的实时性要求很高，所以上述的控制电脑必须运行独立的内核软件(非XP操作系统)和应用程序，不仅开发周期长、费用高昂，而且抗干扰能力差。另一种是PLC结合单片机方案的卷烟激光打孔电控装置(参见专利号为ZL02218473.2的中国专利文献)，由PLC发出指令，由单片机进行运算，控制激光器。由于单片机工作烦琐，影响了系统响应速度，使电气控制的实时性变差，影响打孔参数的准确。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以精确控制打孔参数、并且抗干扰能力强的激光打孔控制电路板，从而为保证卷烟的高速自动化生产奠定基础。
为了达到以上目的，本实用新型的激光控制电路板包括具有CPU的核心控制器件，所述核心控制器件的设置输入端外接输入装置，用以接收参数设置；所述核心控制器件的监测信号输入端直接外接速度反馈器件，或通过双向缓冲电路器件后经可编程逻辑器件外接速度反馈器件，用以接收速度反馈信号；所述核心控制器件的控制指令输出端通过双向缓冲电路器件与可编程逻辑器件的对应端口连接，用以根据输入参数运算后输出控制指令；所述可编程逻辑器件的的打孔信号输出端外接激光器，用以接收所述核心控制器件的控制指令后控制激光器发出打孔激光。
工作时，卷烟打孔设备的实时运行速度由速度传感器通过可编程逻辑器件并经双向缓冲电路器件传输给核心控制器件；核心控制器件根据输入的打孔参数进行相应运算，得出控制指令，经双向缓冲电路器件传输给可编程逻辑器件；可编程逻辑器件进而输出控制信号，精确控制激光器按所需节拍发出激光进行打孔。
本实用新型进一步的完善是，所述可编程逻辑器件还具有外接激光器故障监测的反馈端以及反馈输出端，所述反馈输出端通过双向缓冲电路器件接所述核心控制器件的故障信号输入端，所述核心控制器件的显示输出端外接显示器，用以在显示器上显示与故障信号相应的故障信息。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一个实施例的结构框图。
图2为图1实施例的电路原理图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的激光打孔控制电路板基本结构如图1所示，由带有晶振及看门狗芯片的DSP芯片、CPLD(或FPGA)可编程逻辑器件，两者之间的双向缓冲电路器件，LED或LCD数据显示，以及输入输出信号隔离的光耦等组成。图中IN为速度脉冲，OUT为打孔控制脉冲。
具体电路构成如图2所示，核心控制器件采用具有CPU的TMS320LF2406型DSP微处理器芯片。该芯片特点如下：
1)供电电压为3.3V，减少了控制器的功耗；
2)用20MHZ片外晶振提供时钟信号，20MIPS的执行速度使得指令周期缩短到50ns，从而提高了控制器的实时控制能力；
3)有两个事件管理器模块EVA和EVB，每个均包括如下资源：两个16位通用定时器，8个16位脉宽调制(PWM)通道，可通过外部信号快速关闭PWM通道，激光打孔脉冲由PWM发生器产生，保证了打孔脉冲的周期、占空比的准确度，从而保证了烟支打孔的质量，产生的激光打孔脉冲的周期、占空比的精度可达到0.025μs，这样可以精确控制烟支上孔的间隔、孔径、孔深和形状；
4)有看门狗(WD)定时器模块，保证程序可靠运行；
5)串行通信接口(SCI)模块保证与S7-300通信；
6)有高达41个可单独编程或复用输入/输出(GPIO)引脚，保证外部信号的检测和控制；
7)5个外部中断保证激光打孔信号实时产生，定时的精度可达到0.025μs。
该DSP芯片的设置输入端A0-A15以及B0-B7外接作为输入装置的PLC，用以接收PLC输入的打孔起始速度、孔数、时间、首孔位置、直径变异系数等打孔参数设置；其监测信号输入端XINT通过双向缓冲电路器件AC16245型总线收发芯片后，经Altera公司EPM7128型CPLD可编程逻辑器件外接光耦耦合的卷烟打孔机的速度脉冲发出器件，从而接收速度反馈信号(核心控制器件的监测信号输入端也可以根据需要，直接外接速度反馈器件。
上述可编程逻辑器件——CPLD芯片5V供电，采用CMOS E2PROM工艺，传输延迟仅为5ns；具有84个用户可编程的IO口，为系统定义输入、输出和双向口提供了极大的方便；EPM7128同时还提供了JTAG接口，可进行ISP编程，极大地方便了用户。CPLD内部电路设有激光打孔脉冲形成和激光器状态和故障检测电路。
