CN102537473B - 36通旋转阀的驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用途如用于高效液相制备色谱模拟移动床或微流控旋转分液等的，以36通旋转阀为核心部件的驱动控制方法和装置。36通旋转阀通过皮带与步进电机相连。从动带轮带动光电旋转编码器，并测量动盘的实际旋转角度，测量信号经51单片机处理后反馈给上位机。上位机比较实际和预定的动盘旋转角度，再运用程序命令，自动高精度调节步进电机旋转角度，解决步进电机丢步导致的动盘和静盘上的细孔对准误差问题，从而在指定时间区间内，形成设定的、畅通的液流流路。该驱动控制装置成本低、结构简单、精度高等特点，满足了36通旋转阀动盘和静盘上的细孔位置高精度控制要求。

Description

36通旋转阀的驱动控制装置

技术领域

本发明涉及一种机电一体化的驱动控制方法和装置，特别是一种用于高效液相制备色谱模拟移动床或微流控旋转分液等核心部件---36通旋转阀的驱动控制方法和装置。

背景技术

色谱根据混合物中不同组分在两相间平衡分配的差异分离提取物质，它既可作为分析工具使用，也可用于药物大规模制备。近三十年，色谱技术经历了环形色谱、错流梯度色谱、真实移动床(Ture moving bed，TMB)及模拟移动床(Simulated moving bed，SMB)等。SMB作为一种高效连续制备型色谱，广泛地应用于手性药物分离、精细化工、生物工艺学、药品学和食物糖处理等方面。其优点在于设备结构小、投资成本低、产率高、分离能力强、能耗低、污染少、便于连续化大规模生产等。在SMB中，固、液两相的相对反向流动是通过按顺序开关进出料阀门来实现的。如图1所示，SMB用阀门和液流管线把多根色谱柱连接在一起，每根柱子都有样品的进出口1.1-1.4，并通过阀沿着液相的流动方向1.5不断地向前更替，改变样品的进出口位置，以此来模拟液相和固相之间的逆流移动，而不需要固定相真正移动，而实现两组分的连续分离。

SMB核心的部分是以带区(一根或多跟色谱柱所形成的功能区域)切换来模拟逆流移动实现带区移动的过程。切换时，由连接色谱柱的阀门进行相应的动作模拟实现带区的移动。所以，针对SMB的控制主要是针对连接色谱柱的阀门进行控制(包括切换顺序和时间间隔)，而在SMB中阀门的连接方式主要可以分为分散阀门方式(Distributed valve)和集中阀门方式(Concentrate valve)两种，针对这两种阀门连接方式的驱动控制系统也主要分为三个种方式：

方式一、SMB的色谱柱之间使用数个单通路的通断式电磁阀(Solenoid valve)来连接。手动阀、气动阀和电磁阀控制的本质都是执行通断开关作用。这里只综述SMB中电磁阀的控制形式。以《生产银杏黄酮的模拟移动床色谱工艺》中的对苯丙氨酸模拟移动床为例，整个系统是由16根内装固体吸附剂的色谱柱彼此串联，其中每根色谱柱上有19个阀门分别连接洗脱液、萃取液、萃余液和循环液体等管道，当带区进行切换时，每根色谱柱上的阀门要进行相应的动作(一个开通，其余的关断)。所有的电磁阀门由PLC(可编程逻辑控制器)控制，PLC间又通过相应的网络进行通信(串口或PROFIBUS等)。十六根色谱柱共计需要16×19＝304个阀门，其中电磁阀为160个，则系统中至少需要进行控制以及通信的节点就有160个，整个系统的构建需要建立一个较大的网络。因此，系统故障诊断及维修就相对复杂了。同时，阀门越多、阀门间的联通管道越多，柱外体积越大，对于小柱实验室规模的SMB来说，其柱内固有体积较小，则柱外死体积就相对增大，这就降低了SMB的分离效率。

