CN112850039A - 一种冻干机板层自动定位控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冻干机板层自动定位控制系统及方法,系统包括板层定位控制器,用于提供各板层的位置设定值;板层位置传感器,用于获取各板层的位置实际值;偏差计算器,用于根据各板层的位置设定值和位置实际值计算得到对应板层的位置偏移值并发送给偏差控制器;偏差控制器,用于获取各板层的位置偏移值并输出对应的控制信号;板层定位驱动器,用于获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器;板层定位执行器,包括用于调整各板层的位置的液压泵和比例换向电磁阀。本发明通过闭环控制,不需人工干预就可以对板层位置偏差进行及时动态扫描和执行纠偏处理,保证进出料过程的连续性,提高设备运行稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及冻干机控制领域,尤其涉及一种冻干机板层自动定位控制系统及方法。
背景技术
冻干机在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等领域有着广泛的应用,在医药工业的无菌制剂西林瓶自动进出料系统的应用上冻干机板层自动定位功能对整线的连续正常运行非常的关键。
冻干机板层定位直接影响到冻干机进料与出料的顺畅性与稳定性。冻干机板层定位执行系统通常都采用液压驱动,冻干机在进料与出料过程中,由于周期时间较长,液压系统运行稳定性等原因,冻干机板层定位位置一般会出现小幅的波动,造成冻干机板层定位位置丢失使得进料与出料过程中断,给设备稳定性带来不利影响。
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,本发明提供一种冻干机板层自动定位控制方法及系统,及时对板层位置进行纠偏处理,不用对进出料设备进行人为干预中断操作,保证进出料过程的连续性,提高设备运行稳定性。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种冻干机板层自动定位控制系统,包括:
板层定位控制器,用于提供各板层的位置设定值;
板层位置传感器,用于获取各板层的位置实际值;
偏差计算器,用于根据各板层的位置设定值和位置实际值计算得到对应板层的位置偏移值并发送给偏差控制器;
偏差控制器,用于获取各板层的位置偏移值并输出对应的控制信号;
板层定位驱动器,用于获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器;
板层定位执行器,包括用于调整各板层的位置的液压泵和比例换向电磁阀。
进一步的,所述板层的位置偏移值大于预设值D1时偏差计算器发送板层的位置偏移值给偏差控制器。
本发明还提出一种冻干机板层自动定位控制方法,包括以下步骤:
S1)依次选取一个待进出料的板层作为当前板层,若当前板层到达或通过对应的定位区域则执行步骤S2);
S2)板层位置传感器获取当前板层的位置实际值,板层定位控制器提供当前板层的位置设定值,偏差计算器根据当前板层位置设定值和位置实际值计算得到当前板层的位置偏移值;
S3)若当前板层的位置偏移值大于预设值D1且小于预设值D2,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出对应的控制信号,所述板层定位驱动器获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀调整当前板层的位置,直到当前板层的位置偏移值小于预设值P1,所述液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,等待当前板层进出料结束;
S4)返回步骤S1)直到自动进出料周期结束。
进一步的,步骤S1)还包括判断当前板层到达或通过对应的定位区域的步骤,具体包括:板层位置传感器获取当前板层预设时段内的运行轨迹,若运行轨迹与当前板层对应的定位区域相交或远离定位区域,则当前板层到达或通过对应的定位区域。
进一步的,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值小于预设值D1的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值小于预设值P1,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,等待当前板层进出料结束;若当前板层的位置偏移值大于预设值P1且小于预设值D1,返回步骤S2)。
进一步的,步骤S2)和步骤S3)中当前板层的位置偏移值为当前板层位置实际值和位置设定值差值的绝对值。
进一步的,步骤S3)中所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出对应的控制信号,板层定位驱动器获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作具体包括:
S31)若当前板层位置实际值和位置设定值差值为正,则偏差控制器向板层定位驱动器输出向下运行的控制信号,板层定位驱动器收到对应控制信号后输出负的作用驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作,板层定位执行器打开向下的电磁阀使当前板层向下运行;若当前板层位置实际值和位置设定值差值为负,则偏差控制器向板层定位驱动器输出向上运行的控制信号,板层定位驱动器收到对应控制信号后输出正的作用驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作,板层定位执行器打开向上的电磁阀使当前板层向上运行;
S32)返回步骤S2)。
进一步的,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值D2的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值D2且小于预设值P2,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,停止进出料推杆的运行并将当前板层重定位。
进一步的,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值P2的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值P2且小于预设值P3,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,中断进出料并报警。
进一步的,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值P3的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值P3且小于预设值P4,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出减速信号,所述板层定位驱动器获取减速信号并生成对应驱动信号驱动液压泵降低当前板层的运行速度。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1.本发明的系统中,板层位置传感器、偏差计算器、偏差控制器、板层定位驱动器和板层定位执行器实现闭环,不需人工干预就可以对板层位置偏差进行及时动态扫描处理和执行,保证进出料过程的连续性;
