CN109253942A - 恒温恒湿称重设备及基于其的采样烟尘的称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温恒湿称重设备及基于其的采样烟尘的称重方法，恒温恒湿称重设备包括恒温恒湿称重箱和PLC控制器，恒温恒湿称重箱内设置有天平、温度传感器、湿度传感器、转台和机械手，其中，沿所述转台的周向均布有n个用于放置空膜或尘膜的工装，PLC控制器分别与温度传感器、湿度传感器和天平信号连接，且适用于读取温度传感器实时采集的温度值、湿度传感器实时采集的湿度值和天平实时称取的重量值，并保存、分析。本发明的恒温恒湿称重设备可以在空膜或尘膜称重的过程做到不需要打开恒温恒湿称重箱，有效保证称重环境，还可以最大限度地避免称重过程及对滤膜的有效性判断出现失误，且减少人工参与度及工人的工作强度。

Description

恒温恒湿称重设备及基于其的采样烟尘的称重方法

技术领域

本发明涉及一种恒温恒湿称重设备及基于其的采样烟尘的称重方法，涉及环境监测技术领域。

背景技术

重量法是一种常用的空气中颗粒物浓度的测定方法，重量法就是将滤膜在取样前后的重量做比较分析，得出该区域空气中颗粒物浓度值，其中的关键步骤是对滤膜的称重及称重结果的有效性判断，根据采样前后滤膜的质量差和累计采样体积，计算出颗粒物的浓度。对滤膜称重的过程，持续时间很长，对环境的要求也特别高，需要检测大量的数据，目前主要是靠人工值守，人工记录数据，滤膜的称重对人工的依赖性很大，工作量巨大，工人在值守和记录的过程中，存在着出错的可能，不易追溯，导致称重无效，且在将滤膜放至转台的过程中，也是靠人工直接放置，容易出现滤膜与工装的对应关系前后不一致的情况，且人工放置也比较麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种恒温恒湿称重设备，它可以在空膜或尘膜称重的过程做到不需要打开恒温恒湿称重箱，有效保证称重环境，还可以最大限度地避免称重过程及对滤膜的有效性判断出现失误，且减少人工参与度及工人的工作强度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种恒温恒湿称重设备，它包括：

恒温恒湿称重箱，其内设置有天平、温度传感器、湿度传感器、转台和机械手，其中，沿所述转台的周向均布有n个用于放置空膜或尘膜的工装；

PLC控制器，其分别与温度传感器、湿度传感器和天平信号连接，且适用于读取温度传感器实时采集的温度值、湿度传感器实时采集的湿度值和天平实时称取的重量值，并保存、分析。

本发明还提供了一种基于恒温恒湿称重设备的采样烟尘的称重方法，方法步骤中包含：

步骤S1、准备n个空膜并按顺序编号，每个工装内放入一个空膜，n个空膜自初始工装起沿转台的周向按编号顺序依次排列；

步骤S2、恒温恒湿至少24H，机械手将n个空膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第一次称重，等待至少1H，机械手再将n个空膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第二次称重，天平每次对每个空膜称重时，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，并存储；

其中，机械手将称重后的空膜搬回工装后，再将下一空膜自工装搬至天平称重，每个空膜第一次的重量值记为G11，第二次的重量值记为G12，两次称重的平均重量值记为记为G1；

步骤S3、待恒温恒湿箱内温度达到常温，将n个空膜进行烟尘取样，变为尘膜，并放入原对应的工装中；

步骤S4、恒温恒湿至少24H，机械手将n个尘膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第一次称重，等待至少1H，机械手再将n个尘膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第二次称重，天平每次对每个尘膜称重时，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，并存储；

其中，机械手将称重后的尘膜搬回工装后，再将下一尘膜自工装搬至天平称重，每个尘膜第一次的重量值记为G21，第二次的重量值记为G22，两次称重的平均重量值记为记为G2；

步骤S5、PLC控制器根据每个空膜两次称重时的温度值、湿度值及每个空膜G11与G12的差值的绝对值判断该空膜是否“OK”；

并在空膜“OK”时，根据“OK”空膜所对应的尘膜两次称重时的温度值、湿度值、每个尘膜G21与G22的差值的绝对值及G2与G1的差值判断尘膜是否“OK”，如果“OK”，则用于计算烟尘重量值。

