CN110255472A - 灌装容器的恒压控制方法、装置、介质、终端及灌装装置 - Google Patents

灌装容器的恒压控制方法、装置、介质、终端及灌装装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种灌装容器的恒压控制方法，包括：S01、获取灌装容器在灌装过程中药液上方的压力以及药液中的压力，得到与之间的压力差；S02、基于当前周期T内的压力差，预测下一周期T内的压力差，并依据当前周期T和下一周期T内的压力差，得到当前周期的压力控制输出量；S03、依据当前周期T的压力差，控制灌装容器处于加压或减压作业阶段，并根据压力控制输出量控制加压或减压作业的启停。本发明还相应公开了一种与上述方法相对应的装置、介质及终端，并进一步公开了一种利用上述方法进行恒压灌装的灌装装置。本发明的控制方法、控制装置、介质、终端及灌装装置均具有压力恒定、灌装精度高等优点。

Description

灌装容器的恒压控制方法、装置、介质、终端及灌装装置
技术领域
本发明主要涉及医药、食品包装技术领域，特指一种灌装容器的恒压控制方法、装置、 介质、终端及灌装装置。
背景技术
目前对于粘度比较大的灌装介质(如糖浆、凝胶、蜂蜜)，采用柱塞泵、转阀泵、蠕动泵 在常压下灌装都会存在各种问题，如抽药困难、进液缓慢、装量不稳定，精度偏差太大，远 低于灌装介质为水时的精度，无法满足客户要求；而如果降低灌装速度来保证装量的稳定性， 则灌装效率低下；而且药液粘度随温度变化波动大，灌装速度不好进行控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种压力 控制精度高的灌装容器的恒压控制方法、装置、介质、终端，并相应提供一种灌装精度高的 灌装装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种灌装容器的恒压控制方法，包括以下步骤：
S01、获取灌装容器在灌装过程中药液上方的压力P气以及药液中的压力P液，得到P气与 P液之间的压力差ΔP；
S02、基于当前周期T内的ΔP，预测下一周期T内的ΔP，并依据当前周期T和下一周期T内的ΔP，得到当前周期的压力控制输出量E；
S03、依据当前周期T的ΔP，控制灌装容器处于加压或减压作业阶段，并根据E控制加 压或减压作业的启停。
优选地，所述步骤S03的具体过程为：
当ΔP＜ΔP0时，灌装容器处于加压作业阶段，此时再根据E值控制加压的启停，当E＞EP时，启动加压作业，E≤EP时，停止加压作业；
当ΔP＞ΔP0时，灌装容器处于减压作业阶段，此时再根据E值控制减压的启停，当E＞EP时，启动减压作业，E≤EP时，停止减压作业；
其中ΔP0为预设标准压力差；EP为预设压力差波动水平，EP＝ΔP0*M％，其中M为波动系数。
优选地，步骤S02的具体过程为：
S21、基于当前周期T的ΔP值，计算当前周期T内ΔP的平均值将平均值与预设标准值Ek相减，获得以间隔周期T为单位的数据变化量
基于当前周期T的ΔP值，根据泰勒公式计算下一个周期T的ΔP值，将下一个周期T的 ΔP值与当前周期T的ΔP值相减形成残差，获得以间隔周期T为单位的数据变化率Et；
S22、将数据变化量E0与数据变化率Et相加得到数据变化值；
S23、将步骤S22中得到的数据变化值与步骤S21中的预设标准值Ek相加，并求模，获 得以间隔周期T为单位的压力控制输出量E。
优选地，，在步骤S21中，所述泰勒公式为：
将上述泰勒公式变形，计算下一个周期T时刻的ΔP数值为：
其中T为间隔周期，f(x0)为当前周期T内ΔP数据的集合，f(n)(x0)为f(x0)的n阶导数；Rn(x)为泰勒公式的余项，是(x-x0)n的高阶无穷小；f(x)为下一个周期T的ΔP数值。
本发明进一步公开了一种灌装容器的恒压控制装置，包括：
第一模块，用于获取灌装容器在灌装过程中药液上方的压力P气以及药液中的压力P液， 得到P气与P液之间的压力差ΔP；
