阅读说明：本技术 烟包包装机组控制系统 (Control system of cigarette packet packaging unit ) 是由 蔡培良 罗勇 关明宽 李明 华卫 易凡竣 杨彩虹 陈秀红 黄建雄 胡丽华 龙小昂 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种烟包包装机组控制系统,包括基于IPC的控制组件、现场监测平台、现场管控平台以及数据采集联网装置；控制组件包括设于主电控柜内的主站控制模块、与主站控制模块通讯的第一I/O从站模块,还包括分别与主站控制模块通讯的子电控柜内的第二I/O从站模块和模拟量输入模块；具有可视化人机交互界面的现场监测、现场管控平台,以及数据采集联网装置则分别与主站控制模块通讯；且数据采集联网装置用于将包装机组数据传输至外部数据服务器和/或无线终端。本发明摒弃传统的由国外设备供货商把持的关键技术,在保留国外设备机械结构、工位功能等基础上,整合形成一套可以为本国烟企实现低成本维护、灵活升级拓展的新一代电控方案。(The invention discloses a control system of a cigarette packet packing machine group, which comprises a control assembly based on IPC, a field monitoring platform, a field control platform and a data acquisition networking device, wherein the IPC is used for monitoring the control assembly; the control assembly comprises a master station control module arranged in the main electric control cabinet, a first I/O slave station module communicated with the master station control module, a second I/O slave station module in the sub electric control cabinet and an analog input module, wherein the second I/O slave station module and the analog input module are respectively communicated with the master station control module; the field monitoring and field control platform with a visual human-computer interaction interface and the data acquisition networking device are respectively communicated with the master station control module; and the data acquisition networking device is used for transmitting the packaging machine group data to an external data server and/or a wireless terminal. The invention abandons the traditional key technology controlled by foreign equipment suppliers, integrates and forms a new-generation electric control scheme which can realize low-cost maintenance, flexible upgrade and expansion for the national tobacco enterprises on the basis of keeping the mechanical structure, station function and the like of the foreign equipment.)

烟包包装机组控制系统

技术领域

本发明涉及制烟技术领域，尤其涉及一种烟包包装机组控制系统。

背景技术

在目前国内制烟领域中，通常采用的烟包包装机组是20世纪90年代初从国外引进的卷烟包装设备，该设备的包装速度为400包/分钟，机组性能较为成熟，因而广泛应用于卷烟企业。

以GDX2型号包装机组为例，该机组整条生产线包括硬盒包装机、CH盒外透明纸包装机、CT硬条包装机、CV条外透明纸包装机及机组电控系统等部分。具体到所采用的电控系统，则是国外设备供货商的专用控制系统“MICRO II”，“MICRO II”型控制系统年代较为久远，其是以PLC为核心的传统局域网工控模式，从目前烟企发展来看，该套电控系统至少包括三方面弊端：

其一、由于其核心部件均是采用国外设备供货商生产的专用配件，因而国内烟企对于该包装机组的电气备件采购费用较高、采购周期较长，导致维护该套电控系统的综合成本居高不下。

其二、该套传统的电控系统的开发平台是国外设备供货商针对其产品特制的一个系统平台，其采用了专用的编程语言，这大大地增加了国内烟企技术人员对这套系统的掌握难度。

其三、尤其地，该系统的核心控制模式的开放性较差，随着时代的进步、电子信息技术的发展，原电控系统的陈旧性和封闭性对发展迅速的国内烟企当前所需的个性化升级、信息化改造等需求，带来了不小的阻碍。

发明内容

本发明的目的是结合原有包装机组的各工位的机械结构、布局以及基本功能，提供一套全新的具备自主研发、设计、拓展等优势的烟包包装机组控制系统，以便国内烟企解决传统国外设备所带来的技术挖掘、兼容、创新、拓展等方面受阻的问题，由此摆脱并终结国外设备供货商对我国制烟产业革新的束缚和技术垄断。

本发明采用的技术方案如下：

一种烟包包装机组控制系统，包括：

基于IPC(在领域***台、现场管控平台以及数据采集联网装置。也即是说，为确保新设计的系统运行稳定，并且有足够的系统资源来确保系统的检测、控制精度，本发明采用的烟包包装机组控制系统采取了如下独立的四层框架设计思路：IPC控制层、智能监控层、管控上位层以及数据采集边缘计算层。

