基于PLC控制的全自动纸币清分流水线系统设计与实现

摘要：通过PLC和组态软件将纸币清分机、包装机、塑封机、贴标机、称重机、捆钞机有机的集成到一起，设计一条“集中管理、分散控制”的全自动纸币清分流水线，以提高生产效率，使得纸币在清分过程中得到有效的追踪和管理。

关键词： PLC；纸币清分机；包装机；流水线

1.流水线硬件系统

1.1 流水线工作原理

全自动纸币清分流水线是通过自动化控制技术和流水线技术，将清分设备、包装设备、塑封设备、捆钞设备、称重设备、贴标等设备有机的整合起来，用户只需要向清分设备连续放钞，系统自动以人民银行“五好钱捆”标准对钞票进行扎捆、塑封、称重、贴标处理。相关钞票数据信息（如人员清点工作量，票面信息、综合统计信息等）由系统自动完成记录、统计、分析汇总。在整个过程中，完全不需要人工干预，彻底将操作人员从繁重的具体工作中解脱出来，同时还可以在一定程度上节省了人力资源。

1.2 流水线结构

整条流水线由纸币清分系统、传输系统、捆扎系统、塑封系统、贴标系统和称重系统组成。

流水线上各设备各自分散独立工作，并统一集中管理，流水作业。输送机长度、组合方式，可根据承载清分平台的数量和场地的特点进行量身定制，并可以为将来的业务量增长，预留扩展机位。如图1所示。

图1 纸币清分流水线

清分机自动清分扎把出来之后落到小线模块上，小线模块自动完成转把、打印、盖章和分拣的任务。通过爬坡模块和穿梭模块分别传送到码垛预裹模块和双十字捆扎模块。主线模块分上下两层通道，上层运输由码垛预裹完成的成捆的钞捆，下层运输单把的钞把然后到双十字捆扎模块进行双十字捆扎并完成贴标动作，上层成捆的钞捆在通过塑封模块完成塑封并完成贴标。

2.流水线软件系统

2.1系统设计

可编程控制器PLC，内置存储器可执行逻辑运算、顺序控制定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。流水线还配备了智能化的信息管理软件，对每天的现金处理数据进行了记录、核对、保存，生成各种统计报表，账目核查轻松完成。实现冠字号码的全程跟踪以及清分业务中冠字号码信息存储与查询等跟踪功能。减少了现金处理的差错，提高了现金管理的安全性。

组态监控软件可以把系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。组态软件能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

2.2设计选型

根据单位长期从事工业自动化产品的设计、安装、调试及选型的经验总结。此项目：下位控制器选用西门子公司SIMATIC S7-200可编程控制器和SIMATIC S7-300可编程控制器，扩展开关量，模拟量，以太网模块，配以最新的下位编程软件STEP7-Micro/WIN和STEP7 V5.4；上位机选用性能稳定的研华工业电脑，并配19英寸的触摸屏。配用亚控科技先进的组态王KingView7.0搭建的控制系统兼容性好，扩展性强，抗干扰强，工作稳定，易于维护。可以胜任纸币清分流水线整个系统的各项功能，能满足银行系统大量集中自动清分纸币的控制要求。

2.3系统架构

本系统是一个基于PROFIBUS现场总线的分布式控制系统，系统由三层网络结构组成，如图2所示。系统最底层是设备控制层，主要完成清分，扎把，盖章，分拣，码垛，预裹，双十字捆扎，贴标的现场控制和监测。第二层是监控层，主要完成纸币清分流水线的在线监测，并可向设备控制层下达控制命令。第二层向上可连接到管理层MIS系统，接受其下达的任务，同时也可向MIS系统提供纸币清分流水线的生产数据，统计报表和报警日志。每台清分机配一台PC记录从该清分机清分过的每张钞票的冠字号码，然后通过交换机汇总到上层的主控PC上。该系统的特点是各PLC控制站既能独立工作，又能在统一指挥下协调工作互不干扰。

图2 纸币清分流水线网络系统图

3.结束语

由河北汇金机电股份有限公司自主研发的全自动纸币清分包装流水线，已经在中国银行上海分行现金清分中心成功投入使用。该流水线运行良好，降低了纸币处理的人工成本，大幅提高了工作效率。集众多有事于一身的纸币清分包装流水线，顺应了我国纸币流通不断增加的需要，为货币流通和周转速度，降低现金处理成本，实现减员增效发挥重要作用。

参考文献：

[1] 崔坚，李佳，西门子工业网络通信指南[M]，机械工业出版社，2006。

[2] 向晓汉，刘摇摇，西门子S7-200 PLC完全精通[M]，化学工业出版社

作者简介：

王小飞（1984年—），男，助理工程师，主要从事机械设计工作。