CN1149730A

CN1149730A - 具有控制功能的新型卷烟生产数据检测***

Info

Publication number: CN1149730A
Application number: CN 96117034
Authority: CN
Inventors: 杨德来; 连翠华; 杜世平; 李家勤; 宋炳超
Original assignee: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1997-05-14

Abstract

本发明涉及计算机在卷烟生产中的应用技术。本发明采用Intel 8098单片机扩展***构成上位机，通讯控制机和前台数据采集控制机组成，且前台机采用全封闭结构。本发明在计算机软件、硬件上都采取了措施，以提高检测精度和通讯数据保存的可靠性。本发明装置应用在卷烟生产中增加了控制功能，提高了数据检测精度和可靠性，提高了数据传输的可靠性，是非常实用的卷烟生产数据采集***。

Description

具有控制功能的新型卷烟生产数据检测***

本发明涉及计算机在卷烟生产中的应用技术。

从80年代以来，对卷烟生产数据采集的专用计算机***，已有用Z80微机控制的集中式数据采集***和以PC总线微机为上位机，MCS51单片机为下位机的二级分布式数据采集***等，这些***都存在以下的缺陷和不足：

1.功能少：采集的数据仅有烟支的产量、嘴棒、盘纸和水松纸消耗，而对设备的运行状态没有可靠检测，尤其是没有降低对生产机组异常运行(如″跑条″)时原辅材料消耗的控制等功能；

2.可靠性和精度差：主要表现在：数据检测精度低；数据保存和传输可靠性差，易受电网和其他干扰造成数据丢失；***硬件因隔离，散热和防尘措施不当而易损坏；易发生死机。

本发明目的是在已有卷烟生产数据采集装置的基础上，提供一种克服已有装置的不足，具有多功能、高精度、高可靠性的卷烟生产数据采集***。

为达到上述目的，本发明通讯控制机(下称″通讯机″)和前台数据检测机(下称″前台机’)均采用Intel 8098准十六位高性能单片机扩展***，并在软件和硬件上均采取了措施，以提高检测精度和通讯、数据保存的可靠性。

本发明还采取以下步骤：

一.为增加控制功能，前台机增加了跑条信号传感器和机器周期传感器。跑条信号是对机组运行中生产的无嘴烟检测产生的信号；机器周期信号是检测机组启动、停止和运行速度而取得的信号，增加这两路信号的检测分析，即可监测卷烟机组停、开、速度和生产状态等，并据之实现跑条时的减速告警、停机和开机生产时的同步供咀、供水纸等降耗控制，从而降低机组出现跑条等异常运行时的原辅材料消耗。

本发明通过增加″跑条″和″机器周期″两路传感器与相应的前台机软件结合实现对卷烟生产机组开、停、调机和运行速度，状态等的检测，并据之实现本发明前台机对生产机组的闭环控制功能。具体叙述如下：

″跑条″信号，是通过对机组刚卷制成功的长条卷烟，切割后形成的未接咀烟的计数检测取得的信号，见附图9，其中4为″跑条″传感器，当机组运转，长条卷烟即会形成(在不缺烟丝、盘纸时)。其在通过切刀3处常会出现堵、卡等异常状态，使长条烟积聚于刀口前机台上，这就叫″跑条″，它造成消耗材料而无产品。本发明对之检测后，即可根据其发生而操作人员未处理的时间长短，进行减速、告警和停机等自动控制以减少原辅材料消耗。

在正常生产中，本发明还根据上述跑条传感器对未接咀烟的准确计数，如图3所示意控制机组供咀和供水松纸机构，使自动化程度较低的YJ22、23和PA8等接咀机供咀供纸与烟支到位准确同步，降低生产中滤咀棒和水松纸的消耗。

如图9所示″机器周期″信号传感器是采用霍尔元件2对固定于生产机组主轴1或同步轮、盘上的磁钢检测，采集机组运行的精确速度。与″跑条″等传感器配合，实现供咀棒、水松纸的控制；与盘纸、水松纸、烟支I、II和咀棒传感器配合，消除盘纸、水松纸、烟支、咀棒计数检测中各种因素引起的误差，提高***精度以及与这些传感器配合，分析统计出设备的开、停和调机时间，有效作业率等数据，提供给考核和管理部门。