所述控制组件包括设于主电控柜内的主站控制模块以及与所述主站控制模块通讯的第一I/O从站模块，还包括经由交换机分别与所述主站控制模块通讯的子电控柜内的第二I/O从站模块和模拟量输入模块；其中，所述子电控柜为多个，且分散布置在包装机组上的相应各工位的机身处。换言之，在上述框架基础上，具体构思是分布式采集+集中管理的模式，各分布式I/O从站与嵌入式PC控制器主站之间建立通讯，确保数据传输的高速和稳定可靠。具体来说，可以通过以太网总线实现一网到底，协议处理可直达各I/O层，无需任何下层子总线、且无网关延迟，单一总线系统便可涵盖所有设备工位，在实际操作中可以以最为简化的拓扑结构完成设备高速控制的任务，并确保整个系统的稳定性和高效性。

所述现场监测平台、所述现场管控平台以及所述数据采集联网装置分别与所述主站控制模块通讯；且所述数据采集联网装置用于将机组数据传输至外部的数据服务器和/或无线终端；所述现场监测平台以及所述现场管控平台均具有可视化的人机交互界面。通过上述设计，无需繁杂且冗余的测量仪器，通过可视化的人机交互界面，便可实时地对各监测信号状态、选通相位、检测曲线进行有效监测和管控，极大地方便了操作人员的现场应用。具体来说，可以采用不同的表现形式体现不同的检测和剔除状况，并还可以将实时数据与3D可视化仿真进行关联，管控平台还可以配置故障专家诊断库，用来协助操作人员快速查找、解决该系统的电气故障。

在其中一种可能的实现方式中：

所述控制组件内部通过EtherCAT协议通讯。如前所述，在构建主从之间通讯的具体实现方式时，可采用EtherCAT总线实现控制层内的通讯连接，该以太网总线具有良好的扩展性，最多可容纳65532个站点，完全能够覆盖和满足现场及应用的需求。

而所述主站控制模块与所述现场监测平台、所述现场管控平台以及所述数据采集联网装置之间则通过ADS协议通讯。为了使数据采集传输和人机交互高效、稳定，IPC控制层与人机交互平台(即监控层和上位层)的通讯可采用基于TCP/IP的ADS通讯协议，该通讯协议可在极短的时间内(<10ms)即可完成一次通讯，因而足以确保数据信息监控的高效性和实时性。而所述数据采集联网装置通过TCP/IP协议与外部的数据服务器通讯，也即是说，在实施时可利用稳定、可靠的成熟网络协议与本系统之外的站点进行交换，此种设计的优势在于，便于为本系统提供良好且多样的外部扩展性。

在其中一种可能的实现方式中：

所述主站控制模块经由交换机分别与所述现场监测平台、所述现场管控平台以及所述数据采集联网装置通过ADS协议通讯。结合实际烟企车间的布局和设备结构，借由交换机确保网络总线传输的效率和稳定性。

在其中一种可能的实现方式中：

设于烟包包装机组的主机工位的编码器、设于烟包包装机组的辅机CH工位的编码器、以及烟包包装机组的辅机CT工位和CV工位共用的编码器，分别且直接通过EtherCAT总线与所述主站控制模块通讯。换言之，本系统借由主从网络通信的结构框架，通过软件编程的方式+标准化的工业控制产品，即可实现传统国外系统的控制要求，并极大节省了国外现有控制系统中所采用的专用硬件，例如可经由各I/O从站将采集的关键部件的运动信号直接通过以太网络送入主站控制模块进行处理并反馈动作指令，这样的设计构思，可以使绝大部分信号通过预制的程序算法进行处理，以此减小硬件处理带来的故障，并进一步提升运算速度。

在其中一种可能的实现方式中：

所述数据采集联网装置具体用于根据预先设定策略，实时采集所述主站控制模块的运行参数以及底层数据，并单向地发送至外部的数据服务器和/或无线终端。为了在保证外部扩展性的同时，降低外部设备对本系统的侵扰和影响，数据采集联网装置可以从本系统内部接收并向外传输相关数据，但数据采集联网装置不向IPC控制层的底层送入数据，从而将数据采集联网装置作为一种单向数据隔离装置，保证本系统底层数据的安全。

