CN109139435B - 基于蠕动泵的调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于蠕动泵的调控方法，该蠕动泵以气动人工肌肉为驱动器，包括泵盖组件、人工肌肉膨胀元件、法兰以及空气管道；所调控的控制系统包括空气压缩机、储气瓶、运动控制卡、继电器模块、比例调压阀、二位三通换向阀及压力传感器；控制系统组件的连接为从空气压缩机、储气瓶、比例调压阀、二位三通换向阀、气动人工肌肉元件到机械机构；调控时依次校验空气压缩机输出气压、储气瓶气压、控制回路气压、比例调压阀工作气压以及气动人工肌肉工作气压，并反馈检测结果。本发明的蠕动泵可以运输流质；具有自保机制，长时间工作不会损坏泵体；节省蠕动泵所占空间，便于户外使用；控制系统稳定、有序；以最优效率工作，提高生产效率。

Description

基于蠕动泵的调控方法

技术领域

本发明涉及以压缩空气作为动力源的运输等领域，具体涉及一种基于蠕动泵的调控方法。

背景技术

蠕动泵是继转子泵、离心泵、隔膜泵等之后的一种新型流体输送泵，它在医疗、医药、食品、饮料、化工、冶炼等各行业正得到广泛推广及应用。

目前能够传输流质的蠕动泵为多行业所需，如工厂的运输系统、野外和紧急情况。通常这些流质是用容积式泵和叶片泵传输的。然而，流质易与叶片泵的叶轮相碰撞从而损坏泵，而容积式泵为适应被传输流质的高压，其体积必须较大，从而导致其不便于户外应用同时也占用过多空间。

这样的新型的、体积小、易于携带的蠕动泵，目前却没有很好的控制方法，仅仅依靠上位机中的程序来控制，使得其工作效率得不到提高，甚至较为低下。

发明内容

本发明研究一种基于蠕动泵的调控方法，其逻辑清晰，可行性高，在整个控制系统中分析反馈各个重要参数，实现蠕动泵以最优工作效率工作的目标。该调控方法虽以蠕动泵为原型，但经过推演，其适用于大部分以压缩空气作为动力源的控制系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于蠕动泵的调控方法，该蠕动泵以气动人工肌肉为驱动器，包括泵盖组件、人工肌肉膨胀元件、法兰以及空气管道；所调控的控制系统包括空气压缩机、储气瓶、运动控制卡、继电器模块、比例调压阀、二位三通换向阀及压力传感器；控制系统组件的连接为从空气压缩机、储气瓶、比例调压阀、二位三通换向阀、气动人工肌肉元件到机械机构；开始调控时，自动切换至手动模式，依次校验空气压缩机输出气压、储气瓶气压、控制回路气压、比例调压阀工作气压以及气动人工肌肉工作气压，并将其检测结果反馈给相应工序。

结合该系统的控制程序，将蠕动泵实际工作效率实时反馈给上位机中的控制程序，提高该控制程序与工作系统的匹配程度。

在第一步检测气泵输入功率之前，先检测储气瓶内的气压，并以此作为初始回路气压，便于后期比较与运算。

该调控方法中的顺序，从空气压缩机输出气压、比例调压阀未工作前回路气压、比例调压阀工作后回路气压以及达到二位三通换向阀工作条件的回路气压，唯有满足上一条件达到调控值后，调控才能继续往下进行，否则将反馈至相应环节直至达到条件为止。

调控方法与控制程序是独立的，其作用对象即为控制系统；通过对蠕动泵实际工作效率这一环节的设定，当对空气压缩机输出气压、储气瓶气压、比例调压阀工作前后气压以及二位三通换向阀的工作回路气压不断调整后，却仍然达不到指定的工作效率，说明此时控制程序出现问题，并将此反馈给上位机，改进控制程序，以达到足够高的工作效率。

所述蠕动泵外壁为玻璃管道，其一端以泵盖封住，另一端呈开口状态；人工肌肉膨胀元件由膨胀性与密封性极好的橡胶管构成，各个橡胶管之间以法兰相连；人工肌肉膨胀元件内置于玻璃管道中，且周边留有空隙；泵盖的侧面设置有出水口，六根空气管道穿过泵盖分别通向六个人工肌肉膨胀元件，空气管道另一端分别与六个二位三通换向阀的出气口相接，每一个二位三通换向阀控制着对应的一个气动人工肌肉元件，使其实现充气膨胀、保持膨胀与放气复位三个工作状态。