2.本发明的方法中设置板层自动重定位区域为与位置设定值偏差在预设值D1和D2之间的区域,同时设置板层定位精确区域为与位置设定值偏差在预设值P1内的区域,通过板层的位置偏移值与预设值D1、D2和P1的大小关系,驱动液压泵和比例换向电磁阀动作调整板层的位置,及时对于板层位置进行纠偏处理,避免人为干预中断操作;
3.本发明的方法中,还设置预设值P2、P3和P4分别划分板层就位信号丢失、板层定位溢出和板层减速的区域,通过板层的位置偏移值与预设值P2、P3和P4的大小关系,除对于板层进行自动重定位外,还对处于自动重定位区域以外的板层进一步进行处理,使得板层处于不同位置时能够适用不同的控制方法,提高设备运行稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例的系统的控制流程图。
图2为本发明实施例中板层位置设定值附近的预设值分布示意图。
图3为本发明实施例的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示,本发明提出一种冻干机板层自动定位控制系统,包括:
板层定位控制器,用于提供各板层的位置设定值;
板层位置传感器,设置于冻干机的液压油缸中,用于获取各板层的位置实际值;
偏差计算器,用于根据各板层的位置设定值和位置实际值计算得到对应板层的位置偏移值并发送给偏差控制器;
偏差控制器,用于获取各板层的位置偏移值并输出对应的控制信号;
板层定位驱动器,用于获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器;
板层定位执行器,包括用于调整各板层的位置的液压泵和比例换向电磁阀,液压泵将液压油通过比例换向电磁阀作用到液压油缸,液压油缸带动各板层上升或下降。
图1中,当板层的位置偏移值大于预设值D1时偏差计算器发送板层的位置偏移值给偏差控制器,偏差控制器根据板层的位置偏移值输出对应的控制信号,板层定位驱动器获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀调整板层的位置,然后板层位置传感器获取调整后的板层位置实际值,由此可见,本实施例的系统中,板层位置传感器、偏差计算器、偏差控制器、板层定位驱动器和板层定位执行器实现闭环,不需人工干预就可以对板层位置偏差进行及时动态扫描处理和执行,保证进出料过程的连续性。
如图2所示,本实施例中以板层的位置设定值SP为中心设定不同的处理区域:
预设值±P1以内为允许的误差区域,板层的位置偏移值落入此区域时停止板层动作进行进出料;
±D1至预设值±D2以内为自动重定位区域,板层的位置偏移值落入此区域时对板层进行自动纠偏处理使板层的回到允许的误差区域,此时控制信号为停止信号;
预设值±D2至预设值±P2以内为就位信号丢失区域,板层的位置偏移值落入此区域时停止板层动作对板层进行手动重定位,此时控制信号为向上或向下运行的控制信号;
预设值±P2至预设值±P3以内为就位板层定位溢出区域,板层的位置偏移值落入此区域时停止板层动作并发出溢出报警,此时控制信号为停止信号;
预设值±P3至预设值±P4以内为板层减速区域,板层的位置偏移值落入此区域时降低板层的运行速度,此时控制信号为减速信号。
基于以上内容,本发明还提出一种冻干机板层自动定位控制方法,如图3所示,包括以下步骤:
S1)依次选取一个待进出料的板层作为当前板层,若当前板层到达或通过对应的定位区域则执行步骤S2),定位区域为冻干机的进出料小门附近,对于不同板层,由于初始位置不同,对应的定位区域也存在差别;
S2)板层位置传感器获取当前板层的位置实际值,板层定位控制器提供当前板层的位置设定值,偏差计算器根据当前板层位置设定值和位置实际值计算得到当前板层的位置偏移值;
S3)若当前板层的位置偏移值大于预设值D1且小于预设值D2,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出对应的控制信号,所述板层定位驱动器获取控制信号并生成对应驱动信号控制板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作使液压油缸带动当前板层调整位置,直到当前板层的位置偏移值小于预设值P1,然后所述液压泵和比例换向电磁阀停止液压油缸动作,使当前板层运动停止,等待当前板层进出料结束;
S4)返回步骤S1)直到自动进出料周期结束。
本实施例中,步骤S1)还包括判断当前板层到达或通过对应的定位区域的步骤,具体包括:板层位置传感器获取当前板层预设时段内的运行轨迹,若运行轨迹与当前板层对应的定位区域相交或远离定位区域,则当前板层到达或通过对应的定位区域。
例如,预设时段内,板层位置传感器获取当前板层开始时间的位置实际值A1以及结束时间的位置实际值A2,则当前板层预设时段内的运行轨迹为A1至A2,如果当前板层到达或通过对应的定位区域A0,则存在A1<A0<A2,或A0<A1<A2,或A2<A1<A0,或A2<A0<A1。
本实施例中,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值小于预设值D1的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值小于预设值P1,此时当前板层恰好位于位置设定值运行的误差区域内,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止液压油缸动作,使当前板层运动停止,等待当前板层进出料结束;
若当前板层的位置偏移值大于预设值P1且小于预设值D1,此时当前板层未进入自动重定位区域,因此保持当前板层继续运动并返回步骤S2)。
本实施例中,步骤S2)和步骤S3)中当前板层的位置偏移值为当前板层位置实际值和位置设定值差值的绝对值,步骤S3)中偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出对应的控制信号,所述板层定位驱动器获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作具体包括:
S31)若当前板层位置实际值和位置设定值差值为正,则偏差控制器向板层定位驱动器输出向下运行的控制信号,板层定位驱动器收到对应控制信号后输出负的作用驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作,板层定位执行器打开向下的电磁阀使液压油缸带动当前板层向下运行;若当前板层位置实际值和位置设定值差值为负,则偏差控制器向板层定位驱动器输出向上运行的控制信号,板层定位驱动器收到对应控制信号后输出正的作用驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作,板层定位执行器打开向上的电磁阀使液压油缸带动当前板层向上运行;
S32)返回步骤S2)。
本实施例中,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值D2的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值D2且小于预设值P2,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止液压油缸动作,使当前板层运动停止,然后停止进出料推杆的运行并通过操作人员手动将当前板层重定位。
