CN106546286A - 一种烟包综合工艺参数在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卷烟生产领域，尤其涉及一种烟包综合工艺参数在线监测系统。一种烟包综合工艺参数在线监测系统，该系统包括采样输气单元、磷化氢监测装置、温湿度氧含量监测装置、吹扫单元、采样排气单元、PLC控制器单元、人机界面单元、磷化氢泄露气体采样传感器、远程监控系统。本发明的该系统可是实时监测烟包存放过程中磷化氢气体浓度、烟包的温湿度、氧含量参数，结构简单，易于操作，使用非常安全。

Description

一种烟包综合工艺参数在线监测系统

技术领域

本发明涉及卷烟生产领域，尤其涉及一种烟包综合工艺参数在线监测系统。

背景技术

目前，在烟包杀虫过程中，测量磷化氢浓度通常根据浓度范围分为高浓度和低浓度检测。通常环境中的低浓度（0-20ppm）磷化氢气体采用便携式监测仪。缺点是需要人工根据监测地点流动测量，并且一般需要人工记录数据，不能电子连续保留记录测量结果。而杀虫剂作业区域高浓度（0-20ppm）磷化氢气体的测量通常在危险区域采用传感变送器，将信号传输到配套安全区域放置的专用控制器，浓度数据可以在传感器上现场显示，也可以在控制器上显示。数据传输采用的是有线方式。其缺点是由于磷化氢气体对金属铜有腐蚀作用，长期使用导致信号线损坏，而且目前市场上生产厂家配套的控制器通常没有通讯接口，或者只有MODBUS协议，或由于协议的非标准性，不容易集成到上位计算机系统。在烟包存放过程中，为保证烟叶的质量，氧含量以及温湿度是重要的监控参数。

发明内容

为了克服上述背景技术的不足，本发明的目的在于从而提供一种烟包综合工艺参数在线监测系统，该系统可是实时监测烟包存放过程中磷化氢气体浓度、烟包的温湿度、氧含量参数，结构简单，易于操作，使用非常安全。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种烟包综合工艺参数在线监测系统，该系统包括采样输气单元、磷化氢监测装置、温湿度氧含量监测装置、吹扫单元、采样排气单元、PLC控制器单元、人机界面单元、磷化氢泄露气体采样传感器、远程监控系统；所述的采样输气单元设置有多路连接支路分别连接至仓库的各个位置，采样输气单元通过第一三通电磁阀分别连接至磷化氢监测装置和温湿度氧含量监测装置；所述的磷化氢监测装置包括第一采样罐、磷化氢传感器、第一压力传感器和第一吸气泵，第一采样罐一端连接采样输气单元，另一端连接第一吸气泵，所述的磷化氢感器、第一压力传感器设置在第一采样罐上；所述的温湿度氧含量监测装置包括第二采样罐、第二压力传感器、温湿度传感器、氧含量传感器和第二吸气泵，第二采样罐与第一采样罐并联，第二采样罐的一端连接采样输气单元，另一端连接第二吸气泵，所述的第二压力传感器、温湿度传感器和氧含量传感器设置在第二采样罐上；所述的吹扫单元一端连接大气，另一端连接第二三通电磁阀，第二三通电磁阀的另外两端分别连接至第一采样罐和第二采样罐；所述的采样排气单元连接设置有第三三通电磁阀，第三三通电磁阀的另外两端分别连接第一吸气泵和第二吸气泵；所述的第一压力传感器、第二压力传感器、磷化氢传感器、温湿度传感器、氧含量传感器以及磷化氢泄露气体采样传感器分别电连接至PLC控制器单元，PLC控制器单元电连接至远程监控系统和人机界面单元，PLC控制器单元分别控制连接采样输气单元、连接吹扫单元、采样排气单元、第一吸气泵、第二吸气泵以及第一三通电磁阀、第二三通电磁阀和第三三通电磁阀。

