CN110978611B - 一种适用生物燃料工业分析的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用生物燃料工业分析的控制系统,包括生物质燃料压缩成型设备、生物质燃料分析设备以及输送设备,生物质燃料压缩成型设备包括位移传感器、控制装置、电磁阀和液压装置,其中,液压装置包括液压缸及设于液压缸上的伸缩杆,位移传感器设于液压缸的开口处,用于采集伸缩杆的位移信号;控制装置分别与位移传感器和电磁阀电连接,用于发出工作指令,并根据位移传感器采集的位移信号,控制电磁阀带动液压缸动作,使伸缩杆运行至液压缸的设定位置,以将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料。本发明提供的适用生物燃料工业分析的控制系统,自动化程度高,可提高生产和检测效率、并降低人工成本。

Description

一种适用生物燃料工业分析的控制系统

技术领域

本发明涉及固体生物质燃料工业分析领域,尤其公开了一种适用生物燃料工业分析的控制系统。

背景技术

近年来在传统能源日益短缺、环境污染日益严重的背景下,固体生物质燃料成为新能源开发利用的一个重要途径,固体生物质燃料的检验工作量也日益加大。

现有技术中,GB/T28731-2012给出了固体生物质燃料工业分析方法的行业标准,该工业分析方法规定了固体生物质燃料的水分、灰分和挥发分的测定方法,以及固定碳的计算方法。其中,规定了两种固体生物质燃料水分测定方法,方法A为通氮干燥法,方法B为空气干燥法。灰分的测定取一定量的固体生物质燃料试样,放入马弗炉中,以一定的速度加热到(550±10)°C,灰化并灼烧到质量恒定,以残留物的质量占试样质量的质量分数作为试样的灰分。然而,现有固体生物质燃料工业分析方法中操作繁琐,自动化程度低。

因此,现有固体生物质燃料工业分析方法中操作繁琐、自动化程度低是一件亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种适用生物燃料工业分析的控制系统,旨在解决现有固体生物质燃料工业分析方法中操作繁琐、自动化程度低的技术问题。

本发明提供一种适用生物燃料工业分析的控制系统,包括用于将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料的生物质燃料压缩成型设备、用于测定固体成型燃料的水分、灰分和挥发分的生物质燃料分析设备、以及设于生物质燃料压缩成型设备与生物质燃料分析设备之间用于传输固体成型燃料的输送设备,生物质燃料压缩成型设备包括位移传感器、控制装置、电磁阀和液压装置,其中,液压装置包括液压缸及设于液压缸上的伸缩杆,

位移传感器设于液压缸的开口处,用于采集伸缩杆的位移信号;

控制装置分别与位移传感器和电磁阀电连接,用于发出工作指令,并根据位移传感器采集的位移信号,控制电磁阀带动液压缸动作,使伸缩杆运行至液压缸的设定位置,以将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料。

进一步地,控制装置包括第一控制器、电机驱动器、第一电机、联轴器和齿轮泵,第一控制器通过电机驱动器与第一电机电连接,第一电机与齿轮泵之间通过联轴器相连接;齿轮泵通过输油管路与液压缸的进油口相连接,在第一控制器的控制下,第一电机带动齿轮泵动作,液压油通过输油管路进入液压缸内,促使液压缸运行。

进一步地,液压装置还包括油箱、比例电磁压力阀、比例流量阀、单向阀、三位四通换向阀和压力阀,齿轮泵的入口通过输油管道接入油箱内,齿轮泵的出口与比例流量阀的进油口相连接;比例流量阀的出油口与单向阀的入口相连接;比例电磁压力阀的出油口通过输油管道接入油箱内,比例电磁压力阀的进油口与单向阀的入口相连接;压力阀的出口通过输油管道接入油箱内,压力阀的入口与比例流量阀的入口相连接;单向阀的出口与三位四通换向阀的进油口P相连接;电磁阀的出口与三位四通换向阀的回油口T相连接;三位四通换向阀的工作油口A和B与液压缸的进油口相连接;第一控制器分别与三位四通换向阀、比例电磁压力阀、比例流量阀和压力阀电连接。

进一步地,控制装置还包括无线通信模块,

无线通信模块与第一控制器电连接,用于接收移动终端无线发送过来的控制指令,并将控制指令传递给第一控制器。

进一步地,液压缸为双作用液压缸。

进一步地,输送设备包括支架、分别设于支架两端的驱动滚筒和改向滚筒、套合于驱动滚筒和改向滚筒上的闭合输送带、与驱动滚筒相连接的减速器和第二电机、以及与第二电机电连接的第二控制器,在第二控制器的控制下,第二电机带转输送带,以将固体成型燃料输送至生物质燃料分析设备上。

