基于ipc卷烟机烟支重量控制及质量检测一体化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及烟草行业工业过程控制和在线检测技术，具体涉及一种卷烟机组中利用IPC进行烟支重量控制及质量检测的一体化装置。
【背景技术】
[0002]在卷烟的生产过程中，烟支的重量、空头、漏气、透气度、烟支外观等数据都是烟支生产过程中一个非常重要的工艺指标，这些指标决定着烟支的等级。特别是在当前，随着烟草设备的发展，烟厂生产能力已经满足现阶段需求，消费者对烟支了解程度的提升和维权意识的提高，烟支的质量就显得越来越重要，决定着一个烟草品牌的好坏，如何提高烟支在生产过程中的重量和质量的相关指标，就显得十分重要，成为每个卷烟厂下一步设备技术发展的方向。
[0003]当前卷烟设备上使用的重量控制系统和质量检测系统都是采用自研发电路板的方式来实现的，设计思路五花八门，各种各样，设备的互换性极差，对烟厂设备的维护造成十分的不便。这些设备大都是采用几十年前的技术来实现的，技术落后，稳定性差，故障率高，功能单一，满足不了烟支高速生产的要求，造成烟支重量波动大，不合格烟支漏剔率和误剔率高，特别是烟支漏气检测，气源稳定性差，经常有误剔、漏剔等现象发生。而且现有的卷烟机组中，重量控制系统和质量检测系统都是两套独立的设备，之间没有联系，互不相干，这就造成两种设备中可用的信息之间没有通讯，设备上重复接线，利用率低下。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有的卷烟机组设备中对烟支重量控制和质量检测技术的缺点和不足，本实用新型提供了一种基于IPC (工业控制计算机)的卷烟机烟支重量控制及质量检测一体化装置，采用IPC及其模块作为硬件统一平台，采用EtherCAT总线作为通讯协议，在提高烟草设备稳定性的同时，能对烟支的重量进行精密控制，对烟支的质量如轻烟、重烟、空头、漏气、透气度、烟支外观、缺嘴等工艺指标进行精细检测，剔除不合格的烟支，大大提高烟支重量的短期标准偏差，减少烟支坏烟的漏剔率和误剔率。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于IPC卷烟机烟支重量控制及质量检测一体化装置，包括数据处理单元、重量控制单元1模块、质量检测单元1模块、前置信号处理单元、气源稳定单元、人机界面及通讯单元，所述数据处理单元采用一个嵌入式的IPC作为数据处理的核心，所述重量控制单元1模块输入端与重量控制外围设备信号连接，质量检测单元1模块输入端与质量检测相关外围设备信号连接，所述数据处理单元利用EtherCAT总线和重量控制单元1模块及质量检测单元1模块进行数据通讯连接；所述前置信号处理单元输入端连接传感器原始信号，输出端连接质量检测单元1模块输入端，所述气源稳定单元与数据处理单元输出端信号连接，所述人机界面及通讯单元包括人机界面程序、CAN通讯接口及网络通讯接口，通过EtherCAT总线及CAT总线与数据处理单元数据通讯连接。
[0006]基于上述技术方案，所述重量控制单元1模块包括CPUCX1030、电源CXl 100、超采样输入模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块以及总线扩展模块EKl110，所述模块为分布式10，使用EtherCAT总线协议与重量控制外围设备及数据处理单元通讯连接。
[0007]基于上述技术方案，所述质量检测单元1模块包括超采样输入模块、模拟量输入模块，数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输出模块、模拟量输入模块、串口通讯模块，所述模块为分布式10，使用EtherCAT总线协议与重量控制外围设备及数据处理单元通讯连接。