第二模块，用于基于当前周期T内的ΔP，预测下一周期T内的ΔP，并依据当前周期T 和下一周期T内的ΔP，得到当前周期的压力控制输出量E；
第三模块，用于依据当前周期T的ΔP，控制灌装容器加压或减压作业，并根据E控制 加压或减压作业的起始。
本发明进一步公开了一种可读储存介质，其上存储有计算机程序，计算机程序运行时执 行如上所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤。
本发明进一步公开了一种介质终端，包括存储器和处理器，存储器上储存有计算机程序， 计算机程序在被处理器计算机运行时执行如上所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤。
本发明进一步公开了一种恒压灌装装置，包括灌装容器，第一压力检测件、第二压力检 测件、加压组件、排气组件和控制单元；
所述第一压力检测件用于检测所述灌装容器中药液中的压力P液；
所述第二压力检测件用于检测所述灌装容器中药液上方的压力P气；
所述加压组件，安装于所述灌装容器上，用于向灌装容器内充入空气以进行加压作业；
所述排气组件，安装于所述灌装容器上，用于排出所述灌装容器内的空气以进行减压作 业；
所述控制单元分别与所述第一压力检测件、第二压力检测件、加压组件和排气组件相连， 用于执行如上所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤，维持灌装容器内的压力在恒定范围内 以进行灌装作业。
优选地，所述第一压力检测件安装于所述灌装容器的底部。
优选地，还包括液位检测组件，用于实时检测所述灌装容器内的药液液位；
进液开关，用于控制灌装容器与药液储存罐之间的连通；
所述控制单元分别与液位检测组件和进液开关，用于根据液位检测组件检测的液位值控 制进液开关的开关。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的灌装容器的恒压控制方法，在灌装过程中获取灌装容器中药液上方的压力P气以 及药液中的压力P液，得到压力差ΔP，再基于当前周期T内的ΔP值，预测下一周期T内的ΔP 值，最终得到压力控制输出量E，通过当前周期T内的ΔP与E对灌装容器内的压力进行控 制；由于在压力控制时，对下一周期的ΔP值进行预测，并将其参与至当前周期的压力控制， 不仅能够维持灌装容器内压力在恒定范围内，同时灌装容器内压力波动较小，提高灌装的稳 定性及精度；另外，此控制方法特别适用于粘度比较大的灌装介质的灌装，灌装效果非常好。
本发明的灌装容器的恒压控制装置、介质、终端及灌装装置，具体执行上述方法，同样 具有如上方法所述的优点，而且结构简单、操作简便且易于实现。
附图说明
图1为本发明的恒压灌装装置的主视结构示意图。
图2为本发明的恒压灌装装置的侧视结构示意图。
图中标号表示：1、灌装容器；2、压力检测组件；201、第一压力检测件；202、第二压力检测件；3、灌装组件；301、灌装开关；302、分液器；303、转阀灌装单元；4、加压组件； 401、压缩空气源；402、过滤器；403、加压开关；5、排气组件；501、排气开关；6、进液 组件；601、转子泵；602、压力变送器；603、进液开关；7、安全阀。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图2所示，本实施例的灌装容器的恒压控制方法，包括以下步骤：
S01、获取灌装容器1在灌装过程中药液上方的压力P气以及药液中的压力P液，得到P气与 P液之间的压力差ΔP；
S02、基于当前周期T内的ΔP，预测下一周期T内的ΔP，并依据当前周期T和下一周期T内的ΔP，得到当前周期的压力控制输出量E；
S03、依据当前周期T的ΔP，控制灌装容器1加压或减压作业，并根据E控制加压或减 压作业的启停。