步骤S6、待恒温恒湿称重箱内的温度达到常温，取出尘膜。

进一步为了方便追溯数据，及人为判断数据，并保证PLC控制器在天平称取的重量值稳定后再读取数据，所述恒温恒湿称重设备还包括电脑终端，所述电脑终端与所述PLC控制器信号连接；其中，

步骤S2中，天平每次对每个空膜称重时，待天平的重量值稳定后，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值，储存并写入电脑终端；

步骤S4中，天平每次对每个空膜称重时，待天平的重量值稳定后，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值，储存并写入电脑终端。

进一步为了方便追溯采集数据的时间，PLC控制器还将其每次读取天平重量值时的日期和时间写入电脑终端。

进一步为了更好地保证称重环境，所述恒温恒湿称重设备内，在天平的周向设置有玻璃罩，所述玻璃罩具有推拉门；其中，

步骤S2及步骤S4中，机械手每次将空膜或尘膜自工装搬至开平后，机械手还关闭玻璃门；机械手每次将空膜自天平搬回工装前，机械手还打开玻璃门。

进一步，步骤S1中包含：

S11、准备n个空膜并按顺序编号；

S12、手动放置第一个空膜至天平，机械手将第一个空膜由天平搬至初始工装，转台进给360/n度，再手动放置第二个空膜至天平，机械手将第二个空膜由天平搬至初始工装，工装再次进给360/n度，再手动放置第三个空膜，如此循环，直至机械手将n个空膜全部搬至工装。

进一步，步骤S6中包含：

步骤S61、待恒温恒湿称重箱内的温度达到常温；

步骤S62、机械手将第一个尘膜由工装搬至天平，手动取出天平上的尘膜，转台进给360/n，度，机械手将第二个尘膜由工装搬至天平，手动取出天平上的尘膜，转台再进给360/n度，如此循环，直至将n个尘膜全部取出。

进一步，步骤S5中，当某个空膜称量时的温度在14℃～31℃之间、称重时的湿度在45％RH～55％RH之间，且G11与G12差值的绝对值≤0.20mg时，PLC控制器判断该空膜“OK”，否则判断该空膜“NG”；

当某个“OK”空膜所对应的尘膜称重时的温度在14℃～31℃之间、称重时的湿度在45％RH～55％RH之间、G21与G22的差值的绝对值≤0.20mg，且G2与G1的差值≥1mg时，PLC控制器判断该尘膜“OK”，否则判断该尘膜“NG”。

进一步为了防止因称重失误而出现误判，步骤S5中还包括，当PLC控制器判断尘膜“NG”时，对判断“NG”的尘膜恒温恒湿至少24H后，进行第二轮二次称重，并判断尘膜是否“OK”，如果判断“OK”，则用于计算烟尘重量值，如果再次判断“NG”，则对再次判断“NG”的尘膜恒温恒湿至少24H后进行第三轮二次称重，并判断尘膜是否“OK”，如果判断“OK”，则用于计算烟尘重量值，如果再次判断“NG”则报废处理。

进一步，步骤S2及步骤S4中，对n个空膜或尘膜进行第一次或第二次称重的过程中，机械手将第一个空膜或尘膜由初始工装搬至天平称重，PLC控制器读取第一个空膜或尘膜称重时，温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，机械手将第一个空膜或尘膜由天平搬至工装，工装进给360/n度，机械手再将第二个空膜或尘膜由工装搬至天平称重，如此循环，直至完成对n个空膜或尘膜的称重。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以在空膜或尘膜称重的过程做到不需要打开恒温恒湿称重箱，有效保证称重环境，进而保证称重的精确度和准确度；

2、本发明通过PLC控制器读取重量值、温度值和湿度值，并自动判断尘膜是否可用于计算烟尘重量值，减小了滤膜称重对人工的依赖性，免去了人工值守、人工记录数据及人工判断的麻烦，也避免工人出错，最大限度地保证称重的有效性；

3、在对采样烟尘称重的过程中，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，可保证保证PLC控制器在天平称取的重量值稳定后再读取数据，保证了称重的准确性，PLC控制器还将数据写入电脑终端，便于数据的追溯及人为判断；

