基于PLC控制的全自動紙幣清分流水線系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：通過PLC和組態(tài)軟件將紙幣清分機(jī)、包裝機(jī)、塑封機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、稱重機(jī)、捆鈔機(jī)有機(jī)的集成到一起，設(shè)計一條“集中管理、分散控制”的全自動紙幣清分流水線，以提高生產(chǎn)效率，使得紙幣在清分過程中得到有效的追蹤和管理。

關(guān)鍵詞： PLC；紙幣清分機(jī)；包裝機(jī)；流水線

1.流水線硬件系統(tǒng)

1.1 流水線工作原理

全自動紙幣清分流水線是通過自動化控制技術(shù)和流水線技術(shù)，將清分設(shè)備、包裝設(shè)備、塑封設(shè)備、捆鈔設(shè)備、稱重設(shè)備、貼標(biāo)等設(shè)備有機(jī)的整合起來，用戶只需要向清分設(shè)備連續(xù)放鈔，系統(tǒng)自動以人民銀行“五好錢捆”標(biāo)準(zhǔn)對鈔票進(jìn)行扎捆、塑封、稱重、貼標(biāo)處理。相關(guān)鈔票數(shù)據(jù)信息（如人員清點工作量，票面信息、綜合統(tǒng)計信息等）由系統(tǒng)自動完成記錄、統(tǒng)計、分析匯總。在整個過程中，完全不需要人工干預(yù)，徹底將操作人員從繁重的具體工作中解脫出來，同時還可以在一定程度上節(jié)省了人力資源。

1.2 流水線結(jié)構(gòu)

整條流水線由紙幣清分系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、捆扎系統(tǒng)、塑封系統(tǒng)、貼標(biāo)系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)組成。

流水線上各設(shè)備各自分散獨立工作，并統(tǒng)一集中管理，流水作業(yè)。輸送機(jī)長度、組合方式，可根據(jù)承載清分平臺的數(shù)量和場地的特點進(jìn)行量身定制，并可以為將來的業(yè)務(wù)量增長，預(yù)留擴(kuò)展機(jī)位。如圖1所示。

圖1 紙幣清分流水線

清分機(jī)自動清分扎把出來之后落到小線模塊上，小線模塊自動完成轉(zhuǎn)把、打印、蓋章和分揀的任務(wù)。通過爬坡模塊和穿梭模塊分別傳送到碼垛預(yù)裹模塊和雙十字捆扎模塊。主線模塊分上下兩層通道，上層運輸由碼垛預(yù)裹完成的成捆的鈔捆，下層運輸單把的鈔把然后到雙十字捆扎模塊進(jìn)行雙十字捆扎并完成貼標(biāo)動作，上層成捆的鈔捆在通過塑封模塊完成塑封并完成貼標(biāo)。

2.流水線軟件系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)設(shè)計

可編程控制器PLC，內(nèi)置存儲器可執(zhí)行邏輯運算、順序控制定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。流水線還配備了智能化的信息管理軟件，對每天的現(xiàn)金處理數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄、核對、保存，生成各種統(tǒng)計報表，賬目核查輕松完成。實現(xiàn)冠字號碼的全程跟蹤以及清分業(yè)務(wù)中冠字號碼信息存儲與查詢等跟蹤功能。減少了現(xiàn)金處理的差錯，提高了現(xiàn)金管理的安全性。

組態(tài)監(jiān)控軟件可以把系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。組態(tài)軟件能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。

2.2設(shè)計選型

根據(jù)單位長期從事工業(yè)自動化產(chǎn)品的設(shè)計、安裝、調(diào)試及選型的經(jīng)驗總結(jié)。此項目：下位控制器選用西門子公司SIMATIC S7-200可編程控制器和SIMATIC S7-300可編程控制器，擴(kuò)展開關(guān)量，模擬量，以太網(wǎng)模塊，配以最新的下位編程軟件STEP7-Micro/WIN和STEP7 V5.4；上位機(jī)選用性能穩(wěn)定的研華工業(yè)電腦，并配19英寸的觸摸屏。配用亞控科技先進(jìn)的組態(tài)王KingView7.0搭建的控制系統(tǒng)兼容性好，擴(kuò)展性強(qiáng)，抗干擾強(qiáng)，工作穩(wěn)定，易于維護(hù)。可以勝任紙幣清分流水線整個系統(tǒng)的各項功能，能滿足銀行系統(tǒng)大量集中自動清分紙幣的控制要求。

2.3系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)是一個基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，如圖2所示。系統(tǒng)最底層是設(shè)備控制層，主要完成清分，扎把，蓋章，分揀，碼垛，預(yù)裹，雙十字捆扎，貼標(biāo)的現(xiàn)場控制和監(jiān)測。第二層是監(jiān)控層，主要完成紙幣清分流水線的在線監(jiān)測，并可向設(shè)備控制層下達(dá)控制命令。第二層向上可連接到管理層MIS系統(tǒng)，接受其下達(dá)的任務(wù)，同時也可向MIS系統(tǒng)提供紙幣清分流水線的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計報表和報警日志。每臺清分機(jī)配一臺PC記錄從該清分機(jī)清分過的每張鈔票的冠字號碼，然后通過交換機(jī)匯總到上層的主控PC上。該系統(tǒng)的特點是各PLC控制站既能獨立工作，又能在統(tǒng)一指揮下協(xié)調(diào)工作互不干擾。

圖2 紙幣清分流水線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖

3.結(jié)束語

由河北匯金機(jī)電股份有限公司自主研發(fā)的全自動紙幣清分包裝流水線，已經(jīng)在中國銀行上海分行現(xiàn)金清分中心成功投入使用。該流水線運行良好，降低了紙幣處理的人工成本，大幅提高了工作效率。集眾多有事于一身的紙幣清分包裝流水線，順應(yīng)了我國紙幣流通不斷增加的需要，為貨幣流通和周轉(zhuǎn)速度，降低現(xiàn)金處理成本，實現(xiàn)減員增效發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔堅，李佳，西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2006。

[2] 向曉漢，劉搖搖，西門子S7-200 PLC完全精通[M]，化學(xué)工業(yè)出版社

作者簡介：

王小飛（1984年—），男，助理工程師，主要從事機(jī)械設(shè)計工作。