在其中一种可能的实现方式中：

所述数据采集联网装置还配置有多个与外部的辅联设备对接的通讯接口，其中，所述辅联设备包括如下一种或多种：MES系统、综合测试台以及物流系统。如前文提及的，本系统的设计构架中还考虑到了向外扩展的性能，因而结合烟包包装作业的现实需求，可以借助数据采集联网装置向与烟包包装相关的辅联设备进行数据对接。

在其中一种可能的实现方式中：

所述控制组件还包括设于主电控柜内、且与所述主站控制模块电信号连接的安全控制器，所述安全控制器具有多路I/O通道。针对本发明提供的烟包包装机组控制系统的安全控制需求，实施可采用诸如TwinSAFE等安全控制器以此实现设备相关的安全运行控制，这样，本系统通过将自动化控制、伺服控制(各工位执行端)、安全控制融为一体，整体提升了系统的可靠性和兼容性，可使得包装机组在连续生产中误差不超过千分之一。

在其中一种可能的实现方式中：

所述控制组件兼容包括基于IEC61131-3标准的ST结构文本编程语言。如前文提及的，国外设备供货商采用专用的软件语言进行程序编写，极大阻碍了本国技术人员的深入掌握和技术迭代，因而本发明提出可以采用简单且模块化的标准结构，使本国技术人员能够快速、高效地为自己的实际需求编写相应的控制过程。

在其中一种可能的实现方式中：

所述控制组件配置有TwinCAT软件系统。在前述实现方式基础上，本发明进一步提供了一种当今较为成熟且易用的软件系统参考，该TwinCAT系统具备多核多线程处理技术，每秒可处理两万个数据点，并且具有较佳的高兼容特性，与本发明设计初衷相辅相成。

在其中一种可能的实现方式中：

所述数据采集联网装置包括Ceres机器宝。作为前述边缘计算层的数据采集联网装置，在实际操作中可以采用现有的智能硬件–Ceres机器宝予以实现，该数据宝可将数据采集、数据分析、数据归类、数据存取、数据传递以及数据接口管理与交互等功能以一体化的形式实现，同时机器宝集成了互联网+以及移动交互等先进通讯技术，可有效增强与烟草企业管理系统的融合和数据交互。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的烟包包装机组控制系统的实施例的电气方框图；

图2为本发明提供的烟包包装机组控制系统的较佳实施例的电气示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

针对现有的烟包包装机组的电控技术被国外设备供货商垄断，导致我国烟草制造行业实现数字化、智能化转型升级受阻的问题，此处需进一步指出的是，本发明的初衷不在于保护单独的装置、设备、仪器和技术本身，而是考虑到当前烟企所面临的技术迭代等上述问题，提供了一种将工控领域当今先进技术与传统烟包包装设备相互有机融合的解决思路，从而摒弃传统的由国外设备供货商把持的关键的电控技术，在保留国外设备机械结构、工位功能等传统优势基础上，整合形成一套可以为本国烟企实现低成本维护、灵活升级拓展的完整技术方案。换句话说，本发明对于本领域所作出的贡献是：在充分利用现有机组设备结构的前提下，为本领域技术人员摆脱国外技术封锁、实现自主研发创新提供了启发性的指导说明。

回到本申请的实现方式，本发明立足于自动化控制技术的先进设计，采用工业PC机作为数据处理平台，以IPC技术取代背景中介绍的传统PLC技术作为控制的核心，并采用高效的工业以太网实现各从站与主站的通讯控制模式，实现了卷烟包装设备电控系统在技术上的一致性和先进性。具体来说，基于PC控制技术和高速总线技术EtherCAT的IPC智能控制系统，能够适用于包装机高速过程控制及实时数据采集、智能诊断的需求，除了能满足传统PLC的控制要求，还具备优越的数据处理能力和高速通讯能力、高度的兼容性，符合我国当今烟机机械的技术发展期待，也能满足今后我国烟草企业在信息化升级改造方面进行功能和业务拓展的实际需求。

