CN105549458A - 一种全自动样本前处理仪控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全自动样本前处理仪控制系统，该系统包括：指令输入模块、显示模块、主控制模块、采集模块、驱动模块及单片机组。本发明使集样本前处理所需的加液、搅拌、加热、离心等功能于一体的全自动样本前处理仪实现了对待测样本前处理的全自动化，具有样本通量大、操作简单、安全高效等特点，降低了操作人员的劳动强度，大大提高了检测效率。本发明不仅可实现食品安全检测样本前处理的自动化一键式操作，人性化程度高，操作方便，而且全部操作均在触摸显示屏上完成，没有外部按钮，避免了线路损坏老化等问题，对操作人员技术要求低，适合基层操作人员。

Description

一种全自动样本前处理仪控制系统

技术领域

本发明涉及食品安全检测技术领域，尤其涉及一种全自动样本前处理仪控制系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对于食品安全越来越为注重。当前食品行业问题日趋突显和严重，食品安全检测是按照国家指标来检测食品中的有害物质，主要是一些有害有毒有害的指标的检测，如亚硝酸盐、甲醛、吊白块、丙二醛等；现有检测方法通常需要对称取的样本进行前处理，提取出有毒有害物质，然后进行含量的检测。其中，前处理方法是在称取的样本中人工添加检测试剂，手动混匀后，采用离心机进行离心。目前，前处理工作都是由人工完成，劳动强度大，处理效率较低，并且不同人员之间存在人为操作差异，因此，急需解决。

发明内容

本发明的目的在于通过一种全自动样本前处理仪控制系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种全自动样本前处理仪控制系统，其包括：指令输入模块、显示模块、主控制模块、采集模块、驱动模块及单片机组；所述指令输入模块与主控制模块连接，用于设定参数；所述显示模块与主控制模块连接，用于显示所述全自动样本前处理仪的状态信息；所述主控制模块与单片机组连接，用于进行数据的处理运算，判断逻辑关系以确定执行下一步动作或者取消动作，并反馈相应数据给显示模块；所述采集模块与主控制模块连接，用于采集模拟量数据，并反馈给主控制模块进行处理；所述驱动模块用于在主控制模块控制下，控制离心装置的驱动电机根据设定参数工作；所述单片机组与主控制模块连接，其包括加液装置单片机、加热装置单片机、搅拌装置单片机，用于对应控制加液装置的舵机、加热装置的加热电动缸、搅拌装置的移动电动缸和搅拌电机动作。

特别地，所述主控制模块选用可编程逻辑控制器(PLC)，其通过PLC编程软件内部的梯形图进行加减乘除的运算，通过内部梯形图指令判断当前驱动模块、离心装置、加液装置、加热装置、搅拌装置和可编程逻辑控制器的逻辑关系是否准确，是否执行下一步动作。

特别地，所述采集模块选用温度采集模块，具体用于根据过热电偶的阻值变化反应温度变化，完成温度数据的采集，并反馈给主控制模块处理。

特别地，所述驱动模块具体用于根据主控制模块发出的脉冲信号，驱动离心装置的驱动电机按照设定转速旋转，或根据主控制模块发出的脉冲信号，实现定位功能。

特别地，所述单片机组具体用于根据主控制模块发出的脉冲和开关量命令确定是和驱动模块配合工作还是单独工作，若主控制模块需要加热装置上升下降、搅拌装置上升下降及加热装置的加热盘加热时则单片机组和驱动模块配合工作；若主控制模块仅需驱动电机旋转0到360度，则单片机组单独工作，通过加液装置单片机发出的脉冲信号控制舵机旋转0到90度范围，通过控制加液装置的加液泵的工作时间控制加液量。

特别地，所述加液装置单片机用于通过控制舵机调整加液体的角度，每次加液前接收主控制模块发出的开关量命令旋转到90度，加液完成后复位到零度。

特别地，所述加热装置单片机用于通过控制加热电动缸实现加热装置中加热盘的上升下降，通过控制加热装置中的加热片实现加热工作。

特别地，所述搅拌装置单片机用于通过控制移动电动缸实现搅拌装置的上下移动，通过控制搅拌电机实现搅拌装置的粉碎动作，其中，所述搅拌电机选用直流无刷变频电机。

特别地，所述指令输入模块与显示模块为触摸、显示一体装置，指令输入模块为触摸显示屏，显示模块为显示屏；所述指令输入模块用于设定离心装置、加液装置、加热装置、搅拌装置的运行参数。

