CN113190052A - 一种不间断的药液供给控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及药液供给技术领域，尤其涉及一种不间断的药液供给控制方法及系统，第一步，用户根据需要通过操作屏输入所需药剂的总量、所需药剂的浓度及供给药液流量，并通过CAN数据总线传输给PLC；第二步，PLC接收到信息，根据药剂总量及单个搅拌桶的药剂容量计算需要搅拌桶工作的次数；第三步，当计算出的工作次数小于1时，只启动第一搅拌桶工作，当计算出的工作次数大于1时，启动两个搅拌桶交替工作，当供给的药剂总量达到设定要求时，PLC控制第一、第二搅拌桶停止工作。本发明提供的工艺及工装可靠性高，适用性强，功能完善，能自动控制两个搅拌桶交替作业并实现药剂浓度及供给流量精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及消杀技术领域，尤其涉及一种不间断的药液供给控制方法及系统。
背景技术
现有的消杀技术中药液供给系统分为三种：继电器控制系统、单片机控制系统及可编程控制器控制系统。
A.继电器控制系统：该系统的控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，灵活性差，影响速度慢。
B.单片机控制:高集成度，体积小，高可靠性。单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内容布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高，控制功能强，为了满足对对像的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件：分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。低电压，低功耗。便于生产便携式产品，为了满足广泛适用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8～3.6V,而工作电流仅为数百微安。易扩展片内具有计算机正常工作所需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。由于单片机的广泛使用，因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。但是，单片机是一片集成电路。不能直接将它与外部I/O信号相连。要使它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，正因如此其运行的可靠性也会大大降低。
C.可编程序控制器控制(PLC控制)：实时性强，信号处理时间短、速度快、信号处理和程序运行的速度快，能满足各种控制目标。可考性高，抗干扰能力强PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的工艺制造，内部电路采取了非常强的抗干扰技术。具有很高的可靠性。可编程控制器从上个时间70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大的曾加了其功能，现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、联网通讯等多种功能，是名副其实的多功能控制器。但是现有由PLC为主构成的药液供给控制系统具有可靠性比较差而且不能实现不间断供液。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供操作方便，性能稳定，工作可靠，药剂配比精确且能够实现两个搅拌桶交替作业的一种不间断的药液供给控制方法及系统。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种不间断的药液供给控制方法，其包括如下操作步骤：
第一步，用户根据需要通过操作屏输入所需药剂的总量、所需药剂的浓度及供给药液流量，并通过CAN数据总线传输给PLC；
第二步，PLC接收到信息，根据药剂总量及单个搅拌桶的药剂容量计算需要搅拌桶工作的次数；
第三步，当计算出的工作次数小于1时，启动第一搅拌桶工作，当计算出的工作次数大于1时，启动两个搅拌桶交替工作，两搅拌桶交替工作流程如下：
PLC首先控制第一进水阀开启，向第一搅拌桶加水，当水位大于搅拌桶容积的的1/3后，第一加料机构启动工作，自动向第一搅拌桶加入药剂，当第一搅拌桶水位大于搅拌桶容积的1/2后，搅拌启动，当第一搅拌桶液位达到9/10后，延时20s，搅拌电机停止搅拌，PLC通过浓度剂反馈信号，计算需要再次加水或再次加料的量，然后开启第一加水阀或第一加料机构，加料或再次加水，直至搅拌桶加满，并且药剂浓度满足要求后，启动三通阀门，使水泵从第一搅拌桶吸取药液，并根据用户设定的供给药液流量，根据实际流量计反馈值，进行PID运算，控制水泵转速；
