专利名称：硬币碾压中碾辊定位的监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于造币行业和银行专用机具技术领域，具体是一种硬币碾压中碾辊 定位的监控装置。
背景技术：
目前我国的硬币生产中都存在坯饼和花饼残次品销毁的问题。这些残次品最终都 需熔炼销毁，但熔炼销毁需要到特定的厂家进行，所以在运输和销毁的过程中都会产生安 全问题。如果能够在出厂前，在封闭车间内对这些残次品先进行机械销毁，使之完全丧失硬 币的特征得到的残次品，就可以当作金属的废料处理，从而有效防止目前硬币销毁方式中 存在的安全问题。为了解决这个问题，可以采用碾压的方法对硬币进行碾压销毁。对于碾 压过程中的碾辊的定位是需要监控的。在实际生产过程中，会遇到停电等突发情况，这样就 要求监控计数过程中必须解决出现丢失脉冲以及记忆零点偏移情况，来提高监控效果。
发明内容为了解决现有技术中出现的上述问题，本实用新型提出一种硬币碾压中碾辊定位 的监控装置，具体技术方案如下一种硬币碾压中碾辊定位的监控装置，包括控制单元、通信单元、编码器和显控单 元；所述控制单元通过通信单元接收编码器输出的信号并计数；所述控制单元与显控单元 连接，进行数据交互；所述控制单元还连接有对碾辊电机控制的信号输出单元；所述编码 器采集碾辊的转动位置信号；所述编码器是多圈绝对值编码器。参考图1。所述多圈绝对值编码器的信号输出接口是串行接口 ；所述通信单元是串行接口通 信单元。所述控制单元、信号输出单元和通信单元共用PLC。所述PLC中，CPU单元选用了 OMRON CJ1M-CPU21系列机，通信单元选用 0MR0NCJIW-S⑶41串行通讯模块，信号输出单元选用OMRON CJ1W-0C211数字量输出模块。所述显控单元是触摸屏。与现有技术相比，本实用新型选用了绝对值编码器，实现了对定位数据的快速简 便的读取。一旦原点设置后，完毕每次停电后开机时，绝对值的编码系统不需要回到原点， 提高了定位精度。本装置利用PLC的通讯功能实现了编码器的数据传输，减少了编程量，简 化了布线，通过对数据的运算实现了实时的数据监控。通过在硬币碾压中的实验使用，很好 的实现了对碾辊的辊缝监控，有效了提高了控制精度，在最大限度减小扭矩负荷的同时达 到了对图纹、变形量的销毁效果。
图1是本实用新型的电路原理框图；图2是实施例中本装置的电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。参考图2，本例的硬币碾压中碾辊定位的监控装置，包括PLC单元(由 0MR0NCJ1M-CPU21 系列机、OMRON CJ1W-SCU41 串行通讯模块和 OMRON CJ1W-0C211 数字量 输出模块连接构成)、多圈绝对值编码器(精浦GAM60R13E10R4A型)和触摸屏(PR0FACE GP2500型)。多圈绝对值编码器输出串行信号(RS485方式)给PLC单元(由CJ1W-SCU41SCU 单元的portl 口与之通信)；触摸屏与PLC单元通信(显示屏的人机界面选用Pro-face GP2500，设计专用软件是GP-PR0/PB3)。在本装置应用时，由CJ1W-0C211数字量输出模块输 出信号给驱动碾辊的减速电机。在减速电机与碾辊之间的传动机构及连接轴上的合适位置 设置多圈绝对值编码器即可。下面结合实验对本装置进一步说明。1、编码器与可编程控制器的确定1. 1编码器的性能分析与确定在硬币碾压实验装置中，碾辊的定位是依靠涡轮蜗杆系统带动的，速度较慢，每次 重新确立参考点显然不现实，而且考虑到其精确要求。必须需要一种能多圈旋转，可靠性 高，易用性强的编码系统，故选择多圈绝对值编码器来实现碾辊的定位控制。旋转编码器的分辨率和定位精度的确定目前的绝对值编码器，基本都能达到13位或者16位，系统选取的是13位的多圈 型绝对值编码器，分辨率能达到8192线(213)。在系统传动比为1的情况下，可以得到旋转 地最小分辨角度为360° +8192 = 0. 0439°。硬币碾压实验装置采用涡轮蜗杆驱动形式，采取的涡轮齿数为80，则表明涡轮到 蜗杆的传动系数为80，再结合蜗杆的旋转分辨率。我们可以得出碾辊旋转的最小分辨角 度为0. 0439° +80 = 0.00054°，如碾辊的回转半径为125mm，则定位精度就可以达到 125mmX sinO. 000054° = 0. 0012mm。