本发明的灌装容器的恒压控制方法，在灌装过程中获取灌装容器1中药液上方的压力P气 以及药液中的压力P液，得到压力差ΔP，再基于当前周期T内的ΔP值，预测下一周期T内 的ΔP值，最终得到压力控制输出量E，通过当前周期T内的ΔP与E对灌装容器1内的压力 进行控制；由于在压力控制时，对下一周期的ΔP值进行预测，并将其参与至当前周期的压力 控制，不仅能够维持灌装容器1内压力在恒定范围内，同时灌装容器1内压力波动较小，进 而可以提高灌装的稳定性及精度；另外，此控制方法特别适用于粘度比较大的灌装介质的灌 装，灌装效果非常好。
本实施例中，步骤S03的具体控制过程为：
当ΔP＜ΔP0时，灌装容器1处于加压作业阶段，此时再根据E值控制加压的启停，具体 地，当E＞EP时，启动加压作业，E≤EP时，停止加压作业；
当ΔP＞ΔP0时，灌装容器1处于减压(或排气)作业阶段，此时再根据E值控制减压的 启停，具体地，当E＞EP时，启动减压作业，E≤EP时，停止减压作业；
其中ΔP0为预设标准压力差；EP为预设压力差波动水平，EP＝ΔP0*M％，其中M为波动系数。
本实施例中，步骤S02的具体过程为：
S21、基于当前周期T的ΔP值，计算当前周期T内ΔP的平均值将平均值与预设标准值Ek相减，获得以间隔周期T为单位的数据变化量
基于当前周期T的ΔP值，根据泰勒公式计算下一个周期T的ΔP值，将下一个周期T的 ΔP值与当前周期T的ΔP值相减形成残差，获得以间隔周期T为单位的数据变化率Et；
S22、将数据变化量E0与数据变化率Et相加得到数据变化值；
S23、将步骤S22中得到的数据变化值与步骤S21中的预设标准值Ek相加，并求模，获 得以间隔周期T为单位的压力控制输出量E。
下面结合一具体实施例对上述步骤S02作进一步说明：
步骤一)获得ΔP，采集ΔP的周期为T0；预设Ek；
步骤二)通过间隔周期T分解ΔP；
步骤三)将通过步骤二)得到周期T的ΔP并求平均，计算周期T的平均数值
其中f(x0)为当前周期T内x1、x2···xn的n个ΔP的集合；
步骤四)将通过步骤三)得到的周期T的平均数值与步骤一)的设定数值Ek相减，获得以间隔周期T为单位的数据变化量E0；
步骤五)将通过步骤二)得到周期T的ΔP，根据泰勒级数计算下一个周期T时刻的数 值；
泰勒公式为：
根据泰勒公式变形，所述泰勒级数计算下一个周期T时刻的数值为：
其中T为间隔周期，f(x0)为当前周期T内ΔP数据的集合，f(n)(x0)为f(x0)的n阶导数；Rn(x)为泰勒公式的余项，是(x-x0)n的高阶无穷小；f(x)为下一个周期T的ΔP数值；
步骤六)将通过步骤五)得到的下一个周期T时刻的数值与周期T时刻的数值相减形成 残差，获得以间隔周期T为单位的数据变化率Et；
步骤七)将通过步骤四)得到的数据变化量E0与通过步骤六)得到的数据变化率Et相加 得到数据变化值，再将数据变化值与步骤一)得到的对应设定值Ek相加并求模获得以间隔周 期T为单位的控制输出量E；
本发明还相应公开了一种灌装容器的恒压控制装置，包括：
第一模块，用于获取灌装容器1在灌装过程中药液上方的压力P气以及药液中的压力P液， 得到P气与P液之间的压力差ΔP；
第二模块，用于基于当前周期T内的ΔP，预测下一周期T内的ΔP，并依据当前周期T 和下一周期T内的ΔP，得到当前周期的压力控制输出量E；
第三模块，用于依据当前周期T的ΔP，控制灌装容器1加压或减压作业，并根据E控制加压或减压作业的起始。
本发明进一步公开了一种可读储存介质，其上存储有计算机程序，计算机程序运行时执 行如上所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤。
本发明进一步公开了一种介质终端，包括存储器和处理器，存储器上储存有计算机程序， 所述计算机程序在被处理器计算机运行时执行如上所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤。