方式二、SMB色谱柱之间使用多个多通阀，参见《Application of continuouschromatographic separation in sugar processing》、《阀门的使用方法——国产PAX-2000A型对二甲苯吸附剂小型模拟移动床试验》、《Enantioseparation of 1-phenyl-1-propanol by supercriticalfluid-simulated moving bed chromatography》和《Experimental implementation of automatic‘cycleto cycle’control of a chiral simulated moving bed separation》。通常多通阀是指旋转多通阀(Rotated valve)。SMB系统采用多通阀时，其控制节点的数目较电磁阀方式确实有所减少，虽然在一定程度上解决了第一种方式中所存在的问题，但是整个SMB通常也要五个8+1路多通阀以及数个电磁阀门，参照《Management and control of modifier content in preparative SFCsolvent cycles》及《Separation of stereoisomers in a simulated moving bed-supercritical fluidchromatography plant》，带区进行切换时，控制系统至少也要对五个控制点进行控制动作。在构造以及维护上仍然不可避免的存在着第一种方式所存在的问题。

可见，基于分散多阀的SMB需要多个控制节点间的协同工作，这就存在以下问题。1.复杂联通管路增加了系统的柱外死体积，导致系统分离效率降低；2.系统复杂程度提高及硬件成本的增加；3.在故障诊断以及维护方面成本也会相应的增加；4.因系统复杂而引入一系列的防错校验机制增加了系统的复杂程度和成本。

方式三、一个旋转多通阀组成的SMB，如Kuaner所生产的SMB，对于驱动控制来讲是一种完美的结构方式，即通过驱动装置实现阀中动盘部分的转动来实现阀位切换，而不需要同时对多个控制点进行操作。故以旋转阀为核心的SMB构造更为紧凑，分离系统的柱外体积大幅度的减小。但是对于Kuaner中的SMB中的核心结构——旋转阀有着其自身的缺陷，即色谱柱是随着动盘一起旋转的，这就限制了色谱柱的长度和重量，这对实现大规模SMB是不利的。对比多阀门的SMB控制系统，多通阀的驱动控制系统在先天上有着很大的优势：SMB阀切换时仅需要确保阀位(带区切换时阀的动盘和静盘的相对位置)的正确及精确切换即可。所以SMB核心应当更倾向于采用集成的单个旋转阀连接多个色谱柱的形式，特别是色谱柱不随阀门位置切换而旋转的“一种用于高效液相制备色谱模拟移动床的36通旋转阀”。36通旋转阀(详见专利CN101008455)通过将色谱柱安装在静盘上，克服了Kuaner旋转阀的不足，同时又具备了旋转多通阀的结构优点，极大地减少了模拟移动床设备的故障率和其加工成本。

本发明的核心内容即为精确驱动控制36通旋转阀(详见专利CN101008455)，完成阀位切换。在基于针对SMB的36通旋转阀的驱动控制装置中，该发明公布的内容还未见报道。

发明内容

为了实现上述任务，本发明采用如下技术解决方案：

1.控制装置

图2为36通旋转阀的驱动控制通路图，上位机中设置阀位切换信息，并转换为步进电机所需转动的角度值，发送给步进电机控制器，并由其将该数字信号转换为包含一定个数脉冲的方波信号，再发送给步进电机驱动器，步进电机驱动器将该信息进行功率放大，转换成为步进电机可以直接识别和响应的时序信息，再由步进电机执行转动操作，带动位于其轴上的小带轮4.3转动，通过同步带的传动作用，大带轮4.1和从动轮4.2同时转动，大带轮4.1带动36通阀的动盘进行阀位切换，从动轮4.2带动计数装置计数，计数装置通过光电旋转编码器测量动盘转动的实际角度，并生成方波信号，该方波信号通过相应的51单片机进行计算处理之后，生成阀动盘转动的位置的数字信号，该数字信号经串口通信反馈给上位机，上位机比较实际和预定的动盘旋转角度的差值，再运用程序命令，高精度地调节步进电机旋转角度，解决步进电机丢步导致的动盘和静盘上的细孔对准误差问题。

2.阀体结构

该此前申请的36通旋转阀(如图3)是一种用于高效液相制备色谱SMB的旋转阀，主要包括动盘、驱动盘、碟形弹簧、调整垫块和推力轴承(详见专利公开CN101008455)，在原设计的基础，本发明的特征在于：本发明对此前申请专利36通旋转阀的静盘表面最外周的环形凹槽进行了改进，把静盘表面由原来的5条同心环形凹槽改为4条，即把其中最外一条同心环形凹槽(它是由16段均布的、非联通的间断圆弧构成)改为16个直径为0.35mm圆孔，各圆孔与静盘上的各色谱柱的接头相连通。并在阀位切换时，经本发明的控制调整，使动盘对应圆孔与经盘的圆孔精确对齐，从而实现预定液体流路，减小环形凹槽在高压下对非金属垫层的磨损。