[0008]基于上述技术方案，所述前置信号处理单元包括空头信号前置放大滤波处理、漏气信号前置放大滤波处理、烟支外观前置放大滤波处理、缺嘴信号前置放大滤波处理电路，所述前置信号处理单元通过串口连接质量检测单元1模块输入端，内设用于调节空头、漏气、烟支外观、缺嘴信号的输出电压的数字电位器。
[0009]基于上述技术方案，所述气源稳定单元包括精密气压调节阀、电气比例阀、气压表头及石墨块，精密气压调节阀通过气管与压缩空气气源连接，精密气压调节阀用以把压缩空气气压调节为漏气检测适合的气压大小，精密气压调节阀输出端一端通过气管连接气压表头，另一端通过气管连接电气比例阀，所述电气比例阀由数据处理单元通过质量检测单元1模块中的模拟量输出模块来控制，根据所设置的漏气检测气压模拟量的大小自动调节压缩空气输出气压值；所述气压表头与电气比例阀信号连接，所述电气比例阀输出端经石墨块后连接卷烟机检测鼓轮检测单元。
[0010]基于上述技术方案，所述空头信号前置放大滤波处理电路包括Rl和Cl组成一个简单的RC滤棒电路，所述RC滤棒电路对空头信号进行前期滤波处理，DlA是一个运放，对信号进行I级放大，DlB结合其它器件组成一个反馈电路，对空头进行稳定处理，DlD是一个2级放大电路，将空头信号放大到适合IPC模拟量输入模块采集的电压大小范围，并驱动输出；所述缺嘴信号前置放大滤波处理电路，采用一个光耦进行隔离驱动输出，输出脉冲高电平为+24V。
[0011]基于上述技术方案，所述漏气信号前置放大滤波处理电路包括R54和C21组成一个简单的RC滤棒网络，D3A是一个运放，对信号进行I级放大，D3B结合其它器件组成一个反馈电路，对空头进行稳定处理，D5是一个高精度、低噪声的精密运放，对漏气信号进行一个较大的放大处理，D3A和D7A结合其它器件组成一个二级滤波网络，对放大的漏气信号进行滤波处理，D7B是最终的漏气信号放大电路，将漏气信号放大到适合IPC模拟量输入模块采集的电压大小范围，并驱动输出。
[0012]基于上述技术方案，所述烟支外观的放大滤波处理电路，包括R90和C31组成一个简单的RC滤棒网络，D6A是一个运放，对信号进行I级放大，D6B是二级放大电路，所述D6A、D6B运放共同将烟支外观信号放大到适合IPC模拟量输入模块采集的电压大小范围，并驱动输出。
[0013]本实用新型的有益效果:1、本实用新型硬件平台统一、通用，减少自研发电路板，便于维护。2、本实用新型处理速度快、控制和检测精度高、抗干扰能力强、可靠性高，稳定性好，调整方便。3、本实用新型提升了烟支重量短期标准偏差的工艺指标，大大减少了烟支的误剔率和漏剔率。4、本实用新型重量控制和质量检测在一个单元中处理，协同性好。
【附图说明】
[0014]图1是本发明基于IPC的卷烟机烟支重量控制及质量检测一体化装置的原理框图；
[0015]图2是本发明所提供的漏气检测压缩空气气源控制功能图；
[0016]图3是本发明所提供的软件程序流程图；
[0017]图4是本发明所使用的IPC及其配套模块示意图；
[0018]图5是本发明所提供的空头信号处理电路图；
[0019]图6是本发明所提供的信号处理电路图；
[0020]图7是本发明所提供的单片机电路图；
[0021]图8是本发明所提供的串口通讯电路图；
[0022]图9是本发明所提供的漏气信号处理电路图；
[0023]图10是本发明所提供的烟支外观信号处理电路图；
[0024]图11是本发明所提供的电源处理电路图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步解释说明，以便更好的理解本实用新型。
[0026]实施例1: 一种基于IPC卷烟机烟支重量控制及质量检测一体化装置，图1为本实用新型的原理组成框图，本实施例采用德国BECKH0FF公司的IPC系统及其模块和EtherCAT总线来实现烟支的重量控制功能和质量检测功能，由数据处理单元、重量控制单元1模块、质量检