最高应答频率的和适用速度的确定旋转编码器的最高频率=(旋转速度/60) X分解能，蜗杆采用减速电机带动， 减速箱输出转速为13rpm，系统机械传动比为1，则旋转编码器的最高应答频率必须满足 13 + 60X8192Hz = 1774. 9Hz。通讯形式的选择考虑到系统的配置的灵活性及连线方式，没有采用高速脉冲输出的形式接入PLC， 而是采用了 RS485原始内码数字通讯信号的方式。最终选择的是精浦GAM60R13E10R4A(可 EasyPro自由设定通讯地址，速率，分辨率和量程)。1. 2PLC可编程控制器的选择PLC的CPU单元选用了 OMRON的CJ1M-CPU21系列机，该系列机为单元连接形式，由 电源模块、CPU模块、存储单元等单元组成，指令处理速度为0. 1 μ S，满足系统所需要的响 应速度。其中CPU单元为了成本及接线上的考虑，系统没有选用另外增加高速计数单元，而 是选用扩展的CJiw-S⑶41串行通讯模块与编码器进行连接。2、定位数据的通讯实现[0028]2. 1编码器数据读取方式的选择分析如何实现PLC与编码器之间的通信是整个工作的重点。在通常情况下，使用增量 编码器大多都是通过高速计数或者模拟量信号的方式与PLC进行连接，在这种情况下，要 选择相位差模式，还有递增与递减的考虑，复位信号的接入，需要大量的接线。在编程上需 要引用计数器的单元地址和增加不少控制位。并且在数据的记忆和零位的调整确定上需要 额外的编程。而使用绝对值编码器就可以避免这些问题的产生，固定代码传输的方式解决了需 要高速计数器的支持，也免除了大量的接线，断电记忆的特性也省却了额外的编程。所以， 支持各种通讯格式编码输出的绝对值编码器是现在工业应用中使用频率很高的定位装置。 而本绝对值编码器是采用RS485的通讯协议，搭配串行通讯模块，并针对协议编写协议宏 就可以直接进行数据的交换处理。在PLC方面，串行通信单元除了通常用于RS232通信方式的TXD，RXD指令外，还提 供了一种新颖、高效的通信方式及PMCR指令——通信协议宏功能。这种通信方式不仅适用 于RS232通信方式，也适用于抗干扰能力强，传输距离远的RS485方式，而且其最大优点在 于允许用户定义单独的数据传送序列和传送信息，用户可以用OMRON通信协议宏支持软件 很容易地修改通信序列，从而大大简化编程，增加编程的灵活性。2. 2硬件连接本编码器输出信号为5线制，黑、白为RS-485通讯信号，棕、蓝为电源正负，红色为 编程允许。SCU41单元中只需要使用两根接收线即可，下表为接线方法
权利要求一种硬币碾压中碾辊定位的监控装置，其特征是包括控制单元、通信单元、编码器和显控单元；所述控制单元通过通信单元接收编码器输出的信号并计数；所述控制单元与显控单元连接，进行数据交互；所述控制单元还连接有对碾辊电机控制的信号输出单元；所述编码器采集碾辊的转动位置信号；所述编码器是多圈绝对值编码器。
2.根据权利要求1所述的硬币碾压中碾辊定位的监控装置，其特征是所述多圈绝对值 编码器的信号输出接口是串行接口 ；所述通信单元是串行接口通信单元。
3.根据权利要求1所述的硬币碾压中碾辊定位的监控装置，其特征是所述控制单元、 信号输出单元和通信单元共用PLC。
4.根据权利要求3所述的硬币碾压中碾辊定位的监控装置，其特征是所述PLC中，CPU 单元选用了 OMRON CJ1M-CPU21系列机，通信单元选用0MR0NCJ1W-SCU41串行通讯模块，信 号输出单元选用OMRON CJ1W-0C211数字量输出模块。
5.根据权利要求1所述的硬币碾压中碾辊定位的监控装置，其特征是所述显控单元是 触摸屏。
专利摘要一种硬币碾压中碾辊定位的监控装置，包括控制单元、通信单元、编码器和显控单元；所述控制单元通过通信单元接收编码器输出的信号并计数；所述控制单元与显控单元连接，进行数据交互；所述控制单元还连接有对碾辊电机控制的信号输出单元；所述编码器采集碾辊的转动位置信号；所述编码器是多圈绝对值编码器。本实用新型选用了绝对值编码器，实现了对定位数据的快速简便的读取。一旦原点设置后，完毕每次停电后开机时，绝对值的编码系统不需要回到原点，提高了定位精度。
文档编号G05B19/048GK201741011SQ201020508590
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者夏凌云, 孙一舟, 居俸宇, 李志恒, 李慧佳, 李晓春, 武再杰, 苗星宇, 虞纯洁, 贾宣斌, 陆飞兵 申请人:中钞长城金融设备控股有限公司;中国印钞造币总公司