上述36通阀每次阀位切换动盘所转过的角度为22.5°。步进电机的控制精确度由36通旋转阀静盘上通孔直径和通孔距轴的位置决定。若要减小柱外死体积，而要求静盘上通孔直径很小时，驱动控制系统对步进电机以及角度测量设备(如光电旋转编码器)的精确度要求也较高。若把静盘最外面的16个通孔以及动盘最外面的4个通孔的直径设计为0.35mm，若通孔所在外周圆的直径为37mm，当动盘旋转22.5°时，要保证液路畅通，假定其动盘与静盘对应通孔之间至少有2/3直径(或面积)准确对齐，这就要求动盘所允许的圆心角误差为±0.36°，考虑机械加工各个环节的积累误差，将圆心角误差定为±0.2°。四相步进电机步进角通常为0.9°到1.8°，不能满足36通旋转阀圆心角误差要求，故使用步进电机必需细分驱动电路达到要求精度(如采用8细分驱动器)。另外，细分能提高步进电机低速运行时的稳定性。考虑到电磁感应和旋转阀旋转过程中轻微震动影响，以及在SMB中每个阀位间距角为22.5°，对于4000线的光电旋转编码器，其分辨角度为0.09°，根据整数的特征计算公式：

计算整数为250，这就减少因计算上存在浮点数对计数产生误差的影响。所以4000线的光电旋转编码器能够满足计数测量的要求。

3.有益效果

本发明通过选择合适的光电旋转编码器，经准确测量，将步进电机的位置信息反馈给上位机，提高了36通旋转阀的控制精度，并防止了步进电机失步，使36通阀动盘旋转角度的控制更为准确。本发明的36通旋转阀结构对专利CN101008455在静盘上的结构进行了改进，将原有静盘上的5条同心环形凹槽的最外层的第五条非连续的凹槽改为在外层圆周均匀分布的16个小圆通孔，这种结构优点为：

1)在不影响SMB流路切换和系统功能的前提下，缩短了液体流路，减小了柱外死体积；

2)增加动盘与静盘之间非金属垫层的寿命。因为静盘外层第五条圆周上非连续的凹槽，在碟簧施加在动盘与静盘间的非金属垫层上的压力较大时，非金属垫层会因非连续的凹槽而轻微变形而陷入凹槽，再动盘与静盘在加压下相对转动时，会产生非金属垫层磨损，而导致36通旋转阀耐压降低，减少非金属垫层寿命，导致36通旋转阀泄露。而16个小圆通孔明显地减小了非金属垫层与静盘凹处的接触面积，减小了非金属垫层表面磨损的机会。

附图说明：

图1是SMB流程原理示意图。

图2是36通旋转阀的驱动控制通路示意图。

图3是36通旋转阀总装结构。

图4是36通旋转阀驱动和控制系统的机械结构示意图。

图5是36通旋转阀控制系统安装位置示意图。

图6是光电旋转编码器的工作原理图。

图7(a)是计数通信系统电路中的人机接口模块电路图。

图7(b)是计数通信系统电路中的倍频模块电路图。

图7(c)是计数通信系统电路中的通信模块电路图。

图7(d)是计数通信系统电路中的主控模块电路图。

图7(e)是计数通信系统电路中的扩展模块电路图。

图8(1a)是阀位1状态下对应的SMB各区域的柱子和接口的液流流路。

图8(1b)是阀位1状态下36通阀内部液流示意图。

图8(2a)是阀位2状态下对应的SMB各区域的柱子和接口的液流流路。

图8(2b)是阀位2状态下36通阀内部液流示意图。

图8(3a)是阀位3状态下对应的SMB各区域的柱子和接口的液流流路。

图8(3b)是阀位3状态下36通阀内部液流示意图。

图8(4a)是阀位4状态下对应的SMB各区域的柱子和接口的液流流路。

图8(4b)是阀位4状态下36通阀内部液流示意图。

图8(16a)是阀位16状态下对应的SMB各区域的柱子和接口的液流流路。

图8(16b)是阀位16状态下36通阀内部液流示意图。

图8(17a)是阀位17状态下对应的SMB各区域的柱子和接口的液流流路。

图8(17b)是阀位17状态下36通阀内部液流示意图。

具体实施方式：

具体实施过程中，可以将整个系统分为四个部分：一、36通旋转阀的机械结构；二、步进电机的驱动控制；三、动盘转动角计数反馈；四、实现效果---在36通旋转阀内部和SMB各区域的柱子和接口的液流流路。