二.为提高检测精度和掉电、干扰时数据保存的可靠性，通讯机和前台机均用准十六位高性能单片机，并在软件和硬件上采取了如下措施；

1.高可靠的数据保存技术：以软、硬件结合，对RAM的写数据端口作了进一步保护；

2.硬件上在各路传感器检测信号的输入端均采用光电隔离技术；

3.软件采取数据多份拷贝校验的办法。

三.提高数据传输的可靠性：

1.通讯机和前台机I/O口均与通讯线路实行全光电隔离；

2.在通讯机软件上同时采取三项技术措施：

a.超时处理；

b.异或校验；

c.非正常数据自动剔除。

四.适合恶劣工作环境的前台机防尘、散垫设计。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

图1本发明***整体构成框图；

图2.1本发明前台机构成框图；

图2.2前台机软件主程序流程图；

图2.3采样中断处理子程序流程图；

图3脉冲电平信号转换原理和时序图；

图4软、硬件结合RAM防误写控制原理图；

图5数据多份拷贝示意图；

图6通讯机、前台机与通讯线路联接原理图；

图7光电传感器电原理图；

图8霍尔元件型传感器电原理图；

图9跑条与机器周期检测控制示意图。

图1是本发明的整体结构框图，本发明的数据采集***由若干台前台机、1台通讯机和1台上位管理机三级构成。前台机根据多路传感器的信号进行状态检测及计数、保存，并根据通讯机的指令实时将采集的数据发送至通讯机，通讯机将接收的数据校验并处理保存，当接到上位管理微机通讯指令后，将所保存的数据向上位机发送，上位机据此进行处理、显示及打印。

图2.1是实施例前台机的构成框图，在各路传感器信号的输入端，均采用光电隔离技术。图中的烟支I传感器，烟支II传感器，跑条信号传感器，滤嘴棒传感器、跑条信号传感器采用光电传感器，其电路如图7所示；而机器周期传感，盘纸传感器和水松纸传感器采用霍尔元件型传感器，其电路图如图8所示，检测的信号分别经光电耦合器U₂(图7)，IC₁(图8)的输入端(1.2两脚)通过光电耦合传至输出端5脚输出到前台机。传感器采取独立供电，完全断绝前台机主板与外部线路的电气联系，避免由传感器串入的各种电气干扰进入主板，提高可靠性，同时也提高了检测精度。

通讯机和前台机I/O口与通讯线路实行全光电隔离，其电原理图见图6，图中(1)线为电源线，(2)线为通讯机向前台机的发送信号线，(3)线为前台机向通讯机的发送信号线，(4)线为通讯线路独立地线。通讯过程是：当通讯机向前台机发送信号时，TXD由高电平变为低电平，经反向器U₁：A驱动光电耦合器U₃，使4.5端导通，此导通电流使T₁管饱和，这样在通讯线路上即有电流经电源→(1)线→稳压管Z₂→R₈→U₅输入端→(2)线→经C极至地T₁；电流流经U₅1.2端，使U₅输出5端(RXDI)由高电平变为低电平，通讯机的信号即被前台机接收。而当前台机向通讯机发回信号时，TXDI产生的低电平信号，经反向器U₂：A驱动光电耦合器U₆使4.5端导通，此导通电流使T₂饱和，电流由电源→稳压管Z₁→R₅→U₄输入端→(3)线→T₂C极至地。该电流回路使U₄输出端5(RXD)由高电平转为低电平，前台机的信号被通讯机接收。由于通讯机和各前台机之间的输入，输出口都设置了光电耦合器(U₃、U₄、U₅、U₆)，通讯线路单独供电，使得前台机通讯机和通讯线路间相对独立。I₁、E₁、I₂、E₂用来对供电电源再次滤波，R₆和R₇的设置降低了不通讯时的线路阻抗，防止通讯线路上感应电压的建立，D₁、D₂的设置，使通讯线上感应产生的负电压信号对地形成一回路，从而将感应信号吸收。Z₁、Z₂消除了线路上的低感应电压，这样避免了通讯机和前台机及各前台机之间的相互干扰，克服了电网等环境对通讯线路产生的干扰因素，保证通讯的安全可靠。