特别地，所述离心装置的驱动电机选用伺服电机，伺服电机的旋转角度为0到360度，速度为0到4000转每分钟，运行时间为0到15分钟。

本发明提出的全自动样本前处理仪控制系统使集样本前处理所需的加液、搅拌、加热、离心等功能于一体的全自动样本前处理仪实现了对待测样本前处理的全自动化，具有样本通量大、操作简单、安全高效等特点，降低了操作人员的劳动强度，大大提高了检测效率，使得全自动样本前处理仪可广泛应用于甲醛、吊白块、二氧化硫、亚硝酸盐、双氧水、过氧化苯甲酰、过氧化氢，硼砂，丙二醛，挥发性盐基氮等待测目标物的食品样本(如：蔬菜水果、农副产品、日常食品、海产品及其制品等)的全自动前处理，是食药监、农贸市场、大型餐饮场所等单位进行食品安全快速检测的理想实验仪器。本发明不仅可实现食品安全检测样本前处理的自动化一键式操作，人性化程度高，操作方便，而且全部操作均在触摸显示屏上完成，没有外部按钮，避免了线路损坏老化等问题，对操作人员技术要求低，适合基层操作人员。

附图说明

图1为本发明实施例提供的全自动样本前处理仪的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的箱体内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的搅拌装置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的全自动样本前处理仪控制系统结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面首先对应用本发明的全自动样本前处理仪进行介绍，值得一提的是，全自动样本前处理仪的具体结构并不局限于此，本发明可以应用全自动样本前处理仪的类型也不局限于此。

请参照图1至图3所示，于本实施例中全自动样本前处理仪包括机箱及与机箱相连的控制箱1，所述控制箱1内安装有控制器，所述机箱由箱体2与箱盖(图中未示出)构成，所述箱盖铰接于箱体2上端，箱体2内安装有圆盘3，所述圆盘3上均布有6个用于承载离心管4的管套5，所述管套5转动连接在圆盘3上，箱体2内还安装有用于带动圆盘3转动的驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机6，所述驱动电机6为伺服电机，其与控制器电性连接，且驱动电机6通过传动装置与垂直布置的驱动轴传动连接，所述传动装置为同步带7、同步轮组件，所述圆盘3固定安装于驱动轴上，箱体2内位于圆盘3的一侧安装有向离心管4内加试剂的加液装置，所述加液装置包括由舵机8驱动的摆臂9，所述舵机8与控制器电性连接，所述摆臂9的端头开有8个加液孔，每个加液孔通过加液管与相应的加液泵10相连，所述加液泵10由控制器控制，箱体2内位于圆盘3的下部设置有可上下移动的、用于给离心管4加热的加热装置，所述加热装置包括由加热电动缸11驱动可上下移动的承载板12，所述加热电动缸11由控制器控制，所述承载板12的上端连接有加热盘13，所述加热盘13位于圆盘3的下部，所述加热盘13上对应管套5的位置设置有加热管14，所述箱盖内位于圆盘3的上部设置有可伸入离心管4内进行剪切搅拌的搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌机构及用于带动搅拌机构上下移动的移动电动缸15，所述移动电动缸15由控制器控制，所述搅拌机构包括与控制器电性连接的搅拌电机16，所述搅拌电机16通过齿轮分配箱与6根搅拌轴17传动连接，所述的6根搅拌轴17对应圆盘3上管套5的位置布置，每根搅拌轴17的下端均设置有搅拌叶片18。需要说明的是，虽然本实施例中管套5的数量为6个，但是本发明不限于此，管套5的数量可根据需要而定。

进行样本前处理时，将称取的样本置于离心管4中，打开箱盖，将离心管4置于圆盘3的管套5内，离心管4卡紧于管套5内，合上箱盖，然后，控制器控制加液泵10启动，上述实施例中，加液泵10有8个，控制器可根据检测的物质选择加入相应的试剂，当向第一个离心管4中加入试剂后，控制器控制驱动电机6启动，带动圆盘3转动60°，接着向第二个离心管4中加入试剂，依次向6个离心管4中加完试剂后，控制器控制移动电动缸15带动搅拌机构下移，进而使得搅拌轴17上的搅拌叶片18伸入离心管4中，此时，控制器控制搅拌电机16启动，经齿轮分配箱传动，带动6根搅拌轴17旋转，进而带动搅拌叶片18转动，实现样本的剪切搅拌，剪切搅拌结束后，移动电动缸15带动搅拌机构上移复位，此时，控制器控制驱动电机6启动，从而带动圆盘3快速转动进行离心，即完成前处理过程。

