CN103894100B - 搅拌锅的物料投放自动控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种搅拌锅的物料投放自动控制方法和装置。该方法包括以下步骤：接收一物料名称及一设定物料投放量；持续开启通向该搅拌锅的物料阀门，向搅拌锅投放物料；持续检测实际物料投放量与该设定物料投放量之间的差值；当该差值达到一精确进料启动阈值时，间歇性开启该物料阀门，继续向该搅拌锅投放物料；以及当该差值达到一结束进料启动阈值时，关闭该物料阀门，结束向该搅拌锅投放物料。

Description

搅拌锅的物料投放自动控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种日化行业的自动化控制，尤其是涉及一种搅拌锅的物料投放自动控制方法和装置。

背景技术

传统上在日化行业中，对于单机设备的物料投放，都是先通过人工称量，再人工投放到搅拌锅中。在这种情况下，基本上投料的精度是可以保证的。但偶尔也会出现人工称量错误，或投错料的问题。近几年随着国内日化企业劳动力成本的增加，同时对产品质量的要求也越来越高，因此自动化的生产设备逐步替代了传统的单机设备。但在自动生产设备中，如何解决通过管道输送实现自动进料过程中保证物料投放的精度，是一个普遍存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种搅拌锅的物料投放自动控制方法和装置。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种搅拌锅的物料投放自动控制方法，包括以下步骤：接收一物料名称及一设定物料投放量；持续开启通向该搅拌锅的物料阀门，向搅拌锅投放物料；持续检测实际物料投放量与该设定物料投放量之间的差值；当该差值达到一精确进料启动阈值时，间歇性开启该物料阀门，继续向该搅拌锅投放物料；以及当该差值达到一结束进料启动阈值时，关闭该物料阀门，结束向该搅拌锅投放物料。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括接收对该精确进料启动阈值和该结束进料启动阈值的设定。

在本发明的一实施例中，该结束进料启动阈值为零。

在本发明的一实施例中，该结束进料启动阈值大于零。

在本发明的一实施例中，间歇性开启该物料阀门的步骤是依据阀门的开启时间和关闭时间来决定。

本发明还提出一种搅拌锅的物料投放自动控制装置，包括信号采集单元、物料阀门、重量传感器、重量仪表以及数据运算单元。信号采集单元接收物料名称及一设定物料投放量。物料阀门根据一开启指令和一关闭指令开启和关闭向该搅拌锅的物料投放。重量传感器设于该搅拌锅上，用以检测该搅拌锅的总重。重量仪表连接该重量传感器，根据该搅拌锅的总重计算一实际物料投放量。数据运算单元连接该信号采集单元及该重量仪表，持续计算该实际物料投放量与该设定物料投放量之间的差值。其中当该差值大于一精确进料启动阈值时，发出该开启指令以持续开启该物料阀门；当该差值达到该精确进料启动阈值时，交替发出该开启指令和该关闭指令以间歇性开启该物料阀门；当该差值达到一结束进料启动阈值时，发出该关闭指令以关闭该物料阀门。

在本发明的一实施例中，上述控制装置还包括一输入单元，接收对该精确进料启动阈值和该结束进料启动阈值的设定，该信号采集单元连接该输入单元并将该精确进料启动阈值和该结束进料启动阈值输入至该数据运算单元。

在本发明的一实施例中，该结束进料启动阈值为零。

如在本发明的一实施例中，该结束进料启动阈值大于零。

在本发明的一实施例中，该数据运算单元交替发出该开启指令和该关闭指令时，该开启指令持续一开启时间，该关闭指令持续一关闭时间。

本发明通过检测自动进料的进度，在进料后期采用间歇式进料的方式实现了精确进料，而且在进料末期提前结束进料，从而实现了自动、精确的进料控制。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出根据本发明一实施例的搅拌锅物料投放系统示意图。

图2示出根据本发明一实施例的物料投放自动控制装置结构图。

图3示出根据本发明一实施例的物料投放的阀门动作时序图。

图4示出根据本发明一实施例的物料投放自动控制方法流程图。

具体实施方式

图1示出根据本发明一实施例的搅拌锅物料投放系统示意图。参照图1所示，物料投放系统包括上位机11、可编程控制器（PLC）12、输入单元13、物料阀门21、称重传感器41、42和重量仪表40。上位机11是作为一个生产指令的下达窗口，在上位机11上可输入投放的物料名称及输入设定物料投放量G设，这一参数将被传递给PLC12。PLC12与上位机11之间可通过以太网网线连接，并基于TCP/IP协议通信。输入单元13用以接收操作者输入的各项工艺控制参数，并输入给PLC12。在一实施例中，输入单元13可为触摸显示屏。输入单元13与PLC12之间可通过MPI通讯电缆进行连接。