基于上述，本发明提供了一种烟包包装机组控制系统的实施例，如图1所示，该系统可以包括：

基于IPC(在领域***台、现场管控平台以及数据采集联网装置。其中，所述控制组件包括设于主电控柜内的主站控制模块(例如嵌入式PC控制器、CPU模块)以及与所述主站控制模块通讯的第一I/O从站模块，还包括经由交换机(图1中交换机位于主电控柜内仅为示意，并不限定交换机的设置位置)分别与所述主站控制模块通讯的子电控柜内的第二I/O从站模块和模拟量输入模块；其中，前述主站控制模块、I/O从站模块以及模拟量输入模块在实际中还相应配置有电源配置模块等附属件，但此非本发明点侧重点，因而不作过多限定；而所述子电控柜结合包装机组主机及辅机各工位布局，则可以但不限于是多个分散布置在包装机组的相应各工位机身处的独立小电柜，图1中仅是以虚线框示意一个子电控柜。由上述可知，本实施例是将包装机组的控制模式设计为分布式I/O拓扑结构，各分布式I/O从站(包括仅具有输入作用的模拟量输入模块)与主站控制模块之间建立诸如EtherCAT协议通讯的单一总线系统，实现一网到底、无需任何下层子总线、且无网关延迟，并可涵盖主机、辅机各工位，在实际操作中的意义便是，通过最为简化的拓扑结构完成包装机组的高速控制任务，并确保整个电控系统的稳定性和高效性。

采用分布式I/O的具体结构设计思路可参考GDX2机型来说，即可以取消原国外设备配套的电控柜内的2X101、2X401、2X501、2X751、2X595、3X101、3X151、3X451、3X501、3X901、3X931、3X721、3X595、3X599等插接件和桥架电缆，相关的检测信号、输出控制信号、安全防护等均通过重新设计相应的电气盒和安装支架，实现分布式I/O从站的信号采集和输出控制。

接续前文，所述现场监测平台、所述现场管控平台以及所述数据采集联网装置分别与所述主站控制模块通讯；且所述数据采集联网装置用于将机组数据传输至外部的数据服务器和/或无线终端(图1以虚线指代外部的电连接关系)，这里所称将机组数据可以是来自主站控制模块的数据，7也可以是来自现场监测平台以及现场管控平台的数据，当然还可以是二者皆有，本发明对此不做限定；所述现场监测平台以及所述现场管控平台均具有可视化的人机交互界面。通过上述设计，无需繁杂且冗余的测量仪器，通过可视化的人机交互界面，便可实时地对各监测信号状态、选通相位、检测曲线进行有效监测和管控，极大地方便了操作人员的现场应用。具体来说，可以采用不同的表现形式体现不同的检测和剔除状况，并还可以将实时数据与3D可视化仿真进行关联，管控平台还可以配置故障专家诊断库，用来协助操作人员快速查找、解决该系统的电气故障。例如，作业人员和维护人员可以通过可视化OPC人机界面的“3D移位链监控”界面轻松实现对检测和剔除状况的可视化在线监控，从而及时采取干预措施，便于指导设备维护。同时，为了更方便于设备维护人员监控故障原因，监控平台还可具有历史数据仿真追溯及数据仿真速度调控功能，使得维护人员可以更准确、快速的查找故障点。

综上可知，为确保新设计的烟包包装机组控制系统运行稳定，并且有足够的系统资源来确保系统的检测、控制精度，上述实施例采取了独立的四层框架设计思路：IPC控制层、智能监控层、管控上位层以及数据采集边缘计算层。在上述框架基础上，具体构思是分布式采集+集中管理的模式，由此，便可确保系统数据传输的高速和稳定可靠。

关于前述各组成部分的具体通讯方式，结合图2所示，本发明提供了如下实施参考：

(1)所述控制组件内部通过EtherCAT协议通讯，即采用EtherCAT工业以太网总线技术实现前文提及的自动化底层各分布式I/O的通讯及伺服驱动的通讯，实现EtherCAT一网到底，协议处理直达I/O层，无需任何下层子总线、且无网关延迟，该单一总线系统即可涵盖所有设备，以最简化的网络结构完成设备复杂、高速的控制任务。