一、36通旋转阀的机械结构

该此前申请的36通旋转阀(如图3)是一种用于高效液相制备色谱SMB的旋转阀，主要包括动盘、驱动盘、碟形弹簧、调整垫块和推力轴承(详见专利公开CN101008455)。

所述的静盘与罩壳中央有一传动轴，传动轴一端插入在静盘的中心孔中，另一端穿出罩壳并安装有第二同步带轮，罩壳与静盘之间的外圆周边还装有第一密封圈，并在其最外周边均匀固定；

静盘与罩壳之间从下至上还依次设有动盘、驱动盘、碟形弹簧、调整垫块和推力轴承；在静盘的上表面设有直径不同的从外向里的4条同心环形凹槽；其中静盘最外是由均匀分布的16个通孔组成的；通过静盘最外侧的通孔，相邻两根柱子之间的液体相互连通；

静盘的上表面从外向里的第1道至第4道的同心环形凹槽是完整的圆周通道，各通道分别穿过静盘盘体，并与其下表面对应的液料管道相连通，第1道至第4道连接的液料管依次为进入静盘的进料液、流出的提取液、流入的洗脱液和流出的提余液；

动盘的下表面为一转动接触平面，该转动接触面与静盘的上表面构成既可高压密封又可转动的接触平面；动盘的转动接触面上共有8个通孔，两两分布在4个相互垂直的半径方向上，其中4个通孔分布在静盘对应的最外侧的通孔大小相同，且到静盘圆心的距离相等，以便于通孔之间相互连通，其它4个分布在静盘对应的第1道至第4道的位置上；动盘的上表面通过四个均布的小扇形凸槽与驱动盘的下表面对应的四个小扇形凹槽配合连接，实现驱动盘对动盘的驱动；

驱动盘下表面有与动盘上表面完全对应的8个通孔，其中在同一半径方向上的2个相邻通孔穿入驱动盘盘体内，从而在动盘和驱动盘盘体内形成U形通道；驱动盘的下表面还有均布的、与动盘上表面4个小扇形凸槽配合的四个小扇形凹槽，驱动盘通过这4对凹-凸小扇形紧密连接驱动动盘；驱动盘通过花键与传动轴相连，驱动盘上面有嵌套在传动轴上的多个碟形弹簧和调整垫块；

多个碟形弹簧和调整垫块相间嵌套在驱动盘上，其最下面的碟形弹簧套压在驱动盘上面，其最上面的调整垫块作用于嵌套在传动轴上的推力轴承上，其压力通过推力轴承作用在罩壳的上部内侧。

在原设计的基础，本发明的特征在于：本发明对此前申请专利36通旋转阀的静盘表面最外周的环形凹槽进行了改进，把静盘表面由原来的5条同心环形凹槽改为4条，即把其中最外一条同心环形凹槽(它是由16段均布的、非联通的间断圆弧构成)改为16个直径为0.35mm圆孔，各圆孔与静盘上的各色谱柱的接头相连通。并在阀位切换时，经本发明的控制调整，使动盘对应圆孔与经盘的圆孔精确对齐，从而实现预定液体流路，减小环形凹槽在高压下对非金属垫层的磨损。