本发明对于以气动人工肌肉作为驱动件，包括泵盖组件、人工肌肉膨胀元件、法兰以及空气管道的蠕动泵，设计了由空气压缩机、储气瓶、运动控制卡、继电器模块、比例调压阀、二位三通换向阀到气动人工肌肉等组成的控制系统，并匹配以一种全新的调控方法：依次检测空气压缩机输出压力、调压阀工作前后的回路气压、达到气动人工肌肉工作条件的回路气压等参数并将其反馈给所属工序，辅以与控制程序的反馈执行。确保对蠕动泵的控制稳定且有逻辑，实现其在最优工作效率下工作的目标。

本发明的有益效果是：

1）使得蠕动泵可以运输流质；

2）具有自保机制，长时间工作不会损坏泵体；

3）节省蠕动泵所占空间，便于户外使用；

4）控制系统稳定、有序；

5）以最优效率工作，提高了生产效率。

附图说明

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合以上附图及以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明一种基于蠕动泵的调控方法的蠕动泵内部结构图。

图2为本发明一种基于蠕动泵的调控方法的调控流程图。

图3为本发明一种基于蠕动泵的调控方法的控制系统关系图。

图4为本发明一种基于蠕动泵的调控方法所实现的六个气动人工肌肉的工作顺序图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，该蠕动泵外壁为玻璃管道5，其一端以泵盖2封住，另一端呈开口状态。人工肌肉膨胀元件4由膨胀性与密封性极好的橡胶管构成，各个橡胶管之间以法兰3相连。人工肌肉膨胀元件4内置于玻璃管道5中，且周边留有空隙。泵盖2的侧面设置有出水口，六根空气管道1穿过泵盖2分别通向六个人工肌肉膨胀元件4，空气管道另一端分别与六个二位三通换向阀的出气口相接，每一个二位三通换向阀控制着对应的一个气动人工肌肉元件，使其实现充气膨胀、保持膨胀与放气复位三个工作状态。

在本实施例中，如图2所示一种基于蠕动泵的调控方法： 第一步检测空气压缩机输出气压及储气瓶内的气压，并以此作为初始回路气压；判断气泵输入功率是否在正常范围内，若不是则需调节，若满足等待储气瓶气压达到指定值，比例调压阀开始工作，此时进气速度降低；下一步判断回路中的已稳定的气压是否可以保证气动人工肌肉正常工作，若不能则需调节空气压缩机阀门以改变输出气压，若是则由运动控制卡调用程序对继电器模块进行控制，根据公式计算蠕动泵实际工作效率，若不是最优，则返回最开始的调节空气压缩机阀门的步骤，直至效率达到最优。在此过程中，若不论如何调节输入功率却仍然达不到最优效率，说明此时控制程序出现问题，并将此反馈给上位机，改善控制程序，以达到最优效率。