如图1至图2所示，本发明还公开了一种恒压灌装装置，包括灌装容器1、压力检测组 件2、加压组件4、排气组件5和控制单元；压力检测组件2包括第一压力检测件201和第二压力检测件202；第一压力检测件201用于检测灌装容器1中药液中的压力P液；第二压力检测件202用于检测所述灌装容器1中药液上方的压力P气；加压组件4，安装于灌装容器1上，用于向灌装容器1内充入空气以进行加压作业；排气组件5，安装于灌装容器1上，用于排 出灌装容器1内的空气以进行减压作业；控制单元分别与第一压力检测件201、第二压力检 测件202、加压组件4和排气组件5相连，用于执行如上所述的灌装容器的恒压控制方法的 步骤，维持灌装容器1内的压力在恒定范围内以进行灌装作业。灌装容器1在压力控制时， 按上述的方法对下一周期的ΔP值进行预测，并将其参与至当前周期的压力控制，不仅能够维持灌装容器1内压力在恒定范围内，同时灌装容器1内压力波动较小，进而提高了灌装的稳定性及精度。
本实施例中，第一压力检测件201安装于灌装容器1的底部，用于检测灌装容器1内部 最低液位压力，在进行上述方法的控制时，能够进一步提高压力控制精度。
本实施例中，灌装容器1(如储液罐)在进行压力控制，灌装容器1的进液操作以及灌 装操作均可按常规操作即可。具体地，在进液时，可以根据液位检测组件检测液位的上限值 和下限值控制进液组件6进液，当液位达到下限值时，转子泵601开始工作，压力变送器602 检测液体压力达到设定值，进液开关603(如气动隔膜阀)打开，药液从药液储存罐(图中 未示出)进入储液罐，当液位上升到设定上限值时，储液罐关闭，转子泵601停止工作。对 于灌装部分，通过灌装组件3进行灌装，可持续打开灌装开关301，经分液器302到达转阀 灌装单元303(灌装泵)，完成抽药及灌装作业。
本实施例中，在进行加压作业时，压缩空气源401经过滤器402过滤后，经加压开关403 (如常闭气动隔膜阀)进入至灌装容器1内。在进行减压作业时，打开排气开关501(如常闭气动隔膜阀)将压缩空气排出。当然，为了保证灌装容器1的安全性，在灌装容器1上设 置有安全阀7，在灌装容器1内压力达到极限压力值时，安全阀7自动打开，保证压力安全。
人工现场测试：在之前各阀门及开关由人工控制时，压力波动比较大，产能为160-180 瓶/分；在人工调试后，正式灌装时，灌装泵的参数不需要再调整了，但是阀门还是需要人工 开启和关闭，要时刻监测压力值，采用上述恒压灌装方式后：各阀门及开关自动控制，灌装 容器1内压力能稳定在0.02MPa内，产能明显提高至230-250瓶/分。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于 本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种灌装容器的恒压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、获取灌装容器(1)在灌装过程中药液上方的压力P气以及药液中的压力P液，得到P气与P液之间的压力差ΔP；
S02、基于当前周期T内的ΔP，预测下一周期T内的ΔP，并依据当前周期T和下一周期T内的ΔP，得到当前周期的压力控制输出量E；
S03、依据当前周期T的ΔP，控制灌装容器(1)处于加压或减压作业阶段，并根据E控制加压或减压作业的启停。
2.根据权利要求1所述的灌装容器的恒压控制方法，其特征在于，所述步骤S03的具体过程为：
当ΔP＜ΔP0时，灌装容器(1)处于加压作业阶段，此时再根据E值控制加压的启停，当E＞EP时，启动加压作业，E≤EP时，停止加压作业；
当ΔP＞ΔP0时，灌装容器(1)处于减压(或排气)作业阶段，此时再根据E值控制减压的启停，当E＞EP时，启动减压作业，E≤EP时，停止减压作业；
其中ΔP0为预设标准压力差；EP为预设压力差波动水平，EP＝ΔP0*M％，其中M为波动系数。