本发明涉及的步进电机、36通旋转阀以及计数装置都用螺栓固定在不锈钢材质的基板上，基板固定于中空的支架上，以方便液路连接及维修操作(如图4)。

二、步进电机的驱动控制

图5是36通旋转阀控制系统安装位置示意图。步进电机是通过商品化的步进电机驱动器DL025MC提供时序功率驱动，再用步进电机控制板(PCI接口)MPC07进行时序控制。该控制板提供了成熟的函数接口，可方便地对步进电机的转速和角位移做出控制。步进电机轴头上安装小带轮4.3，36通阀主轴的轴头上安装的大带轮4.1，计数装置的轴头上安装着从动带轮4.2，上述3个带轮(小带轮、大带轮和从动带轮)之间齿比为1∶5∶1，该齿比可以调整。齿比调整考虑的因素涉及基板上步进电机与36通旋转阀两固定位置间距离，36通旋转阀最大静扭矩和步进电机扭矩等。小带轮和大带轮的同步齿轮的齿比为1∶5，主要是要在满足力矩匹配的前提条件下，该齿比将步进电机的转动角度误差转换成为阀位切换角度误差，经多次阀位切换后，不会产生明显的积累性误差。小带轮和从动带轮的齿比为1∶1，方便对步进电机的转动进行计数，无需换算。因36通阀要在加注15-20Mpa液压下仍能保证转动密封，其动盘和静盘间贴合压力就十分大，它们的摩擦力也就非常大，故步进电机扭矩应当足够大或者传动齿比足够大，才能完成驱动。

上述36通阀每次阀位切换动盘所转过的角度为22.5°。步进电机的控制精确度由36通旋转阀静盘上通孔直径和通孔距轴的位置决定。若要减小柱外死体积，而要求静盘上通孔直径很小时，驱动控制系统对步进电机以及角度测量设备(如光电旋转编码器)的精确度要求也较高。若把静盘最外面的16个通孔以及动盘最外面的4个通孔的直径设计为0.35mm，若通孔所在外周圆的直径为37mm，当动盘旋转22.5°时，要保证液路畅通，假定其动盘与静盘对应通孔之间至少有2/3直径(或面积)准确对齐，这就要求动盘所允许的圆心角误差为±0.36°，考虑机械加工各个环节的积累误差，将圆心角误差定为±0.2°。四相步进电机步进角通常为0.9°到1.8°，不能满足36通旋转阀圆心角误差要求，故使用步进电机必需细分驱动电路达到要求精度(如采用8细分驱动器)。

三、动盘转动角计数与反馈

SMB中的36通旋转阀的阀位切换是由步进电机驱动而实现的。步进电机是一个不需反馈就具备位置控制能力的驱动装置，但当步进电机以开环方式驱动负载时，在指令脉冲步和实际步之间可能存在丢步现象，特别是负载较大时更容易出现丢步现象。在SMB中由于旋转阀的动盘和静盘之间，需要很好的密封性，碟形弹簧使二者之间的非金属调整垫块受到适当的压力，步进电机所承受的负载就主要来源于动盘和非金属调整垫块(静盘)的摩擦力。而且要求动盘和静盘之间的通孔位置对准的准确性很高，这就要求指令脉冲步与实际步之间不能超过设定的误差或累积误差。为实现这一要求，本发明通过一种计数装置测量动盘实际转动的位置，经闭环反馈控制，来确保动盘和静盘之间的通孔位置的对准。

为保证步进电机在可能失步情形下而不会影响到阀位切换，就需要对小带轮、大带轮和从动带轮的转动角度进行计数。利用涨紧轨道5.1来涨紧同步带的从动轮4.2(如图5)，同时该涨紧装置又能确保大带轮和小带轮之间传动间隙尽可能的小。将该装置的从动轮紧贴在同步带内侧，在同步带的转动过程中，由于同步带和从动轮是齿齿相咬合的，不会产生误差。利用该装置进行测量转过的角度。然后，反馈给步进电机的控制部分，确认步进电机是否发生丢步。

计数装置包括光电旋转编码器和单片机。光电旋转编码器用于检测步进电机的旋转角度信号，单片机接受角度信号，并处理生成位置信号。从动带轮4.2安装在光电旋转编码器的旋转轴上。该光电旋转编码器也可以直接安装在步进电机输出轴上，或更直接的相连在36通旋转阀的带动动盘的主轴上。在SMB中，每个阀位间距离为22.5°，对于4000线的光电旋转编码器，其分辨角度为0.09°，则刚好为倍数级的250，其恰好为整数，可以减少因计算上存在浮点数对计数产生误差的影响。所以选择4000线的光电旋转编码器即可。单路输出是指光电旋转编码器的输出是一组脉冲。双路输出是指两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲光电旋转编码器不仅可测量转速，还可判断旋转的方向。光电旋转编码器的工作原理如图6所示。光发射器发射光线6.1，通过中心轴的有明暗相间的光码盘6.2，被光接收器6.4获取。接收器6.4通过光电信号的转换，获得两组正弦波信号6.6，正弦波信号经过滤波整形，获得经光栅产生的两组方波信号A 6.9和B 6.10，每个方波相位差为90度6.8，光电旋转编码器每转一圈输出一个零参考位Z相脉冲6.11。可通过比较A 6.9方波相位在前还是相差90度B 6.10方波相位相在前，就可以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零参考位。