作为优选，所述的第一采样罐上设置有磷化氢检测罐，磷化氢检测罐的一端通过第一连接管路连接至第一采样罐，在第一连接管路上设置第一电磁阀，所述的和磷化氢传感器设置在磷化氢检测罐内，磷化氢检测罐的另一端通过第二连接管路连接至采样排气单元，所述的平衡微循环泵设置在第二连接管路上，并在平衡微循环泵后端设置有第二电磁阀。采用双罐检测，一方面大罐体采用大泵，能快速的将现场的样本气体抽过来，另一方面又能小泵循环进行快速检测，这样既能保护传感器，又能提高采样效率。

为了能让电化学传感器工作稳定和测量精准，就必须让电化学传感器工作在一个恒温的环境下。为了实现恒温控制，从经济和设计复杂度考虑，就需要设计一套高效率的恒温控制器。作为优选，所述的第一采样罐和\或第二采样罐上设置有恒温控制装置，恒温控制装置包括上温度传感器、下温度传感器、第一单片机和半导体制冷片；所述的上温度传感器和下温度传感器分部设置在第一采样罐和\或第二采样罐的上、下部，上温度传感器和下温度传感器方便连接至第一单片机；所述的半导体制冷片紧贴设置在第一采样罐和\或第二采样罐的外侧；PLC控制器单元内设置第一变送器，第一变送器包括第二单片机、制冷或加热控制单元和报警单元，第二单片机与第一单片机通过RS485通信接口相连接，第二单片机连接制冷或加热控制单元，制冷或加热控制单元控制连接半导体制冷片工作，所述的报警单元连接第二单片机。采用了上述的技术方案，设计中充分考虑到不同维度地区的环境温度的差异，产品设计中预留了RS485通信接口，可以通过它调整加热温度阀值和制冷温度阀值。该装置结构简单，易于操作，使用非常高效率。具有体积小、重量轻、可通过改变电流方向来方便地控制制冷和制热，并且温度响应好、可进行局部温度控制，控制精度高等特点。

作为优选，所述的半导体制冷片上设置有散热片，散热片外部设置风扇；所述的变送器包括风扇控制单元，风扇控制单元连接控制风扇工作。半导体制冷片工作时会发热，所以配套安装了金属散热片和风扇。

作为优选，所述的第一采样罐和\或第二采样罐包括尼龙外壳和散热铝壳，散热铝壳设置在尼龙外壳的外圈，尼龙外壳上设置有进气口和出气口。

作为优选，所述的磷化氢传感器连接有恒压电路，恒压电路连接供电电路，磷化氢传感器的输出端连接有信号采集电路，信号采集电路包括电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机，电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机依次连接；PLC控制器单元内设置第二变送器，第二变送器包括第四单片机、报警单元和DA模块，报警单元和DA模块分别连接至第四单片机，第四单片机与第三单片机通过RS485通信接口相连接。

作为优选，所述的第四单片机还设置有程序升级接口。

作为优选，所述的连接管路采用聚四氟乙烯管，第一采样罐、第二采样罐采用不锈钢罐，第一吸气泵、第二吸气泵采用防腐采样泵。

作为优选，所述的采样输送单元设置有16路连接支路分别连接至仓库的各个位置，16路连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元，16路连接支路的端部分别连接设置有进气穿板接头。

作为优选，所述的吹扫单元包括吹扫管路和吹扫电磁阀，吹扫电磁阀连接PLC控制器单元。

本发明由于采用了上述的技术方案，具有以下的特点：

1、在烟包杀虫模式下，有毒气体从采样品库经过气路采样输送单元抽来，采样分析后然后经过采样排气单元排回原库区，实现对磷化氢有毒气体零排放。在在烟包醇化模式下，烟包气体从采样品库经过气路采样输送单元抽来，经过切换第一三通电磁阀进入第二采样罐分析温湿度、含氧量后然后经过采样排气单元排回原库区，实现对采样气体返回原处。

2、在烟包杀虫模式下在线循环检测各采样支路的磷化氢浓度，还对监测装置控制柜内有可能泄露的磷化氢气体浓度检测并报警，实现检测的安全性。在烟醇化模式下线循环检测并记录各采样支路的温湿度、含氧量。