部分有毒有害物质的前处理还需要进行加热，如亚硝酸盐，由此，上述全自动样本前处理仪还设置有加热装置，加热时，控制器控制加热电动缸11带动承载板12上移，进而带动与承载板12固定连接的加热盘13上移，使得安装在加热盘13上的加热管14与圆盘3上的离心管4相接触，从而可对离心管4内的样本进行加热处理。

以上已对应用本发明的全自动样本前处理仪的机械结构进行了阐述，现对本实施例提供的全自动样本前处理仪控制系统的技术方案进行说明。

请参照图4所示，本实施例中全自动样本前处理仪控制系统具体包括：指令输入模块(集成于图中触摸显示屏401中)、显示模块(集成于图中触摸显示屏401中)、主控制模块402、采集模块403、驱动模块404及单片机组405。

所述指令输入模块与主控制模块402连接，用于设定参数。所述显示模块与主控制模块402连接，用于显示所述全自动样本前处理仪的状态信息。于本实施例中所述指令输入模块与显示模块为触摸、显示一体装置即触摸显示屏401，指令输入模块为触摸显示屏401，显示模块为显示屏。所述指令输入模块用于设定离心装置、加液装置、加热装置、搅拌装置的运行参数。运行参数包括但不限于离心角度、离心速度、离心运行时间、搅拌装置运行时间和粉碎时间等等。显示模块显示当前运行时间、当前温度、当前全自动样本前处理仪是否处于正常状态，其中，是否正常看触摸显示屏401上的指示灯显示为绿色还是红色。

所述主控制模块402与单片机组405连接，用于进行数据的处理运算，判断逻辑关系以确定执行下一步动作或者取消动作，并反馈相应数据给显示模块。于本实施例中所述主控制模块402选用可编程逻辑控制器(PLC)，其通过PLC编程软件内部的梯形图进行加减乘除的运算，通过内部梯形图指令判断当前驱动模块404、离心装置、加液装置、加热装置、搅拌装置和可编程逻辑控制器的逻辑关系是否准确，是否执行下一步动作。

所述采集模块403与主控制模块402连接，用于采集模拟量数据，并反馈给主控制模块402进行处理。于本实施例中所述模拟量为温度。所述采集模块403选用温度采集模块，具体用于根据过热电偶的阻值变化反应温度变化，完成温度数据的采集，并反馈给主控制模块402处理。值得一提的是，温度采集模块的温度采集方式不局限于热电偶，其它温度采集方式亦适用于本发明。

所述驱动模块404与离心装置的驱动电机6通过电缆连接，用于在主控制模块402控制下，控制离心装置的驱动电机6根据设定参数工作。在本实施例中所述驱动模块404具体用于根据主控制模块402发出的脉冲信号，驱动离心装置的驱动电机6按照设定转速旋转，最高转速在4000转每分钟，最低没有转速，或根据主控制模块402发出的脉冲信号，实现定位功能，可实现原点定位，以及原点定位后，每次旋转60度即停，总共实现6次60度定位，即为一圈360度。其中，所述离心装置的驱动电机6选用伺服电机，伺服电机的旋转角度为0到360度，速度为0到4000转每分钟，运行时间为0到15分钟。

所述单片机组405与主控制模块402连接，其包括加液装置单片机、加热装置单片机、搅拌装置单片机，用于对应控制加液装置的舵机8、加热装置的加热电动缸11、搅拌装置的移动电动缸15和搅拌电机16动作。在本实施例中所述单片机组405具体用于根据主控制模块402发出的脉冲和开关量命令确定是和驱动模块404配合工作还是单独工作，若主控制模块402需要加热装置上升下降、搅拌装置上升下降及加热装置的加热盘13加热时则单片机组405和驱动模块404配合工作；若主控制模块402仅需驱动电机6旋转0到360度，则单片机组405单独工作，通过加液装置单片机发出的脉冲信号控制舵机8旋转0到90度范围，通过控制加液装置的加液泵10的工作时间控制加液量；所述加液时间设置在0到32767ms范围。具体的，所述加液装置单片机用于通过控制舵机8调整加液体的角度，每次加液前接收主控制模块402发出的开关量命令旋转到90度，加液完成后复位到零度。所述加热装置单片机用于通过控制加热电动缸11实现加热装置中加热盘13的上升下降，通过控制加热装置中的加热片实现加热工作。所述搅拌装置单片机用于通过控制移动电动缸15实现搅拌装置的上下移动，通过控制搅拌电机16实现搅拌装置的粉碎动作，其中，所述搅拌电机16选用直流无刷变频电机。

