CN110201417A - 一种浸出器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浸出器及其控制方法。浸出器中，浸出器主体配置成提取生物物料；传动轴设置在所述浸出器主体以传送动力；速度传感器设在所述传动轴以测量速度数据，液压马达动力连接所述传动轴以输出动力，液压油箱包括液体连通所述液压马达的液压油泵，所述液压油箱、高压管、低压管和所述液压马达形成液压油路；测量压力数据的所述压力传感器设在所述液压油泵和液压马达之间的高压管，气动溢流调节阀连接在压力传感器和液压马达之间的高压管以调节压力；流量调节阀，其接在气动溢流调节阀和液压马达之间的所述高压管以调节流量，控制单元一端数据连接所述速度传感器和压力传感器，另一端连接气动溢流调节阀和流量调节阀。

Description

一种浸出器及其控制方法

技术领域

本发明属于生物提取技术领域，特别涉及一种浸出器及其控制方法。

背景技术

在生物提取领域，浸出器作为生产工艺的核心设备，其速度的稳定性直接影响着物料的提取效果，由于其工艺特性要求设备传动速度慢，动力足，传统的动力来源于电机带动齿轮运转，巨大的减速比造成减速齿轮设计比较庞大，占用大量空间且不方便维护；液压马达是液压系统的一种执行元件，它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能(转矩和转速)，其占用空间小，成本低，方便维护是它的特点。

目前液压马达在控制速度稳定性方面主要依靠机械结构，机械结构相对比较复杂，不方便维护且维修成本高；液压马达结合浸出器使用，对于浸出器的调速稳定性要求较高，目前还未有很好的办法解决该问题。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本发明提供一种浸出器，浸出器包括，

浸出器主体，其配置成提取生物物料；

传动轴，其设置在所述浸出器主体以传送动力；

速度传感器，其设在所述传动轴以测量速度数据，

液压马达，其动力连接所述传动轴以输出动力，

液压油箱，其包括液体连通所述液压马达的液压油泵，所述液压油箱、高压管、低压管和所述液压马达形成液压油路；

压力传感器，测量压力数据的所述压力传感器设在所述液压油泵和液压马达之间的高压管，

气动溢流调节阀，其连接在压力传感器和液压马达之间的高压管以调节压力；

流量调节阀，其连接在气动溢流调节阀和液压马达之间的所述高压管以调节流量，

控制单元，其一端数据连接所述速度传感器和压力传感器，另一端连接气动溢流调节阀和流量调节阀，其中，

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元调节所述气动溢流调节阀，

响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元调节所述流量调节阀。

所述的浸出器中，所述控制单元包括，

采集单元，其数据连接所述速度传感器和压力传感器以采集速度数据和压力数据，

处理单元，其连接所述采集单元并基于速度数据和压力数据生成调节指令，其中

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，处理单元生成第一调节指令并发送到所述气动溢流调节阀，

响应于所述速度数据超过预定速度阈值，处理单元生成第二调节指令并发送到所述流量调节阀。

所述的浸出器中，所述控制单元包括IO模块和PID模块，所述PID模块包括比例单元P、积分单元I和微分单元D，其中，控制单元通过IO模块采集压力数据和速度数据，PID运算分析所述压力数据和速度数据并生成调节指令，所述调节指令经由IO 模块输出控制气动溢流调节阀和流量调节阀的开度大小。

所述的浸出器中，所述浸出器包括两台液压马达，每台液压马达液体连通高压管和低压管，液压油路中，经由液压油泵泵送的液体通过高压管流向液压马达，再通过低压管流回液压油箱。

所述的浸出器中，所述速度传感器为安装于传动轴的码盘，压力传感器发送4-20ma 信号到IO模块。

所述的浸出器中，所述传动轴两端分别通过轴承支撑于浸出器主体，所述传动轴均匀间隔设有多个拨杆，所述拨杆设有垂直于拨杆轴线的桨叶。

所述的浸出器中，处理单元包括单片机、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，处理单元包括存储单元，存储单元包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

所述的浸出器中，控制单元包括显示信息的柔性触摸屏和无线通信设备，所述无线通信设备至少包括无线局域网通信设备和/或移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括2G无线通信芯片、 3G无线通信芯片、4G无线通信芯片和/或5G无线通信芯片。