3、本发明采用了吹扫单元，防止遗留在采样罐中的气体对测量精度的干扰。而且对于采样管、罐、吸气泵等接触磷化氢气体的设备进行了防腐设计。

4、本发明具备触摸屏人机界面，记录采样数值用于分析报警，具备操作直观方便的特点，并具备工业以太网通讯接口，具备信息集成方便的特点。

5、本发明的该系统可是实时监测烟包存放过程中磷化氢气体浓度、烟包的温湿度、氧含量参数，结构简单，易于操作，使用非常安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为第一采样罐与磷化氢检测罐的结构示意图。

图3为恒温控制装置的结构示意图。

图4为磷化氢传感器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，该系统包括采样输气单元1、磷化氢监测装置、温湿度氧含量监测装置、吹扫单元6、采样排气单元5、PLC控制器单元7、人机界面单元8、磷化氢泄露气体采样传感器9和远程监控系统10。采样输送单元设置有16路连接支路分别连接至仓库的各个位置，16路连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元7，16路连接支路的端部分别连接设置有进气穿板接头。采样输气单元1通过第一三通电磁阀11-1分别连接至磷化氢监测装置和温湿度氧含量监测装置。

所述的磷化氢监测装置包括第一采样罐2-1、磷化氢传感器3-1、第一压力传感器3-2和第一吸气泵4-1，第一采样罐2-1一端连接采样输气单元1，另一端连接第一吸气泵4-1，所述的第一压力传感器3-2、磷化氢传感器3-1设置在第一采样罐2-1上。如图2所示，第一采样罐2-1上设置有磷化氢检测罐，磷化氢检测罐的一端通过第一连接管路连接至第一采样罐，在第一连接管路上设置第一电磁阀，所述的磷化氢传感器3-1设置在磷化氢检测罐内，磷化氢检测罐的另一端通过第二连接管路连接至采样排气单元5，所述的平衡微循环泵设置在第二连接管路上，并在平衡微循环泵后端设置有第二电磁阀。

如图1所示，所述的温湿度氧含量监测装置包括第二采样罐2-3、第二压力传感器3-3、温湿度传感器3-4、氧含量传感器3-5和第二吸气泵4-2，第二采样罐2-3与第一采样罐2-1并联，第二采样罐2-3的一端连接采样输气单元1，另一端连接第二吸气泵4-2，所述的第二压力传感器3-3、温湿度传感器3-4和氧含量传感器3-5设置在第二采样罐2-3上。所述的吹扫单元6的一端连接大气，吹扫单元6包括吹扫管路和吹扫电磁阀，吹扫电磁阀连接PLC控制器单元7。另一端连接第二三通电磁阀11-2，第二三通电磁阀11-2的另外两端分别连接至第一采样罐2-1和第二采样罐2-3；所述的采样排气单元5连接设置有第三三通电磁阀11-3，第三三通电磁阀11-3的另外两端分别连接第一吸气泵4-1和第二吸气泵4-2；所述的第一压力传感器3-2、第二压力传感器3-3、磷化氢传感器3-1、温湿度传感器3-4、氧含量传感器3-5以及磷化氢泄露气体采样传感器9分别电连接至PLC控制器单元7，PLC控制器单元7电连接至远程监控系统10和人机界面单元8，PLC控制器单元7分别控制连接采样输气单元1、连接吹扫单元6、采样排气单元5、第一吸气泵4-1、第二吸气泵4-2以及第一三通电磁阀11-1、第二三通电磁阀11-2和第三三通电磁阀11-3。

如图3所示，第一采样罐2-1和第二采样罐2-3上设置有恒温控制装置，恒温控制装置包括上温度传感器、下温度传感器、第一单片机和半导体制冷片；所述的上温度传感器和下温度传感器分部设置在第一采样罐2-1和第二采样罐2-3的上、下部，上温度传感器和下温度传感器方便连接至第一单片机；所述的半导体制冷片紧贴设置在第一采样罐2-1和第二采样罐2-3的外侧；PLC控制器单元7内设置第一变送器，第一变送器包括第二单片机、制冷或加热控制单元和报警单元，第二单片机与第一单片机通过RS485通信接口相连接，第二单片机连接制冷或加热控制单元，制冷或加热控制单元控制连接半导体制冷片工作，所述的报警单元连接第二单片机。半导体制冷片上设置有散热片，散热片外部设置风扇；所述的变送器包括风扇控制单元，风扇控制单元连接控制风扇工作。

