CN105784255A

CN105784255A - 一种用plc技术测定柱塞泵内压力的方法

Info

Publication number: CN105784255A
Application number: CN201410812668.6A
Authority: CN
Inventors: 周庆辉; 邵嘉青; 郑伟锋
Original assignee: SHAOXING JINENG NANO SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHAOXING JINENG NANO SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-20

Abstract

本发明适用于用PLC技术测定柱塞泵内的压力。传统的均质机采用机械压力表或者数显压力表测定柱塞泵内的压力，数显压力表需要装电池不太环保，而且采样时间长，数据显示是跳跃性的，机械压力表当压力瞬间过高容易永久性损坏。本发明采用PLC技术作为控制核心，因为柱塞泵内不同的压力对应电机不同的转速，电机转速又跟电机电流有关系，所以根据电机电流值的变化用PLC计算压力值并显示在触摸屏上。本发明利用触摸屏作为人机交互界面简单明了，用PLC作为核心处理器用来给伺服驱动器发控制信号和计算压力等参数，并且用PLC技术测定柱塞泵内压力这种方法不会因为压力过高而损坏元件，同时这种方法采样时间很短，数据显示是连续的。

Description

一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法

技术领域

本发明属于高压均质机设备。

背景技术

“高压流体纳米匀质机”主要用于生物、医药、食品、化工等行业，进行细胞破碎、饮品均质、精细化工，制备脂质体、脂肪乳、纳米混悬剂、微乳、脂微球、乳剂、乳品、大输液、染料、太阳能板涂层以及导电涂层等产品，该领域国际市场规模超过100亿元。其中，医药乳剂的生产必须采用超高压均质机（压力至少在20000psi以上），国内医药行业使用的高压均质机几乎完全依赖于进口。

本项发明的目的在于设计一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，压力值会直观的显示在人机界面上，不易损坏，能采集到压力最大值，更加环保，整体体积更小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，旨在解决机械压力表瞬间压力过高而永久性损坏和数显压力表需要电池不环保、采样时间长等问题。

本发明是这样实现的，一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，此方法包括：1、PLC；2、人机界面（触摸屏）；3、伺服驱动器；4、伺服电机；5、供电电源；6、按钮开关；7、压力计算公式推导；8、将推导公式编写成PLC程序写入到PLC中；9、丝杆；10、柱塞泵；

人机界面与PLC相连；开始、停止、急停按钮与PLC相连；PLC与伺服驱动器相连；伺服驱动器与伺服电机相连；压力计算程序写入到PLC中。

所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征在于含有一个PLC作为核心控制元件，PLC采集计算压力所需数据并计算压力值。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是在于有一个人机界面（触摸屏），人机界面读取PLC计算的压力值，然后显示在界面上。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是在于有一个伺服驱动器，伺服驱动器让PLC读取计算压力值所需数据。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征在于有一个伺服电机，伺服驱动器通过自己的内部电路和程序计算伺服电机的电流、转速等数据。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征在于有供电电源，供电电源用来给人机界面（触摸屏）供电、PLC和伺服驱动器供电。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是在于按钮开关，按钮开关使使用者操作更加方便。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征在于有压力计算公式推导，要计算压力值就要有公式。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是在于将推导公式编写成PLC程序写入到PLC中，PLC需要程序才能计算压力值。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是在于有丝杆，丝杆是为了把电机的旋转运动转换成柱塞的直线运动，同时推动柱塞前进和后退。

进一步，所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是在于有柱塞泵，柱塞泵的后退能够从放料吸物料到泵内，柱塞的前进可以把物料通过出料口挤出，柱塞前进的过程中，柱塞泵内会有压力。

本发明提供一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，利用PLC来计算柱塞泵内压力，相对机械压力表测定柱塞泵内压力而言，它不会因为压力过高而损坏；相对数显压力表测定柱塞泵内压力而言，它不用装电池，更加环保，更够采集到压力最大值，采样时间更短；相对整体体积而言，它小很多，同时PLC和触摸屏还能实现很多其他功能，使均质机更加自动化。