4、每轮称重都称取两次，且基于尘膜的第一轮称重结果判断尘膜“NG”后，再对尘膜进行第二轮、甚至第三轮称重，有效地防止因称重失误而导致对尘膜是否“OK”出现误判；

5、在往工装放置滤膜或者自工装取滤膜的过程中，都是以天平为中转，依赖机械手完成的，既方便滤膜的取放，又可很好地保证滤膜与工装的对应关系始终一致，避免称重无效。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

一种恒温恒湿称重设备，它包括：

恒温恒湿称重箱，其内设置有天平、温度传感器、湿度传感器、转台和机械手，其中，沿所述转台的周向均布有n个用于放置空膜或尘膜的工装；

PLC控制器，其分别与温度传感器、湿度传感器和天平信号连接，且适用于读取温度传感器实时采集的温度值、湿度传感器实时采集的湿度值和天平实时称取的重量值，并保存、分析。

实施例二

一种基于恒温恒湿称重设备的采样烟尘的称重方法，方法步骤中包含：

步骤S1、准备n个空膜并按顺序编号，每个工装内放入一个空膜，n个空膜自初始工装起沿转台的周向按编号顺序依次排列；

步骤S2、恒温恒湿24H，机械手将n个空膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第一次称重，等待1H，机械手再将n个空膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第二次称重，天平每次对每个空膜称重时，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，并存储；

其中，机械手将称重后的空膜搬回工装后，再将下一空膜自工装搬至天平称重，每个空膜第一次的重量值记为G11，第二次的重量值记为G12，两次称重的平均重量值记为记为G1；

步骤S3、待恒温恒湿箱内温度达到常温，将n个空膜进行烟尘取样，变为尘膜，并放入原对应的工装中；

步骤S4、恒温恒湿24H，机械手将n个尘膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第一次称重，等待1H，机械手再将n个尘膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第二次称重，天平每次对每个尘膜称重时，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，并存储；

其中，机械手将称重后的尘膜搬回工装后，再将下一尘膜自工装搬至天平称重，每个尘膜第一次的重量值记为G21，第二次的重量值记为G22，两次称重的平均重量值记为记为G2；

步骤S5、PLC控制器根据每个空膜两次称重时的温度值、湿度值及每个空膜G11与G12的差值的绝对值判断该空膜是否“OK”；

并在空膜“OK”时，根据“OK”空膜所对应的尘膜两次称重时的温度值、湿度值、每个尘膜G21与G22的差值的绝对值及G2与G1的差值判断尘膜是否“OK”，如果“OK”，则用于计算烟尘重量值。

步骤S6、待恒温恒湿称重箱内的温度达到常温，取出尘膜。

为了方便追溯数据，及人为判断数据，并保证PLC控制器在天平称取的重量值稳定后再读取数据，所述恒温恒湿称重设备还包括电脑终端，所述电脑终端与所述PLC控制器信号连接；其中，

步骤S2中，天平每次对每个空膜称重时，待天平的重量值稳定后，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值，储存并写入电脑终端；

步骤S4中，天平每次对每个空膜称重时，待天平的重量值稳定后，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值，储存并写入电脑终端。

为了方便追溯采集数据的时间，PLC控制器还将其每次读取天平重量值时的日期和时间写入电脑终端。

为了更好地保证称重环境，所述恒温恒湿称重设备内，在天平的周向设置有玻璃罩，所述玻璃罩具有推拉门；其中，

步骤S2及步骤S4中，机械手每次将空膜或尘膜自工装搬至开平后，机械手还关闭玻璃门；机械手每次将空膜自天平搬回工装前，机械手还打开玻璃门。

步骤S1中包含：

S11、准备n个空膜并按顺序编号；

S12、手动放置第一个空膜至天平，机械手将第一个空膜由天平搬至初始工装，转台进给360/n度，再手动放置第二个空膜至天平，机械手将第二个空膜由天平搬至初始工装，工装再次进给360/n度，再手动放置第三个空膜，如此循环，直至机械手将n个空膜全部搬至工装。

步骤S6中包含：

步骤S61、待恒温恒湿称重箱内的温度达到常温；

步骤S62、机械手将第一个尘膜由工装搬至天平，手动取出天平上的尘膜，转台进给360/n，度，机械手将第二个尘膜由工装搬至天平，手动取出天平上的尘膜，转台再进给360/n度，如此循环，直至将n个尘膜全部取出。