如图4所示，第一采样罐2-1和第二采样罐2-3包括尼龙外壳和散热铝壳，散热铝壳设置在尼龙外壳的外圈，尼龙外壳上设置有进气口和出气口。磷化氢传感器3-1连接有恒压电路，恒压电路连接供电电路，磷化氢传感器3-1的输出端连接有信号采集电路，信号采集电路包括电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机，电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机依次连接；PLC控制器单元7内设置第二变送器，第二变送器包括第四单片机、报警单元和DA模块，报警单元和DA模块分别连接至第四单片机，第四单片机与第三单片机通过RS485通信接口相连接。第四单片机还设置有程序升级接口。

上述的连接管路采用聚四氟乙烯管，第一采样罐2-1、第二采样罐2-3采用不锈钢罐，第一吸气泵4-1、第二吸气泵4-2采用防腐采样泵。

工作过程：

采用束管泵吸式，将16路不同的采样气体通过电磁阀切换到一个不锈钢采样罐。工作前，所有的设备处于关闭或停止状态。工作模式分为烟包杀虫模式和存储模式。

烟包杀虫模式：

首先进行采样前的吹扫。控制气路切换电磁阀，使第一采样罐1的进气、排气处于通路。打开吹扫进气和排气电磁阀，开启吸气泵，定时运行1分钟对采样罐使用大气吹扫。时间可以通过PLC控制器单元进行设置。采样的时候，打开该支路进气和排气电磁阀，并启动吸气泵，将采样气抽到采样罐。定时运行1分钟运行标志着采样罐内气体基本稳定。此时间可以根据经验进行设定，通过采样罐上安装的磷化氢传感变送器进行浓度监测。检测完成后，将该气体的进气阀关闭，通过第一吸气泵4-1采样气到该支路的排气管。然后进行下一路的采样监测。磷化氢传感器3-1外送信号4-20mA到PLC控制器，进行记录。

烟包存储模式：

首先进行采样前的抽气。在控制进第二采样罐2-2的气路阀闭情况下，对采样罐抽气，通过压力变送器监测，到达目标值后，进行采样。控制气路切换电磁阀，使第二采样罐2-2的进气、排气处于通路。通过采样罐上安装的温湿度、以及含氧量传感变送器进行监测。检测完成后，将该气体的进气阀关闭，通过第二吸气泵4-2吸排出采样气到该支路的排气管。然后进行下一路的采样监测。温湿度、以及含氧量传感变送器外送信号4-20mA到PLC控制器，进行记录。

用户可以通过以太网，将数据传送到远程监控系统。该装置的控制柜上带触摸屏显示。用户可以在触摸屏上方便的进行操作。整个控制过程PLC根据设定的逻辑控制。采样分析的气体从哪里来，排到哪里去，避免了直接排入大气造成的危害。另外在柜内设置一个可能泄露的磷化氢气体浓度监测，以便如果超出范围向操作人员报警。

Claims (10)

1.一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：该系统包括采样输气单元（1）、磷化氢监测装置、温湿度氧含量监测装置、吹扫单元（6）、采样排气单元（5）、PLC控制器单元（7）、人机界面单元（8）、磷化氢泄露气体采样传感器（9）和远程监控系统（10）；所述的采样输气单元（1）设置有多路连接支路分别连接至仓库的各个位置，采样输气单元（1）通过第一三通电磁阀（11-1）分别连接至磷化氢监测装置和温湿度氧含量监测装置；所述的磷化氢监测装置包括第一采样罐（2-1）、磷化氢传感器（3-1）、第一压力传感器（3-2）和第一吸气泵（4-1），第一采样罐（2-1）一端连接采样输气单元（1），另一端连接第一吸气泵（4-1），所述的第一压力传感器（3-2）、磷化氢传感器（3-1）设置在第一采样罐（2-1）上；所述的温湿度氧含量监测装置包括第二采样罐（2-3）、第二压力传感器（3-3）、温湿度传感器（3-4）、氧含量传感器（3-5）和第二吸气泵（4-2），第二采样罐（2-3）与第一采样罐（2-1）并联，第二采样罐（2-3）的一端连接采样输气单元（1），另一端连接第二吸气泵（4-2），所述的第二压力传感器（3-3）、温湿度传感器（3-4）和氧含量传感器（3-5）设置在第二采样罐（2-3）上；所述的吹扫单元（6）一端连接大气，另一端连接第二三通电磁阀（11-2），第二三通电磁阀（11-2）的另外两端分别连接至第一采样罐（2-1）和第二采样罐（2-3）；所述的采样排气单元（5）连接设置有第三三通电磁阀（11-3），第三三通电磁阀（11-3）的另外两端分别连接第一吸气泵（4-1）和第二吸气泵（4-2）；所述的第一压力传感器（3-2）、第二压力传感器（3-3）、磷化氢传感器（3-1）、温湿度传感器（3-4）、氧含量传感器（3-5）以及磷化氢泄露气体采样传感器（9）分别电连接至PLC控制器单元（7），PLC控制器单元（7）电连接至远程监控系统（10）和人机界面单元（8），PLC控制器单元（7）分别控制连接采样输气单元（1）、连接吹扫单元（6）、采样排气单元（5）、第一吸气泵（4-1）、第二吸气泵（4-2）以及第一三通电磁阀（11-1）、第二三通电磁阀（11-2）和第三三通电磁阀（11-3）。