关于EtherCAT总线技术，EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，其名称的CAT为控制自动化技术(Control AutomationTechnology)字首的缩写。EtherCAT在网络性能上达到了一个新的高度。1000个分布式I/O数据的刷新周期仅为30μs，其中包括端子循环时间。通过一个以太网帧，可以交换高达1486字节的过程数据，几乎相当于12000个数字量I/O。而这一数据量的传输仅用300μs。与100个伺服轴的通讯只需100μs。在此期间，可以向所有轴提供设置值和控制数据，并报告它们的实际位置和状态。分布式时钟技术保证了这些轴之间的同步时间偏差小于1微秒。

利用EtherCAT技术的优异性能，可以实现用传统现场总线系统所无法实现的控制方法。这样，通过总线也可以形成超高速控制回路。传统电控系统需要本地专用硬件支持的功能现在可在软件中加以映射，巨大的带宽资源使状态数据与任何数据可并行传输。EtherCAT技术使得通讯技术与现代高性能的IPC相匹配，总线系统不再是控制理念的瓶颈，同时分布式I/O的数据传递超过了只能由本地I/O接口才能实现的性能。

这种网络性能优势在有相对中等的计算能力的小型控制器中较为明显。EtherCAT的高速循环，可以在两个控制循环之间完成。因此，控制器总有可用的最新输入数据，输出编址的延迟最小。在无需增强本身计算能力的基础上，控制器的响应行为得到显著改善。

(2)所述主站控制模块与所述现场监测平台、所述现场管控平台以及所述数据采集联网装置之间则通过ADS协议通讯，实现数据的采集、上传、写入、下发和与监控。为了使数据采集传输和人机交互高效、稳定，IPC控制层与人机交互平台(即监控层和上位层)的通讯可采用基于TCP/IP的ADS通讯协议；Beckhoff的ADS通讯协议(自动化设备规范)作为系统的传送层，它被开发用于不同软件模块之间的数据交换，如NC和PLC之间的通讯。该协议提供了使用其它工具与控制软件程序的任何变量进行通讯的途径，例如需要和另一台PC或设备通讯，ADS协议用于TCP/IP之上，其表示在通讯网络中，所有的数据均可从所希望的地点得到，并且该通讯协议可在极短的时间内(<10ms)即可完成一次通讯，因而足以确保数据信息监控的高效性和实时性。此外，在一种可能的实现方式中，结合烟企车间的实际布局和设备结构，所述主站控制模块可经由交换机分别与所述现场监测平台、所述现场管控平台以及所述数据采集联网装置通过ADS协议通讯，以此确保网络总线传输的效率和稳定性。

(3)所述数据采集联网装置通过TCP/IP协议与外部的数据服务器通讯，也即是说，在实施时可利用稳定、可靠的成熟网络协议与本系统之外的站点进行交换，此种设计的优势在于，便于为本系统提供良好且多样的外部扩展性。

(4)所述数据采集联网装置还可通过4G、5G、WIFI、GPS等主流的无线通讯技术与外部的远程终端进行数据交互，远程交互过程中，外部设备读取机器宝内的机组相关参数数据，例如但不限于物料消耗、质量报警、设备停机报警、生产数据、机器速度、对质量检测系统参数调整、生产排版数据、综合测试台实时数据等，以使操作人员对生产状况一目了然。例如通过操作人员、管理人员的移动智能终端中的APP推送包装产线状态、设备故障信息等，以此实现远程监控、诊断等目的。

关于前文提及的数据采集联网装置，其具体的作用可以是根据预先设定的策略，实时采集所述主站控制模块(也可包括上述两个监控平台)的运行参数以及底层数据等相关信息，并单向地发送至外部的数据服务器和/或无线终端。如前文提及的，本系统的设计构架中还考虑到了向外扩展的性能，因而结合烟包包装作业的现实需求，可以借助数据采集联网装置向与烟包包装相关的辅联设备进行数据对接。