本实施例中,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值P2的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值P2且小于预设值P3,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止液压油缸动作,使当前板层运动停止,中断进出料并报警。
本实施例中,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值P3的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值P3且小于预设值P4,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出减速信号,所述板层定位驱动器获取减速信号并生成对应驱动信号驱动液压泵降低液压油输出,从而降低液压油缸带动当前板层的运行速度。
上述只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。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种冻干机板层自动定位控制系统,其特征在于,包括:
板层定位控制器,用于提供各板层的位置设定值;
板层位置传感器,用于获取各板层的位置实际值;
偏差计算器,用于根据各板层的位置设定值和位置实际值计算得到对应板层的位置偏移值并发送给偏差控制器;
偏差控制器,用于获取各板层的位置偏移值并输出对应的控制信号;
板层定位驱动器,用于获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器;
板层定位执行器,包括用于调整各板层的位置的液压泵和比例换向电磁阀。
2.根据权利要求1所述的冻干机板层自动定位控制系统,其特征在于,所述板层的位置偏移值大于预设值D1时偏差计算器发送板层的位置偏移值给偏差控制器。
3.一种冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)依次选取一个待进出料的板层作为当前板层,若当前板层到达或通过对应的定位区域则执行步骤S2);
S2)板层位置传感器获取当前板层的位置实际值,板层定位控制器提供当前板层的位置设定值,偏差计算器根据当前板层位置设定值和位置实际值计算得到当前板层的位置偏移值;
S3)若当前板层的位置偏移值大于预设值D1且小于预设值D2,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出对应的控制信号,所述板层定位驱动器获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀调整当前板层的位置,直到当前板层的位置偏移值小于预设值P1,所述液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,等待当前板层进出料结束;
S4)返回步骤S1)直到自动进出料周期结束。
4.根据权利要求3所述的冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,步骤S1)还包括判断当前板层到达或通过对应的定位区域的步骤,具体包括:板层位置传感器获取当前板层预设时段内的运行轨迹,若运行轨迹与当前板层对应的定位区域相交或远离定位区域,则当前板层到达或通过对应的定位区域。
5.根据权利要求3所述的冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值小于预设值D1的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值小于预设值P1,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,等待当前板层进出料结束;若当前板层的位置偏移值大于预设值P1且小于预设值D1,返回步骤S2)。
6.根据权利要求3所述的冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,步骤S2)和步骤S3)中当前板层的位置偏移值为当前板层位置实际值和位置设定值差值的绝对值。
7.根据权利要求6所述的冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,步骤S3)中所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出对应的控制信号,板层定位驱动器获取控制信号并生成对应驱动信号驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作比例换向电磁阀具体包括:
S31)若当前板层位置实际值和位置设定值差值为正,则偏差控制器向板层定位驱动器输出向下运行的控制信号,板层定位驱动器收到对应控制信号后输出负的作用驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作,板层定位执行器打开向下的电磁阀使当前板层向下运行;若当前板层位置实际值和位置设定值差值为负,则偏差控制器向板层定位驱动器输出向上运行的控制信号,板层定位驱动器收到对应控制信号后输出正的作用驱动板层定位执行器的液压泵和比例换向电磁阀动作,板层定位执行器打开向上的电磁阀使当前板层向上运行;
S32)返回步骤S2)。
8.根据权利要求3所述的冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值D2的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值D2且小于预设值P2,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,停止进出料推杆的运行并将当前板层重定位。
9.根据权利要求3所述的冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值P2的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值P2且小于预设值P3,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出停止信号,所述板层定位驱动器获取停止信号并生成对应驱动信号驱动液压泵和比例换向电磁阀停止当前板层的动作,中断进出料并报警。
10.根据权利要求3所述的冻干机板层自动定位控制方法,其特征在于,步骤S3)还包括当前板层的位置偏移值大于预设值P3的处理步骤,具体包括:若当前板层的位置偏移值大于预设值P3且小于预设值P4,偏差计算器将当前板层的位置偏移值发送给偏差控制器,所述偏差控制器获取当前板层的位置偏移值并向板层定位驱动器输出减速信号,所述板层定位驱动器获取减速信号并生成对应驱动信号驱动液压泵降低当前板层的运行速度。
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