推导公式

。

电机转动是为了让柱塞前进和后退，电机的正转和反转通过丝杆把旋转运动转化成直线运动，丝杆推动柱塞做直线运动，电机转子的转动是为了让柱塞前进和后退，柱塞后退的时候会把放料口的物料吸进来，柱塞前进的时候会把物料从出料口挤出去，柱塞接触物料的面积为S，接触面S是固定的，因为只有柱塞最前面的截面与物料有接触，所以接触面积S就是柱塞最前面的圆面积，在柱塞挤物料的时候是恒定速度v前进的，所以柱塞挤物料的力几乎是一个恒力F，根据能量守恒，电机在一定时间内所做的功等于同样时间内丝杆推动物料所做的功加上整个装置在这个时间内损耗的功，根据推导公式，是电机功率计算公式，是压力计算公式，是指柱塞推动物料所产生的压力，是柱塞推动物料的功率，根据公式可以得到公式，然后根据公式可以得到公式，根据公式可以得到公式，根据公式只有电流和速度可变，其他都是固定的，是电机的功率因素，是通过电机的交流电源的电压和电流的相位差，它们的余弦就是功率因素，经过验证我们所用的伺服电机功率因素接近100%，是整个装置的能量转换效率，这个能量转换效率也是一个固定值，为柱塞最前端的面积，是恒定值，跟最前端的形状有关，我们这是圆的所以是圆的面积公式，半径r可以测量得到，是指柱塞前进速度，柱塞前进速度可以通过电机转速换算得到，我们设定的装置的电机转速（R/min）=60*柱塞前进速度v（mm/s）/5，5指的是电机转子转动一圈对应柱塞前进5mm，60是为了把秒单位换算成分，柱塞前进速度v是可以通过人机界面人为设定的所以是可以改变的，由于电机运转有加减速过程，所以电机不可能一下子就到设定的速度，不同的压强对应不同的电机转速，电机转速又跟电机电流有关，电机电流在不同的转速下会有不同的电流值，电机电流和电机转速都能在伺服驱动器中读取，U是电机电压，可以通过测量得到，也是一个固定值，通过PLC程序PLC可以把这些参数放在D寄存器内，只要调取相应地址的D寄存器就能读到参数值，到此，推导公式中的字母都说清楚了，只有电机电流I和柱塞前进速度是个变化值，然后把推导公式编写成PLC程序，PLC就能计算压力值，并在触摸屏上显示压力值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

附图说明

图1是PLC技术控制的均质机的机械部分。

图1中1是伺服电机；2是气缸筒和柱塞；3是丝杆用来把电机的旋转运动转化成柱塞的直线运动；4是柱塞泵，柱塞挤压柱塞泵内物料泵内会产生压力；5是放料口；6是出料口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1中1是伺服电机，伺服电机需要搭配伺服驱动器才能运转，伺服驱动器接上PLC可以实现按设计者要求使电机转动，人机界面与PLC相连可以直接通过触摸屏读取数据和写入数据；图1中2是气缸筒和柱塞，气缸筒套在丝杆外面，柱塞固定在丝杆上；图1中3是丝杆，用来把转子的旋转运动转化成柱塞的直线运动推动柱塞在泵内挤压物料和吸物料，柱塞前进速度就是公式中的v；图1中4是柱塞泵，当泵内有物料时，柱塞前进会挤压物料，此时泵内会有压力，公式中的S就是物料与柱塞的接触面积是柱塞最前端的圆面积；图1中5是放料口，可以放需要实验的物料；图1中6是出料口，物料会从这里被柱塞挤出来。

Claims

1.一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，此方法包括:1、PLC；2、人机界面（触摸屏）；3、伺服驱动器；4、伺服电机；5、供电电源；6、按钮开关；7、压力计算公式推导；8、将推导公式编写成PLC程序写入到PLC中；9、丝杆；10、柱塞泵；

人机界面与PLC相连；按钮开关与PLC相连；PLC与伺服驱动器相连；伺服驱动器与伺服电机相连；压力计算程序写入到PLC中。

2.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有一个PLC作为核心控制元件，PLC采集计算压力所需数据并计算压力值。

3.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是用一个人机界面（触摸屏），人机界面读取PLC计算的压力值，然后显示在界面上。

4.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有一个伺服驱动器，伺服驱动器让PLC读取计算压力值所需数据。

5.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有一个伺服电机，伺服驱动器通过自己的内部电路和程序计算伺服电机的电流、转速等数据。

6.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有供电电源，供电电源用来给人机界面（触摸屏）、PLC和伺服驱动器供电。

7.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有按钮开关，按钮开关使使用者操作更加方便。

8.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有压力计算公式推导，要计算压力值就要有公式。

9.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有将推导公式编写成PLC程序写入到PLC中，PLC需要程序才能计算压力值。

10.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有丝杆，丝杆是为了把电机的旋转运动转换成柱塞的直线运动，同时推动柱塞前进和后退。

11.如权利要求1所述的一种用PLC技术测定柱塞泵内压力的方法，其特征是有柱塞泵，柱塞泵的后退能够从放料口吸物料到泵内，柱塞的前进可以把物料通过出料口挤出，柱塞前进的过程中，柱塞泵内会有压力。