进一步地,生物质燃料分析设备包括马弗炉、温度检测电路、温度电压转换电路、第三控制器及报警电路,

温度检测电路设于马弗炉内,用于检测马弗炉的温度,并将检测到的马弗炉的温度转换为电压信号;

温度电压转换电路与温度检测电路电连接,用于将温度检测电路转换的电压信号进行放大和模数转换;

第三控制器与温度电压转换电路电连接,用于将温度电压转换电路模数转换的数字温度信号与预设的温度阈值进行比较,若数字温度信号不在温度阈值内,则发出报警指令;

报警电路与第三控制器电连接,用于根据第三控制器发出的报警指令,进行声光报警。

进一步地,生物质燃料分析设备还包括温度控制电路,

温度控制电路与第三控制器电连接,用于对马弗炉进行恒温控制。

进一步地,温度控制电路包括第一开关电路、第二开关电路、加热装置和制冷装置,第一开关电路与加热装置电连接,第二开关电路与制冷装置电连接,

第三控制器,用于将温度电压转换电路模数转换的数字温度信号与预设的温度阈值进行比较,若数字温度信号中的温度小于温度阈值,则发出高电平,第一开关电路导通、第二开关电路截止,促使加热装置开始动作、制冷装置停止动作;若数字温度信号中的温度大于温度阈值,则发出低电平,第一开关电路截止、第二开关电路导通,促使加热装置停止动作、制冷装置开始动作。

进一步地,第三控制器为嵌入式控制器或可编程逻辑控制器。

本发明所取得的有益效果如下所示:

本发明提供的适用生物燃料工业分析的控制系统,通过设于生物质燃料压缩成型设备和生物质燃料分析设备之间的输送设备来传输固体成型燃料,从而无需人工搬运,提高检测效率、降低人工成本;生物质燃料压缩成型设备采用位移传感器、控制装置、电磁阀和液压装置,通过控制装置使伸缩杆运行至所述液压缸的设定位置,以将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料,从而提高生产效率、降低人工成本。本发明提供的适用生物燃料工业分析的控制系统,自动化程度高,可提高生产和检测效率、并降低人工成本。

附图说明

图1为本发明提供的适用生物燃料工业分析的控制系统的功能框图。

图2为图1中生物质燃料压缩成型设备一实施例的功能模块示意图。

图3为图1中生物质燃料分析设备第一实施例的功能模块示意图。

图4为图1中生物质燃料分析设备一实施例的电路示意图。

图5为图1中生物质燃料分析设备第二实施例的功能模块示意图。

附图标号说明:

100、生物质燃料压缩成型设备;200、生物质燃料分析设备;300、输送设备;110、位移传感器;120、控制装置;130、电磁阀;140、液压装置;141、液压缸;142、伸缩杆;121、第一控制器;122、电机驱动器;123、第一电机;124、联轴器;125、齿轮泵;143、比例电磁压力阀;144、比例流量阀;145、单向阀;146、三位四通换向阀;147、压力阀;148、油箱;126、无线通信模块;210、温度检测电路;220、温度电压转换电路;230、第三控制器;240、报警电路;250、温度控制电路;251、第一开关电路;252、第二开关电路;253、加热装置;254、制冷装置。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

如图1所示,图1为本发明提供的适用生物燃料工业分析的控制系统的功能框图,该适用生物燃料工业分析的控制系统包括用于将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料的生物质燃料压缩成型设备100、用于测定固体成型燃料的水分、灰分和挥发分的生物质燃料分析设备200、以及设于生物质燃料压缩成型设备100与生物质燃料分析设备200之间用于传输固体成型燃料的输送设备300,生物质燃料压缩成型设备100包括位移传感器110、控制装置120、电磁阀130和液压装置140,其中,液压装置140包括液压缸141及设于液压缸141上的伸缩杆142,位移传感器110设于液压缸141的开口处,用于采集伸缩杆142的位移信号;控制装置120分别与位移传感器110和电磁阀130电连接,用于发出工作指令,并根据位移传感器110采集的位移信号,控制电磁阀130带动液压缸141动作,使伸缩杆142运行至液压缸141的设定位置,以将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料。在本实施例中,生物质燃料为农林废弃物、植物秸杆等生物质能源。伸缩杆142与生物质燃料压缩成型设备的压缩成型机构相连接,在伸缩杆142的带动下,压缩成型机构将生物质燃料加工成压缩块或压缩粒。