本发明前台机的软件主程序是：见图2.2

1.关中断；2.设置堆栈指针；3.初始化；4.校验数据区数据；5.初始化I/O口、串行口；6.该地址开关给MYNAM；7.根据当前班次设定DPTR值；8.开中断；9.开机？；10.调机计时；11.传感器信号全？；12.正常工作状态计数显示13.传感器有故障？；14.分析故障源；15.此类故障计时；16.停机？。

前台机软件子程序见图2.3

1.复位100ms计数器；2.取数据区起始地址；3.取8253四个计数值加入RAM区；4.复制两份；5.时间+100ms；6. 500ms；7.有闪烁？；8.闪烁；9.满1秒？；10.秒+1；11.满60秒？；12.分+1；13.满60分？；14.时+1；15.返回。

本发明软件采取多份拷贝的办法，见图2.3采样中断处理流程图″复制两份″，以提高数据的可靠性，每次数据采集后，重复拷贝两份，加上原存贮的一份共三份，见图5，采集的数据存入始址为ADD1的数据区，然后拷贝的两份，一份存入始址为ADD3的数据区，另一份存入始地址为ADD5的数据区，每次上电复位或定时监视器的自动复位后进入主程序流程，比较三份数据区内容(图2.2中校验数据区数据)，当三份数据全等时，才确定数据正确，进入工作程序，如只有二份数据相等时，则认为第三份数据有误，改写正确后再进入工作程序，当三份数据全不相同时，表示数据有误，显示出错指示，具体做法：

a.置标志寄存器R₀、R₁、R₂为″0″，送ADD1至变址寄存BX，送ADD3至变址寄存器CX，送ADD5至变址寄存器DX。

b.比较BX、CX、DX的内容是否相等。

若；BX≠CX置R₀＝1

CX≠DX置R₁＝1

BX≠DX置R₂＝1

c.BX+1→BX；CX+1→CX；DX+1→DX

数据区比较是否结束即BX的内容是否等于原始数据区末地址+1，若没结束返回b

d.分析R₀、R₁、R₂的结果并作相应处理。

I. R₀、R₁、R₂全为″0″，数据正确，程序正常运行；

II. R₀、R₁、R₂全为″1″，数据有误，显示出错指示；

III. R₀＝0；R₁＝1；R₂＝1拷贝2数据有误，原数据区和拷贝1数据正确，复制原数据区数据至拷贝2。

IV. R₀＝1；R₁＝0；R₂＝1原数据区数据有误，拷贝1和拷贝2数据正确，复制拷贝1数据至原数据区。

V. R₀＝1；R₁＝1；R₂＝0拷贝1数据有误，原数据区和拷贝2数据正确，复制原数据区数据至拷贝1。

二.在通讯软件上采取：

a.超时处理：在通讯机中采用MOTOROLA MC146818芯片，该芯片具有可编程的实时时钟和一个可编程的定时中断器。本发明在初始化该片时，置中断为每秒钟发生一次的定时中断，当通讯机对某一前台机发出命令后开此中断并计数，当计数值大于1秒后，仍收不到前台机发回的数据，则作超时错误处理。

b.异或校验技术：每一前台机发送到通讯机的数据包增加一个字节的冗余信息，作为异或校验码和数据包同时发送到通讯机，通讯机据此字节作异或校验以判断是否在传输中发生错误。

前台机发送到通讯机的数据每帧为64个字节，发送时把它们依次做异或运算，例如：第一字节0001 0011，第三字节1100 0000，第二字节0011 1000，第四字节0011 0011，第一字节异或第二字节得：

0001 0011

+ 0011 1000结果1 1101 0100把结果1再异或第三字节得：

1101 0100

+ 1100 0000结果2 1110 1011把结果2再异或第四字节得：

1110 1011

+ 0011 0011结果3 0010 0111以此类推直至第64字节，计算完毕后所得结果作为发送校验字节随后发往通讯机，通讯机接收数据后也按同样算法，对64字节的数据计算出接收校验字节，最后，把接收校验字节与前台机发送来的发送校验字节作比较，若两字节完全相同，则此帧数据发送正确，否则为数据在发送过程中出现错误，通讯机作出错处理。

c.非正常数据拒接收：在每一前台机数据区中，固定几个字节存放预先设定的常数，如第一、第五、第九、第十三字节预置为全″0″。当因工业现场干扰，电网抖动等原因引起数据区错误时，这几个字节的数据就会随之变化而不为全″0″，通讯机在接收指定的前台机数据进行核对时，依次检查这几个字节的值，若有一个不为全″0″，就认为此前台机数据有误，拒绝接受该机台数据，并作出出错指示。