步骤S5中，当某个空膜称量时的温度在14℃～31℃之间、称重时的湿度在45％RH～55％RH之间，且G11与G12差值的绝对值≤0.20mg时，PLC控制器判断该空膜“OK”，否则判断该空膜“NG”；

当某个“OK”空膜所对应的尘膜称重时的温度在14℃～31℃之间、称重时的湿度在45％RH～55％RH之间、G21与G22的差值的绝对值≤0.20mg，且G2与G1的差值≥1mg时，PLC控制器判断该尘膜“OK”，否则判断该尘膜“NG”。

为了防止因称重失误而出现误判，步骤S5中还包括，当PLC控制器判断尘膜“NG”时，对判断“NG”的尘膜恒温恒湿24H后，进行第二轮二次称重，并判断尘膜是否“OK”，如果判断“OK”，则用于计算烟尘重量值，如果再次判断“NG”，则对再次判断“NG”的尘膜恒温恒湿24H后进行第三轮二次称重，并判断尘膜是否“OK”，如果判断“OK”，则用于计算烟尘重量值，如果再次判断“NG”则报废处理。

步骤S2及步骤S4中，对n个空膜或尘膜进行第一次或第二次称重的过程中，机械手将第一个空膜或尘膜由初始工装搬至天平称重，PLC控制器读取第一个空膜或尘膜称重时，温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，机械手将第一个空膜或尘膜由天平搬至工装，工装进给360/n度，机械手再将第二个空膜或尘膜由工装搬至天平称重，如此循环，直至完成对n个空膜或尘膜的称重。

本发明的工作原理如下：

本发明可以在空膜或尘膜称重的过程做到不需要打开恒温恒湿称重箱，有效保证称重环境，进而保证称重的精确度和准确度；本发明通过PLC控制器读取重量值、温度值和湿度值，并自动判断尘膜是否可用于计算烟尘重量值，减小了滤膜称重对人工的依赖性，免去了人工值守、人工记录数据及人工判断的麻烦，也避免工人出错，最大限度地保证称重的有效性；在对采样烟尘称重的过程中，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，可保证保证PLC控制器在天平称取的重量值稳定后再读取数据，保证了称重的准确性，PLC控制器还将数据写入电脑终端，便于数据的追溯及人为判断；每轮称重都称取两次，且基于尘膜的第一轮称重结果判断尘膜“NG”后，再对尘膜进行第二轮、甚至第三轮称重，有效地防止因称重失误而导致对尘膜是否“OK”出现误判；在往工装放置滤膜或者自工装取滤膜的过程中，都是以天平为中转，依赖机械手完成的，既方便滤膜的取放，又可很好地保证滤膜与工装的对应关系始终一致，避免称重无效。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种恒温恒湿称重设备，其特征在于，它包括：

恒温恒湿称重箱，其内设置有天平、温度传感器、湿度传感器、转台和机械手，其中，沿所述转台的周向均布有n个用于放置空膜或尘膜的工装；

PLC控制器，其分别与温度传感器、湿度传感器和天平信号连接，且适用于读取温度传感器实时采集的温度值、湿度传感器实时采集的湿度值和天平实时称取的重量值，并保存、分析。

2.一种采样烟尘的称重方法，其特征在于：其基于恒温恒湿箱称重设备，方法步骤中包含：

步骤S1、准备n个空膜并按顺序编号，每个工装内放入一个空膜，n个空膜自初始工装起沿转台的周向按编号顺序依次排列；

步骤S2、恒温恒湿至少24H，机械手将n个空膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第一次称重，等待至少1H，机械手再将n个空膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第二次称重，天平每次对每个空膜称重时，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，并存储；

其中，机械手将称重后的空膜搬回工装后，再将下一空膜自工装搬至天平称重，每个空膜第一次的重量值记为G11，第二次的重量值记为G12，两次称重的平均重量值记为记为G1；

步骤S3、待恒温恒湿箱内温度达到常温，将n个空膜进行烟尘取样，变为尘膜，并放入原对应的工装中；

步骤S4、恒温恒湿至少24H，机械手将n个尘膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第一次称重，等待至少1H，机械手再将n个尘膜自工装按编号顺序依次搬至天平进行第二次称重，天平每次对每个尘膜称重时，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，并存储；