本发明提出的技术方案使集样本前处理所需的加液、搅拌、加热、离心等功能于一体的全自动样本前处理仪实现了对待测样本前处理的全自动化，具有样本通量大、操作简单、安全高效等特点，降低了操作人员的劳动强度，大大提高了检测效率，使得全自动样本前处理仪可广泛应用于甲醛、吊白块、二氧化硫、亚硝酸盐、双氧水、过氧化苯甲酰、过氧化氢，硼砂，丙二醛，挥发性盐基氮等待测目标物的食品样本(如：蔬菜水果、农副产品、日常食品、海产品及其制品等)的全自动前处理，是食药监、农贸市场、大型餐饮场所等单位进行食品安全快速检测的理想实验仪器。本发明不仅可实现食品安全检测样本前处理的自动化一键式操作，人性化程度高，操作方便，而且全部操作均在触摸显示屏上完成，没有外部按钮，避免了线路损坏老化等问题，对操作人员技术要求低，适合基层操作人员。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，包括：指令输入模块、显示模块、主控制模块、采集模块、驱动模块及单片机组；所述指令输入模块与主控制模块连接，用于设定参数；所述显示模块与主控制模块连接，用于显示所述全自动样本前处理仪的状态信息；所述主控制模块与单片机组连接，用于进行数据的处理运算，判断逻辑关系以确定执行下一步动作或者取消动作，并反馈相应数据给显示模块；所述采集模块与主控制模块连接，用于采集模拟量数据，并反馈给主控制模块进行处理；所述驱动模块用于在主控制模块控制下，控制离心装置的驱动电机根据设定参数工作；所述单片机组与主控制模块连接，其包括加液装置单片机、加热装置单片机、搅拌装置单片机，用于对应控制加液装置的舵机、加热装置的加热电动缸、搅拌装置的移动电动缸和搅拌电机动作。

2.根据权利要求1所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述主控制模块选用可编程逻辑控制器，其通过可编程逻辑控制器的编程软件内部的梯形图进行加减乘除的运算，通过内部梯形图指令判断当前驱动模块、离心装置、加液装置、加热装置、搅拌装置和可编程逻辑控制器的逻辑关系是否准确，是否执行下一步动作。

3.根据权利要求1或2任一项所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述采集模块选用温度采集模块，具体用于根据过热电偶的阻值变化反应温度变化，完成温度数据的采集，并反馈给主控制模块处理。

4.根据权利要求3所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述驱动模块具体用于根据主控制模块发出的脉冲信号，驱动离心装置的驱动电机按照设定转速旋转，或根据主控制模块发出的脉冲信号，实现定位功能。

5.根据权利要求4所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述单片机组具体用于根据主控制模块发出的脉冲和开关量命令确定是和驱动模块配合工作还是单独工作，若主控制模块需要加热装置上升下降、搅拌装置上升下降及加热装置的加热盘加热时则单片机组和驱动模块配合工作；若主控制模块仅需驱动电机旋转0到360度，则单片机组单独工作，通过加液装置单片机发出的脉冲信号控制舵机旋转0到90度范围，通过控制加液装置的加液泵的工作时间控制加液量。

6.根据权利要求5所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述加液装置单片机用于通过控制舵机调整加液体的角度，每次加液前接收主控制模块发出的开关量命令旋转到90度，加液完成后复位到零度。

7.根据权利要求6所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述加热装置单片机用于通过控制加热电动缸实现加热装置中加热盘的上升下降，通过控制加热装置中的加热片实现加热工作。

8.根据权利要求7所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述搅拌装置单片机用于通过控制移动电动缸实现搅拌装置的上下移动，通过控制搅拌电机实现搅拌装置的粉碎动作，其中，所述搅拌电机选用直流无刷变频电机。

9.根据权利要求8所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述指令输入模块与显示模块为触摸、显示一体装置，指令输入模块为触摸显示屏，显示模块为显示屏；所述指令输入模块用于设定离心装置、加液装置、加热装置、搅拌装置的运行参数。

10.根据权利要求4至9之一所述的全自动样本前处理仪控制系统，其特征在于，所述离心装置的驱动电机选用伺服电机，伺服电机的旋转角度为0到360度，速度为0到4000转每分钟，运行时间为0到15分钟。