对于两组方波信号A 6.9和B 6.10进行模数转换，其电路原理如图7(a)。A 6.9和B 6.10信号经CD4030异或门后成为C信号；同时A 6.9和B 6.10两信号经过边沿检测电路(如图7(b)所示)输出两路窄脉冲信号D和E。D和E分别接入单片机的外部中断作为计数信号使用。C信号作为判向用接入单片机的任意IO口即可。

当阀门正向移动时，即光栅正向移动，D所接的中断对应的C信号是低电平，E所接的中断对应的C信号是高电平。反向运动时，D所接的中断对应的C信号是高电平，E所接的中断对应的C信号是低电平。在阀位切换的过程中，在单片机的中断服务程序里根据C信号的高低电平，对设定的某一计数值进行加1或减1操作就可以完成计数的功能。使用型号为1602或1601的LCD，即可显示直观的正反方向和转动计数信息，且方便在系统调试过程中进行输出调试信息。因使用按键数目较少，键盘部分用IO直接相连方式。按键主要有Set_Zero，F1，F2，F3键。Set_Zero完成设定初始位置的功能，其它三个按键预留为扩展其它功能的接口以及调试接口。同时设置蜂鸣器作为按键伴音以及报警作用。串口部分主要有两种工作的方式(详见图7(c)RS232部分)：a)主动方式：计数值或方向发生变化后，该模块主动向上位机发送位置计数及方向信息；b)被动方式：等待上位机的命令后发送相应的数据。

在这个方波信号处理模块之中，最为核心的部分就是能够满足上述要求的单片机，考虑上述要求，其需求相对较低，考虑可以使用最为常用的51核心单片机即可(图7(d))。其整体电路图如图7。

四、实现效果---在36通旋转阀内部和SMB各区域的柱子和接口的液流流路

据前述三个部分的具体实施方案，能够在36通旋转阀内部和SMB各区域的柱子和接口实现预设的液流流路(如图8所示)。SMB系统有四个外部液流节点，即洗脱液(D)入口8.8、提取液出(E)出口8.9、进样液(F)入口8.6和提余液(R)出口8.7。这四个节点把36通阀的静盘外沿均匀连接16根色谱柱，分成对分离起不同作用的四个区(I，II，III和IV)样品在II和III区进样并被分离，在柱中保留时间长的A组份和保留时间短的B组份分别在提取液和提余液出口被收集，脱附剂或溶剂对在循环前对I区柱内固定相进行再生，而在IV区柱内对流动相进行再生。图8(1a)，8(2a)，8(3a)，8(4a)，8(16a)，8(17a)在阀位和流路上分别与图8(1b)，8(2b)，8(3b)，8(4b)，8(16b)，8(17b)相对应，亦即图8的a图和b图反映着同一阀位的柱分区和阀内流路。

把动盘的初始位置(码盘数值30008.11)设置为0度8.10，定义为阀位1，如图8(1a)。在该阀位下，在洗脱液(D)8.8和提取液(E)8.9之间的10、11、12和13号色谱柱为I区8.2；提取液(E)8.9和进样液(F)8.6之间的14、15、16、和1号色谱柱为II区8.3；进样液(F)8.6和提余液(R)8.7之间的2、3、4和5号色谱柱为III区8.4；提余液(R)8.7和洗脱液(D)8.8之间的6、7、8和9号色谱柱为IV区8.5。其中柱内液流方向为顺时针方向。图8(1b)显示了阀位1时36通旋转阀内部和在静盘上连接色谱柱内的液流情况。在静盘的上表面从外向里的第1道同心环形凹槽为进料液(F)8.6，第2道为提取液(E)8.9，第3道为洗脱液(D)8.8，第4道为提余液(R)8.7。在阀位1时，36通旋转阀的动盘内部的径向通孔同时导通了环形凹槽F与静盘外部1′号孔，环形凹槽R与静盘外部5′号孔，环形凹槽D与静盘外部9′号孔，环形凹槽E与静盘外部13′号孔，从而形成了如图8(1a)的色谱柱分区和流路。其中液流方向如图8(1b)所示。