采用AC16245的原因是，DSP使用的电源是3.3V，其总线为3.3V电平，而CPLD及其他外围芯片使用的是5V电源，其总线为TTL电平，因此存在3.3V与5V混合系统中逻辑器接口问题。AC16245具有双向总线收发功能，如果输出总线电平为TTL电平时，其供电可用5V电源，如果输出总线电平为3.3V电平时，其供电可用3.3V电源，这样保证两边端口的输出摆幅都能达到满电源幅值，并且可以抑制噪声，提高抗干扰性能。
该DSP芯片的控制指令输出端B8-B15通过AC16245双向缓冲电路器件与CPLD芯片的对应端口连接，用以根据输入参数运算后输出控制指令。CPLD的控制指令接收端口通过其内部的计数器和门电路，由其打孔信号输出端外接激光器，用以接收DSP的控制指令后控制激光器按需发出打孔激光。
此外，CPLD具有外接激光器故障监测的反馈端以及反馈输出端，反馈输出端通过AC16245双向缓冲电路器件接DSP芯片的故障信号输入端，DSP的显示输出端外接LCD显示器，从而在显示器上显示与故障信号相应的故障信息。
本实施例的激光打孔控制电路板与外部信号连接全部采用光藕隔离，这样与外部信号没有公共地，从而有效提高了抗干扰能力，另外，也实现了电平转换功能，将PLC的24V信号电平转换成+5V或3.3V电平。实践证明，本实施例激光打孔控制电路板控制实现的激光打孔机具有如下特点：
1.精度高——产生的激光打孔脉冲的周期、占空比、定时的精度可达到0.025μs，因此可以精确控制烟支上孔的间隔、孔径、孔深和形状。
2.激光打孔脉冲波形准确——打孔脉冲由TMS320F2406内置的PWM发生器产生，保证了打孔脉冲的周期、占空比的准确度，从而保证了烟支打孔的质量。
3.打孔脉冲的控制算法得到改进——根据对烟支生产线运行状况实时检测，实时计算出打孔脉冲的定时、周期、宽度和打孔数，以期达到最佳打孔效果。
4.实时性强——控制器件采用TI公司的TMS320F2400系列，为16位处理芯片，内部时钟采用40MHz，运行速度快，处理能力强。打孔脉冲产生为中断响应，保证了打孔脉冲的实时产生，并可以对脉冲的延迟时间进行精确调整。
5.增强了抗干扰性——设计上充分考虑电磁兼容性，最大限度滤除干扰。
6.通信可靠——控制板与PLC之间的通信采用并行方式和串行方式同时实时通信，保证了通信的可靠性。
7.集成度高——控制板采用了TI公司的TMS320F2406控制器件和Altera公司的CPLD芯片，几乎无周围芯片，大大提高了控制板的集成度和可靠性。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种激光控制电路板，包括具有CPU的核心控制器件，所述核心控制器件的设置输入端外接输入装置，用以接收参数设置；其特征在于：所述核心控制器件的监测信号输入端外接速度反馈器件，或通过双向缓冲电路器件后经可编程逻辑器件外接速度反馈器件，用以接收速度反馈信号；所述核心控制器件的控制指令输出端通过双向缓冲电路器件与可编程逻辑器件的对应端口连接，用以根据输入参数运算后输出控制指令；所述可编程逻辑器件的的打孔信号输出端外接激光器，用以接收所述核心控制器件的控制指令后控制激光器发出打孔激光。
2.根据权利要求1所述的激光控制电路板，其特征在于：所述可编程逻辑器件还具有外接激光器故障监测的反馈端以及反馈输出端，所述反馈输出端通过双向缓冲电路器件接所述核心控制器件的故障信号输入端，所述核心控制器件的显示输出端外接显示器，用以在显示器上显示与故障信号相应的故障信息。
3.根据权利要求2所述的激光控制电路板，其特征在于：所述可编程逻辑器件外接光耦耦合的卷烟打孔机速度脉冲发出器件。
4.根据权利要求3所述的激光控制电路板，其特征在于：所述可编程逻辑器件的控制指令接收端口通过其内部的计数器和门电路后，由所述打孔信号输出端外接激光器。
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|---|---|---|---|---|
| CN102361216A (zh) * | 2011-11-21 | 2012-02-22 | 苏州吉矽精密科技有限公司 | 一种固体激光器控制系统 |
| CN104765308A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-07-08 | 上海兰宝传感科技股份有限公司 | 用于卷烟生产的八通道计数系统 |
| CN110074451A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-08-02 | 南京智晟达自动化科技有限公司 | 一种预防烟支燃烧的激光控制装置 |
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