物料阀门21设在物料管路22上，用于控制通向搅拌锅30的物料。物料阀门21与PLC12连接，可以根据来自PLC12的开启指令和关闭指令，来开启和关闭向该搅拌锅的物料投放。

称重传感器41、42设于搅拌锅30的底部，例如搅拌锅30的支腿31上，用以检测该搅拌锅30的总重。但本发明并不特别限定称重传感器41、42的位置，只要其能够检测该搅拌锅30的总重。例如在另一实施例中，称重传感器41、42还可设于搅拌锅30的腰部。虽然图1中示出2个称重传感器，但本发明并不特别限制称重传感器的数量。

重量仪表40连接各重量传感器41、42，根据搅拌锅30的总重去皮计算物料净重G_净，该净重即为实际物料投放量。重量仪表40可显示该实际物料投放量，并可通过Profibus_DP总线网络与PLC12连接，以将该实际物料投放量传递给PLC12。

在本发明的物料投放系统中，主要涉及4个工艺控制参数，即G_精加、G_{结 束}、T_开、T_关，具体说明如下：

G _精加 ：精确进料启动阈值，即实际物料投放量与设定物料投放量之间的差值小到等于G_精加时，就启动精确加料模式；

G _结束 ：结束进料启动阈值，考虑到进料结束后，由于惯性作用，还会有一部分料体进入到搅拌锅中，故设置一个结束进料启动阈值，即实际物料投放量与设定物料投放量之间的差值小到等于G _结束 时，则投料结束；

T _开 ：在精确加料模式下物料阀门在每个周期内开启的时间，即在精确加料模式下，阀门处于周期性间歇式开关控制状态，而T_开决定了物料阀门周期性间歇式开启时间；

T _关 ：在精确加料模式下物料阀门在每个周期内关闭的时间，即在精确加料模式下，阀门处于周期性间歇式开关控制状态，而T_关决定了物料阀门周期性间歇式关闭时间。

结束进料启动阈值通常大于零且小于精确进料启动阈值。但在一实施例中，如果间歇性进料的流量足够慢，在进料精度允许的范围内，结束进料启动阈值可以为零。

在一实施例中，上述的参数可由系统预设。在另一实施例中，上述的参数可由操作者通过输入单元13输入。

图2示出根据本发明一实施例的物料投放自动控制装置结构图。PLC12是整个物料投放系统的核心，其连接上位机11、输入单元13、物料阀门21、以及重量仪表40。PLC12进一步包括信号采集单元12a和数据运算单元12b。信号采集单元12a用于接收从输入单元13和上位机11传送过来的控制参数及生产工艺配方数据。在本系统中，主要的数据包括物料名称、G_设、G_精加、G_{结 束}、T_开、T_关。在G_精加、G_结束、T_开、T_关由系统预设的情况下，这些参数不必从输入单元13输入。数据运算单元12b作为运算及控制核心。图4示出根据本发明一实施例的物料投放自动控制方法流程图。结合参照图2和图4所示，物料投放流程如下：

在步骤401，信号采集单元12a接收各种参数设定，例如物料名称、G_设，以及可选的G_精加、G_结束、T_开、T_关。

在步骤402，根据上位机11设定的任务，数据运算单元12b开启物料阀门21，自动地向搅拌锅30投放物料。

当进入自动进料工艺段时，数据运算单元12b开始运算。在步骤403，数据运算单元12b会持续根据重量仪表40反馈过来的实际物料投放量与设定物料投放量进行比对，得到比对的差值(G_差)。

在步骤404-405，数据运算单元12b会根据差值(G_差)来决定物料阀门21的动作状态。G_差与物料阀门21动作的逻辑时序关系如图3所示，下面具体说明如下：

当该差值G_差大于精确进料启动阈值G_精加，即G_差>G_精加时，此时数据运算单元12b仍然保持开启指令（图3中表现为高电平），使物料阀门21持续处于开启状态；

在步骤404，当该差值G_差逐渐降低，达到该精确进料启动阈值G_精加，即G_精加≥G_差时，数据运算单元12b交替发出开启指令和关闭指令（图3中表现为高、电平交替），以间歇性开启物料阀门21。此时物料阀门处于精确加料模式，在这一模式中，物料阀门21先关闭T_关时间，再开启T_开时间，接着再关闭T_关时间，再开启T_开时间，如此反复循环。