具体来说，所述数据采集联网装置还配置有多个与外部的辅联设备对接的通讯接口，利用前述TCP/IP协议，使本系统与外部系统进行互联互通。其中，所述辅联设备包括如下一种或多种：MES系统(Manufacturing Execution System，制造执行系统)、综合测试台以及物流系统。与MES系统对接，直接将单机设备的质量信息、剔除信息、设备报警信息、消耗信息等相关信息上传到MSE系统，然后由MES系统处理后发送到相关人员终端。与综合测试台相连，操作人员只要将烟支放入测试台，测试台自动对烟支进行测量，测量数据(烟支重量、长度、圆周、吸阻等指标数据)可以实时传送到该智能管理平台，操作人员可根据该数据及时对设备进行调校，以满足生产需要。与物流对接，操作人员可通过该智能系统，实时对物流呼叫原辅材料，呼叫后，物流自动化仓储系统自动派出AGV送料小车，对机组空辅料托盘进行回收，然后将物流配盘的原辅材料托盘送到呼叫辅料机组，从而实现原辅材料的自动配发。

前述“单向”，是为了在保证外部扩展性的同时，降低外部设备对本系统的侵扰和影响，数据采集联网装置可以从本系统内部接收并向外传输相关数据，但数据采集联网装置不向IPC控制层的底层送入数据，从而将数据采集联网装置作为一种单向数据隔离装置，保证本系统底层数据的安全。

基于上述构思，在一种较佳的实现方式中，所述数据采集联网装置可以包括Ceres机器宝。作为前述边缘计算层的数据采集联网装置，在实际操作中可采用现有的智能硬件–Ceres机器宝予以实现，该数据宝可将数据采集、数据分析、数据归类、数据存取、数据传递以及数据接口管理与交互等功能以一体化的形式实现，同时，机器宝集成了互联网+以及移动交互等先进通讯技术，可有效增强与烟草企业管理系统的融合和数据交互。也即是说，所述机器宝的主要作用是作为数据采集与设备底层数据交换的桥梁，通过程序编写、协议匹配及参数设定，可根据用户需求，将IPC底层数据实时发送到机器宝内，而数据处理器、MES等可以不断地从机器宝刷新数据。

此外，针对本发明提供的烟包包装机组控制系统的安全控制需求，在一个较佳的实施例中前述控制组件还可以包括设于主电控柜内、且与所述主站控制模块电信号连接的安全控制器，所述安全控制器具有多路I/O通道。这样，本系统通过将自动化控制、伺服控制(各工位执行端)、安全控制融为一体，整体提升了系统的可靠性和兼容性，可使得包装机组在连续生产中的误差降至极小。在实际操作中，例如可采用诸如TwinSAFE等安全控制器以此实现设备相关的安全运行控制；再者，出于同一目的，还可以考虑主电控柜和子电控柜所有的端子模块均可具备自诊断功能，由此便可进一步提高系统的安全性及可维护性。

如前文提及的，国外设备供货商采用专用的软件语言进行程序编写，极大阻碍了本国技术人员的深入掌握和技术迭代，因而本发明在一个较佳的实现方式中提出所述控制组件可兼容多种通用的编成语言，这其中可以包括基于IEC61131-3标准的ST结构文本编程语言，也即是本发明的控制软件可以采用简单且模块化的标准结构，以使我国技术人员能够快速、高效地为自己的实际需求编写相应的控制过程。相应于此，本发明进一步提供了一种当今较为成熟且易用的软件系统参考，即所述控制组件可配置有TwinCAT软件系统。该TwinCAT系统具备多核多线程处理技术，每秒可处理两万个数据点，并且具有较佳的高兼容特性，与本发明设计初衷相辅相成。

综合上述一网到底的分布I/O设计以及前述控制软件系统，本发明提出可以通过软件算法取代传统的“MICRO II”型电控系统的专用部件，以此降低系统成本，提高系统稳定，实现部分关键功能的快速更新迭代。结合包装机组的主机和辅机具体来说，设于烟包包装机组的主机工位的编码器、设于烟包包装机组的辅机CH工位的编码器、以及烟包包装机组的辅机CT工位和CV工位共用的编码器，可以分别且直接通过前述EtherCAT总线与所述主站控制模块通讯。