所述的浸出器中，所述浸出器主体包括环形浸出器或平转浸出器。

根据本发明的另一方面，一种根据所述的浸出器的控制方法包括以下步骤：

液压油泵经由液压油路泵送液体到液压马达，液压马达驱动传动轴以传送动力至浸出器主体；

速度传感器测量所述传动轴转速以获得浸出器主体运行的速度数据，压力传感器测量高压管的压力以获得液压油路的压力数据；

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元调节所述气动溢流调节阀以调节液压油路压力，响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元调节所述流量调节阀以调节浸出器主体运行速度。

所述的控制方法中，响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元经由PID运算分析所述压力数据，控制单元调节所述气动溢流调节阀以比例调节液压油路压力，响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元经由PID运算分析所述速度数据，控制单元调节所述流量调节阀以比例调节浸出器主体运行速度。

所述的控制方法中，所述压力数据和速度数据以及气动溢流调节阀和流量调节阀的开度经由柔性触摸屏实时显示

本发明的技术效果如下：

本发明的浸出器可以有效提高浸出器的调速稳定性，压力传感器设在高压管上，通过调节所述气动溢流调节阀来稳定压力，通过调节流量调节阀控制浸出器速度，由于压力和速度分别控制，解决了在调节浸出器速度时，压力和流量互相干扰影响速度稳定性的问题，显著提高了浸出器运行速度的稳定性。

附图说明

图1为本发明一个实施方式的浸出器的结构示意图。

图2为本发明浸出器的控制方法的步骤示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

具体而言，如图1所示，浸出器包括，

浸出器主体1，其配置成提取生物物料；

传动轴11，其设置在所述浸出器主体1以传送动力；

速度传感器3，其设在所述传动轴11以测量速度数据，

液压马达2，其动力连接所述传动轴11以输出动力，

液压油箱10，其包括液体连通所述液压马达2的液压油泵9，所述液压油箱10、高压管4、低压管5和所述液压马达2形成液压油路；

压力传感器8，测量压力数据的所述压力传感器8设在所述液压油泵9和液压马达2之间的高压管4，

气动溢流调节阀7，其连接在压力传感器8和液压马达2之间的高压管4以调节压力；

流量调节阀6，其连接在气动溢流调节阀7和液压马达2之间的所述高压管4以调节流量，

控制单元12，其一端数据连接所述速度传感器3和压力传感器8，另一端连接气动溢流调节阀7和流量调节阀6，其中，

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元12调节所述气动溢流调节阀7，

响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元12调节所述流量调节阀6。

为了进一步理解本发明，如图1所示，在一个实施例中，浸出器1动力由液压马达2提供，浸出器1两端各有一台液压马达2，每台液压马达2链接着液压站的高压管 4和低压管5，油路通过高压管4流向液压马达2，再通过低压管5流回液压油箱10；所述液压马达2控制的传动轴上安装码盘3，码盘3可以将浸出器的运行速度反馈到 PLC控制系统内。所述液压站由高压管4、低压管5、流量调节阀6、气动溢流调节阀7、压力传感器8、液压油泵9、液压油箱10组成；所述液压站上的液压油泵9正常运转后，液压油箱10中的液压油开始循环，给整个液压系统提供压力；所述压力传感器8 安装在高压管4上，输出4-20ma信号给自控系统中的IO模块，所述CPU通过采集来的压力信号与设定压力作对比，通过程序内PID功能块及IO模块控制气动溢流调节阀，来保证高压管4内压力的稳定。所述码盘3可以将浸出器的运行速度反馈到PLC控制系统内，与设定浸出器速度进行对比，通过程序内PID功能块及IO模块控制流量调节阀开度大小，来稳定浸出器运行速度。

在一个实施例中，所述PID功能块是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，集成与PLC内部，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成；所述自控系统通过 IO模块采集压力和速度信号，通过PLC主机进行PID运算分析，再由IO模块输出控制气动溢流调节阀7和流量调节阀6的开度大小，来纠正设定值与实际值的偏差。