图4是本发明抗干扰、掉电数据保护电路，是对RAM的写数据端口采取进一步的控制措施，图中把RAM的WR端经电阻R₁与掉电保护电源正极联接，使其无写信号时对被固定在高电平(禁写状态)，8098在程序正常运行时，地址线经过地址锁存，地址译码电路，译码选中一锁存器，由锁存器中的一位例如Q7和8098的WR信号作″与″操作，形成RAM写端口的控制信号，当程序被干扰不能正常运行时，Q₇因经电阻R₂接地而被拉成低电平关闭了RAM的写信号端口，防止了RAM中数据被误写而遭破坏。当程序和电路正常运行后，通过程序的专门指令向锁存器的Q₇位写″1″，即Q₇输出高电平，打开RAM的WR写信号口即可进行正常的写数据操作。

图3是脉冲/电平信号转换原理和时序图，本发明的实施例采用高速计数/计时器元件8253作为检测器件，把从传感器送来的″跑条″脉冲信号SG1作为8253的GATE信号，″机器″信号SGO作为CLK信号，在8253工作方式1的状态下，给定的SGO周期数内(图3为设定4个″机器″信号周期)，SG1有脉冲输入，跑条状态信号口Y₁输出为低电平，否则Y₁输出为高电平，这就得到任意机器速度下的跑条状态信号，既可用之实现设备运行状态检测，还可据此对机组在异常运行时实行减速，报警和停机等控制，并以此实现进口卷接机组PA8、MK8和国产YJ系列等自动化程度不高的卷烟机组供嘴棒，水松纸准确同步的自动控制，降低原辅材料的消耗。

本发明对前台机采用全封闭结构，不用风机散热，解决了前台机在生产现场工作的防粉尘问题。而将其主要发热元件绝缘固定在前台机后板内侧，机壳后盖或底板加厚，染黑，使其具有散热片功能，将机内的热量通过其传导至机外，降低机内温度，从而解决了环境粉尘污染和散热的矛盾，保证前台机长时间可靠地运行。

Claims

1.一种多功能高精度卷烟生产数据检测***，其特征在于，是由Intel8098单片机扩展***构成上位机，通讯控制机和前台数据采集控制机组成的，前台机采用全封闭结构。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，前台机配置有烟支I、II传感器，跑条信号传感器，滤嘴棒传感器，机器周期传感器，盘纸传感器，水松纸传感器；通讯机和前台机I/O口与通讯线路完全实行光电隔离。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，前台机的软件主程序是：(1)关中断，(2)设置堆栈指针；(3)初始化；(4)检验数据区数据；(5)初始化I/O串行口；(6)该地址开关给MYNAM；(7)根据当前哪次设定DPTR值；(8)开中断；(9)开机？；(10)调机计时；(11)传感器信号全？；(12)正常工作状态计数显示；(13)传感器有故障？；(14)分析故障源；(15)此类故障计时；(16)停机？；子程序是：(1)复位100ms计数器；(2)取数据区起始地址；(3)取8253四个计数值加入RAM区；(4)复制两份；(5)时间+100ms；(6)500ms？；(7)有闪烁？；(8)闪烁；(9)满1秒？；(10)秒+1；(11)满60秒？；(12)分+1；(13)满60分？；(14)时+1；(15)返回。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述全封闭的前台机的机壳盖或底板＞2毫米，并将电源、稳压和其它发热元件装在其内侧，实现热量的外传导，解决密封无风机结构的散热。

5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述前台机软件上采取多份拷贝校验的办法，即每次数据采集后重复拷贝若干份，根据相互比较情况，向设置的标致寄存器赋值，再根据寄存器的内容，判别出错数据区，对之重新拷贝。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述通讯机软件采取超时处理，异或校验和自动剔除非正常数据三种技术措施，以提高通讯的可靠性。

7.如权利要求2所述的***，其特征在于，前台机内的跑条信号传感器，实现对跑条状态监视，统计和减速，警告和停机等自动控制功能；通过跑条信号传感器对刚生产出的尚未接嘴烟的计数和机器周期传感器的检测信号，实现对滤嘴棒和水松纸供应的准确同步控制。