在步骤405，当该差值G_差继续降低，达到结束进料启动阈值G_结束，即G_结束>G_差时，数据运算单元12b发出关闭指令（图3中表现为低电平）以关闭该物料阀门21。此时精确加料模式结束，物料阀门21彻底关闭，进料结束。

继续参照图2所示，数据运算单元12b可进一步包括减法器121、比较器122及控制器123。减法器121可用于计算实际物料投放量与设定物料投放量之间的差值。比较器122可比较该差值与各设定阈值G_精加和G_结束之间大小，作为控制器123选择开启指令和开闭指令，以及对应的开启时间和关闭时间的依据。控制器123可向物料阀门21输出开启指令和关闭指令。

下面举一个实际的例子，

G_设=100kg；G_精加=10kg；G_结束=2kg；T_开=0.5秒；T_关=1秒；G_差=G_设-G_净

当所加物料小于90kg时，此时物料阀门21处于一直开启状态；其中G_设-G_精加=90kg；

当所加物料在90～98kg范围时，此时物料阀门处于间歇式开关状态（也即处于精确进料模式），即物料阀门先关闭T_关(1秒)，再开T_开(0.5秒)，接着再关闭T_关(1秒)，再开T_开(0.5秒)，如此反复循环。其中G_设-G_结束=98kg。

当所加物料大于98kg时，物料阀门彻底关闭，进料结束。

本发明的实施例通过检测自动进料的进度，在进料后期采用间歇式进料的方式实现了精确进料，而且在进料末期提前结束进料，从而实现了自动、精确的进料控制。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种搅拌锅的物料投放自动控制方法，包括以下步骤：

接收一物料名称及一设定物料投放量；

持续开启通向该搅拌锅的物料阀门，向搅拌锅投放物料；

持续检测实际物料投放量与该设定物料投放量之间的差值；

当该差值达到一精确进料启动阈值时，间歇性开启该物料阀门，继续向该搅拌锅投放物料；以及

当该差值达到一结束进料启动阈值时，关闭该物料阀门，结束向该搅拌锅投放物料。

2.如权利要求1所述的搅拌锅的物料投放自动控制方法，其特征在于，还包括接收对该精确进料启动阈值和该结束进料启动阈值的设定。

3.如权利要求1所述的搅拌锅的物料投放自动控制方法，其特征在于，该结束进料启动阈值为零。

4.如权利要求1所述的搅拌锅的物料投放自动控制方法，其特征在于，该结束进料启动阈值大于零。

5.如权利要求1所述的搅拌锅的物料投放自动控制方法，其特征在于，间歇性开启该物料阀门的步骤是依据物料阀门的开启时间和关闭时间来决定。

6.一种搅拌锅的物料投放自动控制装置，包括：

信号采集单元，接收物料名称及一设定物料投放量；

物料阀门，根据一开启指令和一关闭指令开启和关闭向该搅拌锅的物料投放；

重量传感器，设于该搅拌锅上，用以检测该搅拌锅的总重；

重量仪表，连接该重量传感器，根据该搅拌锅的总重计算一实际物料投放量；以及

数据运算单元，连接该信号采集单元及该重量仪表，持续计算该实际物料投放量与该设定物料投放量之间的差值，其中：

当该差值大于一精确进料启动阈值时，发出该开启指令以持续开启该物料阀门；

当该差值达到该精确进料启动阈值时，交替发出该开启指令和该关闭指令以间歇性开启该物料阀门；以及

当该差值达到一结束进料启动阈值时，发出该关闭指令以关闭该物料阀门。

7.如权利要求6所述的搅拌锅的物料投放自动控制装置，其特征在于，还包括一输入单元，接收对该精确进料启动阈值和该结束进料启动阈值的设定，该信号采集单元连接该输入单元并将该精确进料启动阈值和该结束进料启动阈值输入至该数据运算单元。

8.如权利要求6所述的搅拌锅的物料投放自动控制装置，其特征在于，该结束进料启动阈值为零。

9.如权利要求6所述的搅拌锅的物料投放自动控制装置，其特征在于，该结束进料启动阈值大于零。

10.如权利要求6所述的搅拌锅的物料投放自动控制装置，其特征在于，该数据运算单元交替发出该开启指令和该关闭指令时，该开启指令持续一开启时间，该关闭指令持续一关闭时间。