所述的浸出器的优选实施例中，所述控制单元12包括，

采集单元，其数据连接所述速度传感器3和压力传感器8以采集速度数据和压力数据，

处理单元，其连接所述采集单元并基于速度数据和压力数据生成调节指令，其中，

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，处理单元生成第一调节指令并发送到所述气动溢流调节阀7，

响应于所述速度数据超过预定速度阈值，处理单元生成第二调节指令并发送到所述流量调节阀6。

所述的浸出器的优选实施例中，所述控制单元12包括IO模块和PID模块，所述 PID模块包括比例单元P、积分单元I和微分单元D，其中，控制单元12通过IO模块采集压力数据和速度数据，PID运算分析所述压力数据和速度数据并生成调节指令，所述调节指令经由IO模块输出控制气动溢流调节阀7和流量调节阀6的开度大小。

所述的浸出器的优选实施例中，所述浸出器包括两台液压马达2，每台液压马达2液体连通高压管4和低压管5，液压油路中，经由液压油泵9泵送的液体通过高压管4 流向液压马达2，再通过低压管5流回液压油箱10。

所述的浸出器的优选实施例中，所述速度传感器3为安装于传动轴11的码盘，压力传感器8发送4-20ma信号到IO模块。

所述的浸出器的优选实施例中，所述传动轴11两端分别通过轴承支撑于浸出器主体1，所述传动轴11均匀间隔设有多个拨杆，所述拨杆设有垂直于拨杆轴线的桨叶。

所述的浸出器的优选实施例中，处理单元包括单片机、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，处理单元包括存储单元，存储单元包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

所述的浸出器的优选实施例中，控制单元12包括显示信息的柔性触摸屏和无线通信设备，所述无线通信设备至少包括无线局域网通信设备和/或移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括 2G无线通信芯片、3G无线通信芯片、4G无线通信芯片和/或5G无线通信芯片。

所述的浸出器的优选实施例中，所述浸出器主体1包括环形浸出器或平转浸出器。

一个实施例中，流量调节阀通过PID调节控制浸出器速度，由于压力和速度分别控制，解决了在调节浸出器速度时，压力和流量互相干扰影响速度稳定性的问题。

一个实施例中，所述浸出器动力由液压马达提供，所述液压马达控制的传动轴上安装码盘，码盘可以将浸出器的运行速度反馈到PLC控制系统内。

一个实施例中，液压站由高压管、低压管、流量调节阀、气动溢流调节阀、压力传感器、液压油泵、液压油箱组成；所述自控系统由PLC及配套IO模块组成。所述液压站上的液压油泵正常运转后，液压油箱中的液压油开始循环，给整个液压系统提供压力；所述压力传感器安装在高压管上，输出4-20ma信号给自控系统中的IO模块，所述CPU通过采集来的压力信号与设定压力作对比，通过程序内PID功能块及IO模块控制气动溢流调节阀，来保证高压管内压力的稳定。所述码盘可以将浸出器的运行速度反馈到PLC控制系统内，与设定浸出器速度进行对比，通过程序内PID功能块及IO 模块控制流量调节阀开度大小，来稳定浸出器运行速度。

一个实施例中，PID模块块集成于PLC内部，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成；所述自控系统通过IO模块采集压力和速度信号，通过PLC主机进行PID运算分析，再由IO模块输出控制气动溢流调节阀和流量调节阀的开度大小，来纠正设定值与实际值的偏差。

在一个实施例中，所述浸出器可远程交互客户端，所述客户端包括手机、pad、个人终端和/或云端服务器。

如图2所示，一种根据所述的浸出器的控制方法包括以下步骤：

液压油泵9经由液压油路泵送液体到液压马达2，液压马达2驱动传动轴11以传送动力至浸出器主体1；

速度传感器3测量所述传动轴11转速以获得浸出器主体1运行的速度数据，压力传感器8测量高压管4的压力以获得液压油路的压力数据；

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元12调节所述气动溢流调节阀7以调节液压油路压力，响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元12调节所述流量调节阀6以调节浸出器主体1运行速度。

所述的控制方法的优选实施方式中，响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元12经由PID运算分析所述压力数据，控制单元12调节所述气动溢流调节阀以比例调节液压油路压力，响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元12经由PID 运算分析所述速度数据，控制单元12调节所述流量调节阀以比例调节浸出器主体运行速度。