3.根据权利要求1所述的灌装容器的恒压控制方法，其特征在于，步骤S02的具体过程为：
S21、基于当前周期T的ΔP值，计算当前周期T内ΔP的平均值将平均值与预设标准值Ek相减，获得以间隔周期T为单位的数据变化量
基于当前周期T的ΔP值，根据泰勒公式计算下一个周期T的ΔP值，将下一个周期T的ΔP值与当前周期T的ΔP值相减形成残差，获得以间隔周期T为单位的数据变化率Et；
S22、将数据变化量E0与数据变化率Et相加得到数据变化值；
S23、将步骤S22中得到的数据变化值与步骤S21中的预设标准值Ek相加，并求模，获得以间隔周期T为单位的压力控制输出量E。
4.根据权利要求3所述的灌装容器的恒压控制方法，其特征在于，在步骤S21中，所述泰勒公式为：
将上述泰勒公式变形，计算下一个周期T时刻的ΔP数值为：
其中T为间隔周期，f(x0)为当前周期T内ΔP数据的集合，f(n)(x0)为f(x0)的n阶导数；Rn(x)为泰勒公式的余项，是(x-x0)n的高阶无穷小；f(x)为下一个周期T的ΔP数值。
5.一种灌装容器的恒压控制装置，其特征在于，包括：
第一模块，用于获取灌装容器(1)在灌装过程中药液上方的压力P气以及药液中的压力P液，得到P气与P液之间的压力差ΔP；
第二模块，用于基于当前周期T内的ΔP，预测下一周期T内的ΔP，并依据当前周期T和下一周期T内的ΔP，得到当前周期的压力控制输出量E；
第三模块，用于依据当前周期T的ΔP，控制灌装容器(1)加压或减压作业，并根据E控制加压或减压作业的起始。
6.一种可读储存介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行权利要求1至4中任意一项所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤。
7.一种介质终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有计算机程序，所述计算机程序在被处理器计算机运行时执行权利要求1至4中任意一项所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤。
8.一种恒压灌装装置，包括灌装容器(1)，其特征在于，包括第一压力检测件(201)、第二压力检测件(202)、加压组件(4)、排气组件(5)和控制单元；
所述第一压力检测件(201)用于检测所述灌装容器(1)中药液中的压力P液；
所述第二压力检测件(202)用于检测所述灌装容器(1)中药液上方的压力P气；
所述加压组件(4)，安装于所述灌装容器(1)上，用于向灌装容器(1)内充入空气以进行加压作业；
所述排气组件(5)，安装于所述灌装容器(1)上，用于排出所述灌装容器(1)内的空气以进行减压作业；
所述控制单元分别与所述第一压力检测件(201)、第二压力检测件(202)、加压组件(4)和排气组件(5)相连，用于执行权利要求1至4中任意一项所述的灌装容器的恒压控制方法的步骤，维持灌装容器(1)内的压力在恒定范围内以进行灌装作业。
9.根据权利要求8所述的恒压灌装装置，其特征在于，所述第一压力检测件(201)安装于所述灌装容器(1)的底部。
10.根据权利要求8所述的恒压灌装装置，其特征在于，还包括
液位检测组件，用于实时检测所述灌装容器(1)内的药液液位；
进液开关(603)，用于控制灌装容器(1)与药液储存罐之间的连通；
所述控制单元分别与液位检测组件和进液开关(603)，用于根据液位检测组件检测的液位值控制进液开关的开关。
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CN112758394A (zh) * 2019-10-21 2021-05-07 克罗内斯股份公司 用于以填充产品来填充容器的设备和方法

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