换言之，本系统借由主从网络通信的结构框架，通过软件编程的方式+标准化的工业控制产品，即可实现传统国外系统的控制要求，并极大节省了国外现有控制系统中所采用的专用硬件，例如可经由各I/O从站将采集的关键部件的运动信号直接通过以太网络送入主站控制模块进行处理并反馈动作指令，这样的设计构思，可以使绝大部分信号通过预制的程序算法进行处理，以此减小硬件处理带来的故障，并进一步提升运算速度。

结合现有包装机组的实际部件来说，机组采用三台绝对值编码器来确定机器的相位，实现机器的机械相位与电气相位之间精确无误差的匹配，最大限度地提高了机器控制精度及性能，确保机器各项质量检测准确完成。绝对值编码器由于其精度较高，其测出的二进制码转换为角度后，由于其精度较高(每一圈的误差为千分之一度)，致使主电机与其余电机之间的误差较低，保证每个工位连杆机构的精准，电机间转速的精准，从而保证原辅材料的输送、裁切长度的精准。因而，通过绝对编码器来对机器主电机传动实时跟随测速，确保机电之间的最合理的配合。

但在传统的电控系统中，编码器采集到的二进制码需要传送到国外设备供货商提供的专用的编码器板卡，再通过编码器板卡的硬件处理，将其转换为角度及速度信号，之后送入CPU控制设备关键部件运动。例如现有的“MICRO II”在编码器的运算处理、步进电机控制、伺服电机控制等方面均需要采用G.D公司的专用板卡和驱动器才可实现，利用G.D的编码器板卡、步进电机板卡、三轴直流无刷电机板卡，再辅以专用的步进电机驱动器、直流无刷电机驱动器、专用电源等才可能实现相关的控制应用，这些专用件不仅费用高昂而且维护不便。

而在本发明的一种实现方式中，则可以由前述三台编码器将采集到的二进制码传送到从站的输入模块，经由EtherCAT总线直接将信号发至前述主站CPU中，通过CPU内置的软件算法将输入信号转换为函数以及格雷码，之后变换为所需的相位信号，由此便可之间计算出固定周期内采集设备转动的角度等。

最后，以原有的GDX2机型为例，并结合前文提及的EtherCAT总线技术、ADS协议，本发明在实现过程中可以具体采用BECKHOFF的嵌入式工控机控制模块配以相应的高性能I/O模块，同时辅以TwinSAFE安全控制器以及BECKHOFF的诸如AX5000型伺服驱动、变频驱动、智能控制器等，完成GDX2包装机组的检测、动作控制、驱动控制、安全控制、温度控制等动作的执行以及实时数据采集，经进一步验证，改进后的GDX2电控系统的数据检测精度能够达到二十多个百分点的提升，并且借由100M的数据传输速度，保证了远程信息交互的实时性。

也就是说，本发明提供的全新的烟包包装机组控制系统尽可能地取消了国外设备供货商的专用配件，并采用工业标准件或国产通用件实施对电控线路的升级改造，以此实现对各种检测信号、安全信号等点对点的准确采集，且进一步简化了原电控系统的安全线路，从而降低因线路接点引起故障停机，提高设备运行的稳定性和安全性的同时，也能够大幅缩减烟包包装机组控制系统的维护成本。在通讯协议上采用以太网总线来实现控制系统自动化层的通讯连接，采用分布式I/O的设计思想，简化电控系统的电气硬件布局和管理，有效提升系统可靠性。同时，可配置先进的数据采集技术、3D可视化技术、专家故障诊断技术，使新设计的烟包包装机组控制系统具备智能化、可视化的故障报警诊断功能，降低客户在设备维护和使用方面的技术难度。

本发明的实施方式经现场检验，与现有包装机组的传统电控系统的控制工艺流程和操作习惯、操作指令位置等几乎没有变化，可充分利用原有设备的各工位特性和功能，以保证所有的检测、控制等与原电控系统保持一致；也即是本发明的设计构思紧密围绕现有包装机组设备的过程控制、安全控制、质量检测、废品剔除、故障诊断、数据采集、数据交互等应用流程和工序环节，因而可以视为是对国外现有设备机组在电气控制层面的再次创造。还需进一步说明的是，经测试，本发明提供的烟包包装机组控制系统的稳定性已完全满足30×24小时持续运转，充分符合了国内烟企的生产及管理期待。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上所述仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。