本实施例提供的适用生物燃料工业分析的控制系统,与现有技术相比,通过设于生物质燃料压缩成型设备和生物质燃料分析设备之间的输送设备来传输固体成型燃料,从而无需人工搬运,提高检测效率、降低人工成本;生物质燃料压缩成型设备采用位移传感器、控制装置、电磁阀和液压装置,通过控制装置使伸缩杆运行至所述液压缸的设定位置,以将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料,从而提高生产效率、降低人工成本。本实施例提供的适用生物燃料工业分析的控制系统,自动化程度高,可提高生产和检测效率、并降低人工成本。

请见图2,图2为图1中生物质燃料压缩成型设备一实施例的功能模块示意图,在上述结构中,控制装置120包括第一控制器121、电机驱动器122、第一电机123、联轴器124和齿轮泵125,第一控制器121通过电机驱动器122与第一电机123电连接,第一电机123与齿轮泵125之间通过联轴器124相连接;齿轮泵125通过输油管路与液压缸141的进油口相连接,在第一控制器121的控制下,第一电机123带动齿轮泵125动作,液压油通过输油管路进入液压缸141内,促使液压缸141运行。具体地,液压装置140还包括油箱148、比例电磁压力阀143、比例流量阀144、单向阀145、三位四通换向阀146和压力阀147,齿轮泵125的入口通过输油管道接入油箱148内,齿轮泵125的出口与比例流量阀144的进油口相连接;比例流量阀144的出油口与单向阀145的入口相连接;比例电磁压力阀143的出油口通过输油管道接入油箱148内,比例电磁压力阀143的进油口与单向阀145的入口相连接;压力阀147的出口通过输油管道接入油箱148内,压力阀147的入口与比例流量阀144的入口相连接;单向阀145的出口与三位四通换向阀146的进油口P相连接;电磁阀130的出口与三位四通换向阀146的回油口T相连接;三位四通换向阀146的工作油口A和B与液压缸141的进油口相连接;第一控制器121分别与三位四通换向阀146、比例电磁压力阀143、比例流量阀144和压力阀147电连接。液压缸141包括有杆腔和无杆腔,三位四通换向阀146的工作油口A与无杆腔相接通,三位四通换向阀146的工作油口B与有杆腔相接通。在本实施例中,液压缸141采用双作用液压缸。第一电机123采用三相交流异步电动机。第一控制器121采用控制功能较多的PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)作为主控机,由其直接处理开关量信号和模拟量信号。与PLC进行通信的上位机选用PC(personalcompute,个人计算机)机。优选地,控制装置120还包括无线通信模块126,无线通信模块126与第一控制器121电连接,用于接收移动终端无线发送过来的控制指令,并将控制指令传递给第一控制器121,在本实施例中,可通过移动终端进行远程操控,自动化程度高,可提高生产和检测效率、并降低人工成本。

请见图2,本实施例提供的生物质燃料压缩成型设备,其工作原理如下所示:

移动终端发出控制指令,无线通信模块126接收该控制指令并将该控制指令传递给与第一控制器121,第一控制器121控制第一电机123启动,齿轮泵125开始供油,液压油经单向阀145和三位四通换向阀146进入液压缸141,液压缸141的位移信号经过位移传感器采集之后,被转换成电压信号,输送至PLC,PLC控制三位四通换向阀146,使液压缸141按设定的位置参数运行。通过比例电磁压力阀143控制液压缸141的运行速度,当液压装置140出现异常或超载运行时,比例电磁压力阀143动作,生物质燃料压缩成型设备得到有效的保护。

本实施例提供的生物质燃料压缩成型设备,能实现复杂高精度的控制、可实现远距离控制或遥控;自动化程度高、调节方便且节能效果好。

进一步地,本实施例提供的适用生物燃料工业分析的控制系统,输送设备300包括支架、分别设于支架两端的驱动滚筒和改向滚筒、套合于驱动滚筒和改向滚筒上的闭合输送带、与驱动滚筒相连接的减速器和第二电机、以及与第二电机电连接的第二控制器,在第二控制器的控制下,第二电机带转输送带,以将固体成型燃料输送至生物质燃料分析设备200上。在本实施例中,通过设于生物质燃料压缩成型设备和生物质燃料分析设备之间的输送设备来传输固体成型燃料,从而无需人工搬运,提高检测效率、降低人工成本。