其中，机械手将称重后的尘膜搬回工装后，再将下一尘膜自工装搬至天平称重，每个尘膜第一次的重量值记为G21，第二次的重量值记为G22，两次称重的平均重量值记为记为G2；

步骤S5、PLC控制器根据每个空膜两次称重时的温度值、湿度值及每个空膜G11与G12的差值的绝对值判断该空膜是否“OK”；

并在空膜“OK”时，根据“OK”空膜所对应的尘膜两次称重时的温度值、湿度值、每个尘膜G21与G22的差值的绝对值及G2与G1的差值判断尘膜是否“OK”，如果“OK”，则用于计算烟尘重量值。

步骤S6、待恒温恒湿称重箱内的温度达到常温，取出尘膜。

3.根据权利要求2所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于：所述恒温恒湿称重设备还包括电脑终端，所述电脑终端与所述PLC控制器信号连接；其中，

步骤S2中，天平每次对每个空膜称重时，待天平的重量值稳定后，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值，储存并写入电脑终端；

步骤S4中，天平每次对每个空膜称重时，待天平的重量值稳定后，通过电脑终端向PLC控制器发出读取命令，PLC控制器读取温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值，储存并写入电脑终端。

4.根据权利要求3所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于：PLC控制器还将其每次读取天平重量值时的日期和时间写入电脑终端。

5.根据权利要求2所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于：所述恒温恒湿称重设备内，在天平的周向设置有玻璃罩，所述玻璃罩具有推拉门；其中，

步骤S2及步骤S4中，机械手每次将空膜或尘膜自工装搬至开平后，机械手还关闭玻璃门；机械手每次将空膜自天平搬回工装前，机械手还打开玻璃门。

6.根据权利要求2所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于，步骤S1中包含：

S11、准备n个空膜并按顺序编号；

S12、手动放置第一个空膜至天平，机械手将第一个空膜由天平搬至初始工装，转台进给360/n度，再手动放置第二个空膜至天平，机械手将第二个空膜由天平搬至初始工装，工装再次进给360/n度，再手动放置第三个空膜，如此循环，直至机械手将n个空膜全部搬至工装。

7.根据权利要求2所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于：步骤S6中包含：

步骤S61、待恒温恒湿称重箱内的温度达到常温；

步骤S62、机械手将第一个尘膜由工装搬至天平，手动取出天平上的尘膜，转台进给360/n，度，机械手将第二个尘膜由工装搬至天平，手动取出天平上的尘膜，转台再进给360/n度，如此循环，直至将n个尘膜全部取出。

8.根据权利要求2所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于：步骤S5中，当某个空膜称量时的温度在14℃～31℃之间、称重时的湿度在45％RH～55％RH之间，且G11与G12差值的绝对值≤0.20mg时，PLC控制器判断该空膜“OK”，否则判断该空膜“NG”；

当某个“OK”空膜所对应的尘膜称重时的温度在14℃～31℃之间、称重时的湿度在45％RH～55％RH之间、G21与G22的差值的绝对值≤0.20mg，且G2与G1的差值≥1mg时，PLC控制器判断该尘膜“OK”，否则判断该尘膜“NG”。

9.根据权利要求2所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于：步骤S5中还包括，当PLC控制器判断尘膜“NG”时，对判断“NG”的尘膜恒温恒湿至少24H后，进行第二轮二次称重，并判断尘膜是否“OK”，如果判断“OK”，则用于计算烟尘重量值，如果再次判断“NG”，则对再次判断“NG”的尘膜恒温恒湿至少24H后进行第三轮二次称重，并判断尘膜是否“OK”，如果判断“OK”，则用于计算烟尘重量值，如果再次判断“NG”则报废处理。

10.根据权利要求2所述的采样烟尘的称重方法，其特征在于：

步骤S2及步骤S4中，对n个空膜或尘膜进行第一次或第二次称重的过程中，机械手将第一个空膜或尘膜由初始工装搬至天平称重，PLC控制器读取第一个空膜或尘膜称重时，温度传感器实时检测的温度值、湿度传感器实时检测的湿度值及天平实时称取的重量值，机械手将第一个空膜或尘膜由天平搬至工装，工装进给360/n度，机械手再将第二个空膜或尘膜由工装搬至天平称重，如此循环，直至完成对n个空膜或尘膜的称重。