36通阀每切换一个阀位，即主轴转动22.5°，码盘码盘数值应增加250，若码盘读数增加小于250，说明步进电机发生了丢步，上位机应当根据码盘读数，命令电机继续运动到合适位置。从阀位1动盘顺时针旋转22.5°至阀位2时，计数装置示数8.14显示为3250。在阀位2时，凹槽F与静盘2′号孔，凹槽R与静盘6′号孔，凹槽D与静盘10′号孔，凹槽E与静盘14′号孔，从而形成了如图8(2a)的色谱柱分区和流路。如图8(3b)，在阀位3时主轴转动了45°，计数示数为3500，F与3′号孔，凹槽R与静盘7′号孔，凹槽D与静盘11′号孔，凹槽E与静盘15′号孔，流路如图8(3a)。如图8(4b)，在阀位4时主轴转动了67.5°，计数示数为3750，F与4′号孔，凹槽R与静盘8′号孔，凹槽D与静盘12′号孔，凹槽E与静盘16′号孔，流路如图8(4a)。如图8(16b)，在阀位16时主轴转动了337.5°，计数示数为6750，F与16′号孔，凹槽R与静盘4′号孔，凹槽D与静盘8′号孔，凹槽E与静盘12′号孔，流路如图8(16a)。在图8(17a)和8(17b)与图8(1a)和8(1b)完全相同，这时36通阀主轴转动360°，完成了一个SMB切换周期。从而完成36通旋转阀的精确驱动和控制。

Claims (7)

1.一种驱动36通旋转阀的驱动控制装置，其特征在于：包括步进电机、控制器、驱动器、36通旋转阀、计数装置、上位机，所述36通旋转阀包括动盘、静盘、碟形弹簧、调整垫块和推力轴承，在静盘表面具有4条同心环形凹槽和在凹槽外围的16个圆孔，相邻两个色谱柱之间通过圆孔相连通，并且在阀位切换的时候，该圆孔通过与动盘相关圆孔之间对齐，实现预定液体流路；控制器接收上位机传输的旋转阀切换指令，并将该指令转换成电机所需的脉冲信息发送给驱动器，驱动器对上述脉冲信息放大并生成步进电机的相序信号，驱动步进电机带动所述旋转阀的动盘转动；计数装置根据所述旋转阀的动盘转动生成位置信号，经过上位机处理，反馈给控制器，进行闭环控制，防止步进电机丢步；所述36通旋转阀的阀位间距角度为光电旋转编码器的分辨角度的整数倍。

2.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其特征在于：所述整数与光电旋转编码器的选择有关，光电旋转编码器的分辨率越高，整数就越大，满足

3.根据权利要求1或2所述的驱动控制装置，其特征在于：所述步进电机的控制器主要由MPC07控制卡构成，其中MPC07控制卡接收上位机发出的时序控制的角度设置指令；计数装置包括光电旋转编码器和51单片机，光电旋转编码器用于检测步进电机的旋转角度，并生成相应方波信号，单片机接受该方波信号并进行计数处理，生成阀动盘转动的位置的数字信号。

4.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其特征在于：步进电机轴头上安装有第一同步带轮、36通旋转阀的轴头上安装有第二同步带轮；通过两个同步带轮的皮带无滑动地连接，使步进电机带动所述阀门转动。

5.根据权利要求4所述的驱动控制装置，其特征在于：光电旋转编码器通过一轴头安装第三同步带轮，通过H型同步带与所述第一同步带轮和第二同步带轮连接。

6.根据权利要求4所述的驱动控制装置，其特征在于：光电旋转编码器的轴芯与步进电机之间通过同步带轮相连。

7.根据权利要求5所述的驱动控制装置，其特征在于：所述计数装置还包括一个可以涨紧H型同步带的从动轮，将该从动轮紧贴在所述H型同步带内侧，在H型同步带的转动过程中，H型同步带和从动轮相咬合。

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