优选地,参见图3至图5,本实施例提供的生物质燃料压缩成型设备,生物质燃料分析设备200包括马弗炉、温度检测电路210、温度电压转换电路220、第三控制器230及报警电路240,其中,温度检测电路210设于马弗炉内,用于检测马弗炉的温度,并将检测到的马弗炉的温度转换为电压信号;温度电压转换电路220与温度检测电路210电连接,用于将温度检测电路210转换的电压信号进行放大和模数转换;第三控制器230与温度电压转换电路220电连接,用于将温度电压转换电路220模数转换的数字温度信号与预设的温度阈值进行比较,若数字温度信号不在温度阈值内,则发出报警指令;报警电路240与第三控制器230电连接,用于根据第三控制器230发出的报警指令,进行声光报警。在本实施例中,采用马弗炉来对固体成型燃料的水分、灰分和挥发分进行测试和分析,通过相应控制电路使马弗炉温度达到预设值。优选地,生物质燃料分析设备200还包括温度控制电路250,温度控制电路250与第三控制器230电连接,用于对马弗炉进行恒温控制。具体地,温度控制电路250包括第一开关电路251、第二开关电路252、加热装置253和制冷装置254,其中,第一开关电路251与加热装置253电连接,第二开关电路252与制冷装置254电连接,第三控制器230,用于将温度电压转换电路220模数转换的数字温度信号与预设的温度阈值进行比较,若数字温度信号中的温度小于温度阈值,则发出高电平,第一开关电路251导通、第二开关电路252截止,促使加热装置253开始动作、制冷装置254停止动作;若数字温度信号中的温度大于温度阈值,则发出低电平,第一开关电路251截止、第二开关电路252导通,促使加热装置253停止动作、制冷装置254开始动作。其中,第三控制器230可采用嵌入式控制器或可编程逻辑控制器。在本实施例中,第三控制器230采用89C51嵌入式控制器。温度检测电路210采用热电偶TC1,热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器,它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等,各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。

采用热电阻传感器设计测温电路,需要设计恒流源、冷端补偿电路、线性校正电路、放大电路、A/D转换电路,过程比较繁琐,集成度低,并且各个电路存在偏差,这些偏差经过多级电路后形成较大误差,严重影响测量温度值。为了电路简洁方便集成度高,减小误差,本实施例测温电路选用K型热电偶,配合MAX6675完成测温系统。

本实施例提供的生物质燃料压缩成型设备,测温的模拟电路把当前K型热电偶传感器的电阻值,转换为容易测量的电压值,经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号,再传给嵌入式控制器89C51,嵌入式控制器再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值,并将数据送出到数码管进行显示。本实施例提供的生物质燃料压缩成型设备,实现了马弗炉温度的自动化、智能化控制,且电路结构简单,制造成本低;不需要过多的人工成本,控制的准确度和灵敏度高。

尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,包括用于将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料的生物质燃料压缩成型设备(100)、用于测定所述固体成型燃料的水分、灰分和挥发分的生物质燃料分析设备(200)、以及设于所述生物质燃料压缩成型设备(100)与所述生物质燃料分析设备(200)之间用于传输所述固体成型燃料的输送设备(300),所述生物质燃料压缩成型设备(100)包括位移传感器(110)、控制装置(120)、电磁阀(130)和液压装置(140),其中,所述液压装置(140)包括液压缸(141)及设于所述液压缸(141)上的伸缩杆(142),
所述位移传感器(110)设于所述液压缸(141)的开口处,用于采集所述伸缩杆(142)的位移信号;
所述控制装置(120)分别与所述位移传感器(110)和所述电磁阀(130)电连接,用于发出工作指令,并根据所述位移传感器(110)采集的所述位移信号,控制所述电磁阀(130)带动所述液压缸(141)动作,使所述伸缩杆(142)运行至所述液压缸(141)的设定位置,以将生物质燃料加工成设定形状和密度的固体成型燃料;
所述控制装置(120)包括第一控制器(121)、电机驱动器(122)、第一电机(123)、联轴器(124)和齿轮泵(125),所述第一控制器(121)通过所述电机驱动器(122)与所述第一电机(123)电连接,所述第一电机(123)与所述齿轮泵(125)之间通过所述联轴器(124)相连接;所述齿轮泵(125)通过输油管路与所述液压缸(141)的进油口相连接,在所述第一控制器(121)的控制下,所述第一电机(123)带动齿轮泵(125)动作,液压油通过输油管路进入所述液压缸(141)内,促使所述液压缸(141)运行;
所述液压装置(140)还包括油箱(148)、比例电磁压力阀(143)、比例流量阀(144)、单向阀(145)、三位四通换向阀(146)和压力阀(147),所述齿轮泵(125)的入口通过输油管道接入所述油箱(148)内,所述齿轮泵(125)的出口与所述比例流量阀(144)的进油口相连接;所述比例流量阀(144)的出油口与所述单向阀(145)的入口相连接;所述比例电磁压力阀(143)的出油口通过输油管道接入所述油箱(148)内,所述比例电磁压力阀(143)的进油口与所述单向阀(145)的入口相连接;所述压力阀(147)的出口通过输油管道接入所述油箱(148)内,所述压力阀(147)的入口与所述比例流量阀(144)的入口相连接;所述单向阀(145)的出口与所述三位四通换向阀(146)的进油口P相连接;所述电磁阀(130)的出口与所述三位四通换向阀(146)的回油口T相连接;所述三位四通换向阀(146)的工作油口A和B与所述液压缸(141)的进油口相连接;所述第一控制器(121)分别与所述三位四通换向阀(146)、所述比例电磁压力阀(143)、所述比例流量阀(144)和所述压力阀(147)电连接。
2.如权利要求1所述的适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,
所述控制装置(120)还包括无线通信模块(126),
所述无线通信模块(126)与所述第一控制器(121)电连接,用于接收移动终端无线发送过来的控制指令,并将所述控制指令传递给所述第一控制器(121)。
3.如权利要求1所述的适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,
所述液压缸(141)为双作用液压缸。
4.如权利要求1所述的适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,
所述输送设备(300)包括支架、分别设于所述支架两端的驱动滚筒和改向滚筒、套合于所述驱动滚筒和所述改向滚筒上的闭合输送带、与所述驱动滚筒相连接的减速器和第二电机、以及与所述第二电机电连接的第二控制器,在所述第二控制器的控制下,所述第二电机带转所述输送带,以将所述固体成型燃料输送至所述生物质燃料分析设备(200)上。
5.如权利要求1所述的适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,
所述生物质燃料分析设备(200)包括马弗炉、温度检测电路(210)、温度电压转换电路(220)、第三控制器(230)及报警电路(240),
所述温度检测电路(210)设于所述马弗炉内,用于检测所述马弗炉的温度,并将检测到的所述马弗炉的温度转换为电压信号;
所述温度电压转换电路(220)与所述温度检测电路(210)电连接,用于将所述温度检测电路(210)转换的电压信号进行放大和模数转换;
所述第三控制器(230)与所述温度电压转换电路(220)电连接,用于将所述温度电压转换电路(220)模数转换的数字温度信号与预设的温度阈值进行比较,若所述数字温度信号不在所述温度阈值内,则发出报警指令;
所述报警电路(240)与所述第三控制器(230)电连接,用于根据所述第三控制器(230)发出的报警指令,进行声光报警。
6.如权利要求5所述的适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,
所述生物质燃料分析设备(200)还包括温度控制电路(250),
所述温度控制电路(250)与所述第三控制器(230)电连接,用于对所述马弗炉进行恒温控制。
7.如权利要求6所述的适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,
所述温度控制电路(250)包括第一开关电路(251)、第二开关电路(252)、加热装置(253)和制冷装置(254),所述第一开关电路(251)与所述加热装置(253)电连接,所述第二开关电路(252)与所述制冷装置(254)电连接,
所述第三控制器(230),用于将所述温度电压转换电路(220)模数转换的数字温度信号与预设的温度阈值进行比较,若所述数字温度信号中的温度小于所述温度阈值,则发出高电平,所述第一开关电路(251)导通、第二开关电路(252)截止,促使所述加热装置(253)开始动作、所述制冷装置(254)停止动作;若所述数字温度信号中的温度大于所述温度阈值,则发出低电平,所述第一开关电路(251)截止、第二开关电路(252)导通,促使所述加热装置(253)停止动作、所述制冷装置(254)开始动作。
8.如权利要求6所述的适用生物燃料工业分析的控制系统,其特征在于,
所述第三控制器(230)为嵌入式控制器或可编程逻辑控制器。
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