2.根据权利要求1所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：第一采样罐（2-1）上设置有磷化氢检测罐，磷化氢检测罐的一端通过第一连接管路连接至第一采样罐，在第一连接管路上设置第一电磁阀，所述的磷化氢传感器（3-1）设置在磷化氢检测罐内，磷化氢检测罐的另一端通过第二连接管路连接至采样排气单元（5），所述的平衡微循环泵设置在第二连接管路上，并在平衡微循环泵后端设置有第二电磁阀。

3.根据权利要求1所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：第一采样罐（2-1）和\或第二采样罐（2-3）上设置有恒温控制装置，恒温控制装置包括上温度传感器、下温度传感器、第一单片机和半导体制冷片；所述的上温度传感器和下温度传感器分部设置在第一采样罐（2-1）和\或第二采样罐（2-3）的上、下部，上温度传感器和下温度传感器方便连接至第一单片机；所述的半导体制冷片紧贴设置在第一采样罐（2-1）和\或第二采样罐（2-3）的外侧；PLC控制器单元（7）内设置第一变送器，第一变送器包括第二单片机、制冷或加热控制单元和报警单元，第二单片机与第一单片机通过RS485通信接口相连接，第二单片机连接制冷或加热控制单元，制冷或加热控制单元控制连接半导体制冷片工作，所述的报警单元连接第二单片机。

4.根据权利要求3所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：半导体制冷片上设置有散热片，散热片外部设置风扇；所述的变送器包括风扇控制单元，风扇控制单元连接控制风扇工作。

5.根据权利要求1或3或4所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：第一采样罐（2-1）和\或第二采样罐（2-3）包括尼龙外壳和散热铝壳，散热铝壳设置在尼龙外壳的外圈，尼龙外壳上设置有进气口和出气口。

6.根据权利要求1所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：磷化氢传感器（3-1）连接有恒压电路，恒压电路连接供电电路，磷化氢传感器（3-1）的输出端连接有信号采集电路，信号采集电路包括电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机，电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机依次连接；PLC控制器单元（7）内设置第二变送器，第二变送器包括第四单片机、报警单元和DA模块，报警单元和DA模块分别连接至第四单片机，第四单片机与第三单片机通过RS485通信接口相连接。

7.根据权利要求6所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：第四单片机还设置有程序升级接口。

8.根据权利要求1所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：连接管路采用聚四氟乙烯管，第一采样罐（2-1）、第二采样罐（2-3）采用不锈钢罐，第一吸气泵（4-1）、第二吸气泵（4-2）采用防腐采样泵。

9.根据权利要求1所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：采样输送单元设置有16路连接支路分别连接至仓库的各个位置，16路连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元（7），16路连接支路的端部分别连接设置有进气穿板接头。

10.根据权利要求1所述的一种烟包综合工艺参数在线监测系统，其特征在于：吹扫单元（6）包括吹扫管路和吹扫电磁阀，吹扫电磁阀连接PLC控制器单元（7）。