如图3所示，该电气控制系统利用VB程序的运行来进行分节控制，上位机与运动控制卡相连，在控制回路中加入比例调压阀以及储气瓶，以保证给系统提供稳定的气压，同时接入六个二位三通换向阀，用继电器集成模板的十二路信号对各个二位三通换向阀两端的线圈分别通电与断电，实现对六个气动人工肌肉的充气膨胀、保持膨胀与放气复位三个工作状态的控制。在经过调试之后切入全自动模式。六个气动人工肌肉的工作顺序如图4所示：第一步，给最下面的第一节气动人工肌肉单元充气0.9s，该气动人工肌肉单元逐渐膨胀直至封住玻璃管道，并让它保持该膨胀状态0.9s，以封住管道防止液体回流。第二步，在给第一节气动人工肌肉单元充气0.9s结束时，就给其上面的第二节气动人工肌肉单元充气0.9s，使得该气动人工肌肉单元逐渐膨胀直至封住玻璃管道，接着，让它保持0.9s的膨胀状态，在第二节气动人工肌肉单元膨胀过程中，由于下面的一个膨胀节阻止回流，液体逐渐向着蠕动泵的出口方向流动。第三步，在给第二节气动人工肌肉单元充气0.9s结束时，给最下面的第一节气动人工肌肉单元放气0.6s，同时给其上面的第三节气动人工肌肉单元充气0.9s，使得该气动人工肌肉单元逐渐膨胀直至封住玻璃管道，接着，让它保持0.9s的膨胀状态，在第三节气动人工肌肉单元膨胀过程中，由于下面的第二个气动人工肌肉单元保持膨胀，封住玻璃管道阻止回流，液体继续向着蠕动泵的出口方向流动。给最下面的第一节气动人工肌肉单元放气使其收缩时，液体就会被吸入与膨胀节相同体积的真空中。第四步，在给第三节气动人工肌肉单元充气0.9s结束时，给其下面的第二节气动人工肌肉单元放气0.6s，同时给其上面的第四节气动人工肌肉单元充气0.9s，使得该气动人工肌肉单元逐渐膨胀直至封住玻璃管道，接着，让它保持0.9s的膨胀状态，在第四节气动人工肌肉单元膨胀过程中，由于下面的第三个膨胀节封住玻璃管道阻止回流，液体继续向着蠕动泵的出口方向流动。给最下面的第二节气动人工肌肉单元放气使其收缩时，液体又会被吸入与膨胀节相同体积的真空中。第五步、第六步如此类推。最后，第六节气动人工肌肉单元先膨胀后保持时，第五节气动人工肌肉单元开始收缩，最下面的第一节气动人工肌肉单元再次开始充气膨胀并保持，六个气动人工肌肉进入下一个工作循环，蠕动泵就可以持续不断地输送流体。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于蠕动泵的调控方法，其特征在于：该蠕动泵以气动人工肌肉为驱动器，包括泵盖组件、人工肌肉膨胀元件、法兰以及空气管道；所调控的控制系统包括空气压缩机、储气瓶、运动控制卡、继电器模块、比例调压阀、二位三通换向阀及压力传感器；控制系统组件的连接为从空气压缩机、储气瓶、比例调压阀、二位三通换向阀、气动人工肌肉元件到机械机构；开始调控时，自动切换至手动模式，依次校验空气压缩机输出气压、储气瓶气压、控制回路气压、比例调压阀工作气压以及气动人工肌肉工作气压，并将其检测结果反馈给相应工序；

该调控方法中的顺序，从空气压缩机输出气压、比例调压阀未工作前回路气压、比例调压阀工作后回路气压以及达到二位三通换向阀工作条件的回路气压，唯有满足上一条件达到调控值后，调控才能继续往下进行，否则将反馈至相应环节直至达到条件为止；

调控方法与控制程序是独立的，其作用对象即为控制系统；通过对蠕动泵实际工作效率这一环节的设定，当对空气压缩机输出气压、储气瓶气压、比例调压阀工作前后气压以及二位三通换向阀的工作回路气压不断调整后，却仍然达不到指定的工作效率，说明此时控制程序出现问题，并将此反馈给上位机，改进控制程序，以达到足够高的工作效率；

调控方法：第一步检测空气压缩机输出气压及储气瓶内的气压，并以此作为初始回路气压；判断气泵输入功率是否在正常范围内，若不是则需调节，若满足等待储气瓶气压达到指定值，比例调压阀开始工作，此时进气速度降低；下一步判断回路中的已稳定的气压是否可以保证气动人工肌肉正常工作，若不能则需调节空气压缩机阀门以改变输出气压，若是则由运动控制卡调用程序对继电器模块进行控制，根据公式计算蠕动泵实际工作效率，若不是最优，则返回最开始的调节空气压缩机阀门的步骤，直至效率达到最优；在此过程中，若不论如何调节输入功率却仍然达不到最优效率，说明此时控制程序出现问题，并将此反馈给上位机，改善控制程序，以达到最优效率；

所述蠕动泵外壁为玻璃管道，其一端以泵盖封住，另一端呈开口状态；人工肌肉膨胀元件由膨胀性与密封性极好的橡胶管构成，各个橡胶管之间以法兰相连；人工肌肉膨胀元件内置于玻璃管道中，且周边留有空隙；泵盖的侧面设置有出水口，六根空气管道的一端穿过泵盖分别通向六个人工肌肉膨胀元件，空气管道另一端分别与六个二位三通换向阀的出气口相接，每一个二位三通换向阀控制着对应的一个气动人工肌肉元件，使其实现充气膨胀、保持膨胀与放气复位三个工作状态。

2.根据权利要求1所述的基于蠕动泵的调控方法，其特征在于：结合该系统的控制程序，将蠕动泵实际工作效率实时反馈给上位机中的控制程序，提高该控制程序与工作系统的匹配程度。

3.根据权利要求1所述的基于蠕动泵的调控方法，其特征在于：在第一步检测气泵输入功率之前，先检测储气瓶内的气压，并以此作为初始回路气压，便于后期比较与运算。