所述的控制方法的优选实施方式中，所述压力数据和速度数据以及气动溢流调节阀和流量调节阀的开度经由柔性触摸屏实时显示。

工业实用性

本发明的浸出器及控制方法可以在生物提取领域制造并使用。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (12)

1.一种浸出器，其特征在于，其包括，

浸出器主体，其配置成提取生物物料；

传动轴，其设置在所述浸出器主体以传送动力；

速度传感器，其设在所述传动轴以测量速度数据，

液压马达，其动力连接所述传动轴以输出动力，

液压油箱，其包括液体连通所述液压马达的液压油泵，所述液压油箱、高压管、低压管和所述液压马达形成液压油路；

压力传感器，测量压力数据的所述压力传感器设在所述液压油泵和液压马达之间的高压管，

气动溢流调节阀，其连接在压力传感器和液压马达之间的高压管以调节压力；

流量调节阀，其连接在气动溢流调节阀和液压马达之间的所述高压管以调节流量，

控制单元，其一端数据连接所述速度传感器和压力传感器，另一端连接气动溢流调节阀和流量调节阀，其中，

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元调节所述气动溢流调节阀，

响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元调节所述流量调节阀。

2.根据权利要求1所述的浸出器，其特征在于：所述控制单元包括，

采集单元，其数据连接所述速度传感器和压力传感器以采集速度数据和压力数据，

处理单元，其连接所述采集单元并基于速度数据和压力数据生成调节指令，其中

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，处理单元生成第一调节指令并发送到所述气动溢流调节阀，

响应于所述速度数据超过预定速度阈值，处理单元生成第二调节指令并发送到所述流量调节阀。

3.根据权利要求2所述的浸出器，其特征在于：处理单元包括单片机、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，处理单元包括存储单元，存储单元包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

4.根据权利要求1所述的浸出器，其特征在于：所述控制单元包括IO模块和PID模块，所述PID模块包括比例单元P、积分单元I和微分单元D，其中，控制单元通过IO模块采集压力数据和速度数据，PID运算分析所述压力数据和速度数据并生成调节指令，所述调节指令经由IO模块输出控制气动溢流调节阀和流量调节阀的开度大小。

5.根据权利要求4所述的浸出器，其特征在于：所述速度传感器为安装于传动轴的码盘，压力传感器发送4-20ma信号到IO模块。

6.根据权利要求1所述的浸出器，其特征在于：控制单元包括显示信息的柔性触摸屏和无线通信设备，所述无线通信设备至少包括无线局域网通信设备和/或移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括2G无线通信芯片、3G无线通信芯片、4G无线通信芯片和/或5G无线通信芯片。

7.根据权利要求1所述的浸出器，其特征在于：所述浸出器包括两台液压马达，每台液压马达液体连通高压管和低压管，液压油路中，经由液压油泵泵送的液体通过高压管流向液压马达，再通过低压管流回液压油箱。

8.根据权利要求1所述的浸出器，其特征在于：所述传动轴两端分别通过轴承支撑于浸出器主体，所述传动轴均匀间隔设有多个拨杆，所述拨杆设有垂直于拨杆轴线的桨叶。

9.根据权利要求1所述的浸出器，其特征在于：所述浸出器主体包括环形浸出器或平转浸出器。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的浸出器的控制方法，其包括以下步骤：

液压油泵经由液压油路泵送液体到液压马达，液压马达驱动传动轴以传送动力至浸出器主体；

速度传感器测量所述传动轴转速以获得浸出器主体运行的速度数据，压力传感器测量高压管的压力以获得液压油路的压力数据；

响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元调节所述气动溢流调节阀以调节液压油路压力，响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元调节所述流量调节阀以调节浸出器主体运行速度。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：响应于所述压力数据超过预定压力阈值，控制单元经由PID运算分析所述压力数据，控制单元调节所述气动溢流调节阀以比例调节液压油路压力，响应于所述速度数据超过预定速度阈值，控制单元经由PID运算分析所述速度数据，控制单元调节所述流量调节阀以比例调节浸出器主体运行速度。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：所述压力数据和速度数据以及气动溢流调节阀和流量调节阀的开度经由柔性触摸屏实时显示。