在第一搅拌桶供液过程中，第一搅拌桶内的液位达到1/2时，控制第二进水阀开启，向第二搅拌桶内加水，当第二搅拌桶水位大于容积的的1/3后，第二加料机构启动工作，自动向第二搅拌桶加入药剂，当第二搅拌桶水位大于第二搅拌桶容积的1/2后，搅拌启动搅拌，当第二搅拌桶液位达到9/10后，延时20s，搅拌电机停止搅拌，PLC通过浓度剂反馈信号，计算需要再次加水或再次加料的量，然后开启第二加水阀或第二加料机构，加料或再次加水，直至第二搅拌桶加满，并且药剂浓度满足要求；
当第一搅拌桶内药剂液位将为零时，PLC控制三通阀门转动到第二搅拌桶，使水泵从第二搅拌桶吸取药剂，同时PLC根据用户设定的供给药液流量，根据实际流量计反馈值，进行PID运算，控制水泵转速；
在第二搅拌桶供液过程中，第二搅拌桶内的液位达到1/2时，第一搅拌桶重复加水、加料、搅拌程序完成药剂的补充，待到第二搅拌桶内药剂液位将为零时，PLC再控制三通阀门转动到第一搅拌桶进行药剂的供给，如此反复交替动作；
第四步，当供给的药剂总量达到设定要求时，PLC控制第一、第二搅拌桶停止工作。
一种不间断的药液供给系统，其包括操作屏、PLC、CAN总线、第一搅拌桶、第二搅拌桶、第一加水工装、第二加水工装、第一加料机构、第二加料机构、第一搅拌工装、第二搅拌工装及水泵；
所述第一加水工装、第二加水工装、第一加料机构、第二加料机构均安装有流量计及进液阀门，第一搅拌桶及第二搅拌桶内均安装有液位传感器，
所述水泵与第一搅拌桶、第二搅拌桶的出液口通过三通连接，三通上分别安装有出液阀门，第一搅拌工装、第二搅拌工装的搅拌轴设于相应的搅拌桶内对搅拌桶内的药剂进行搅拌；
所述操作屏与PLC之间通过CAN总线连接，PLC与各液位传感器、流量计、浓度计、进液阀、水泵、出液阀门及第一搅拌工装、第二搅拌工装的搅拌电机通过CAN总线连接；
用户通过操作屏向PLC发送参数指令，并通过CAN总线进行传输；
PLC接收操作屏的参数指令，并根据药剂总量及单个搅拌桶的药剂容量计算需要搅拌桶工作的次数，当计算出的工作次数小于1时，只启动第一搅拌桶工作，当计算出的工作次数大于1时，启动两个搅拌桶交替工作。
优化的，第一搅拌桶与第二搅拌桶均由铁素体不锈钢材料制成。
优化的，进液阀门及出液阀门均为交流电动阀门。
本发明的有益效果
本发明提供的一种不间断的药液供给控制方法及系统，实现了药液的连续供给，药剂配比精确，一键式操作，提高了用户的工作效率，控制系统简单、经济、使用和维护方便。具体具有如下优点：
(1)可靠性高。具有较高的可靠性是衡量一个电气控制设备很关键的性能指标。由于PLC采用现代大规模集成电子电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，所以生产制作出来的产品的可靠性往往都是很高的。
(2)配套齐全，功能完善，适用性强。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了功能中的逻辑处理以外，现代PLC基本上都具有比较完善的数据运算能力，因此可以用在各种各样的数字控制场合。
(3)易学易用，深受工程技术人员欢迎。作为通用的工业控制计算机，PLC是面向工矿企业的工控设备。它的接口简单，只用少量的PLC开关量逻辑控制指令就能方便地实现继电器电路所能实现的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机来从事工业控制减少了很多工作量，节约了时间。
(4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC中存储逻辑被接线逻辑代替了，这样一来就大大的削减了控制设的外部接线数量，控制系统的设计及建造的周期也大大缩短，同时维护起来也变得容易。更为重要的是这样同一设备只需改变程序便可实现不同的生产过程，给需要进行多品种、小批量的生产场合带来了很大的便利。
(5)硬件配套齐全，拥护使用方便，适应性强。
附图说明
图1为本发明控制流程图；
图2为本发明控制系统组成图；
具体实施方式
一种不间断的药液供给控制方法，其包括如下操作步骤：
第一步，用户根据需要通过操作屏输入所需药剂的总量、所需药剂的浓度及供给药液流量，并通过CAN数据总线传输给PLC；
其中：药剂流量可以调节，调节范围在0-50L/min；
药剂浓度可以设定0-80％；
第二步，PLC接收到信息，根据药剂总量及单个搅拌桶的药剂容量计算需要搅拌桶工作的次数；
第三步，当计算出的工作次数小于1时，只启动第一搅拌桶工作，当计算出的工作次数大于1时，启动两个搅拌桶交替工作，两搅拌桶交替工作流程如下：
PLC首先控制第一进水阀开启，向第一搅拌桶加水，当水位大于搅拌桶容积的的1/3后，第一加料机构启动工作，自动向第一搅拌桶加入药剂，当第一搅拌桶水位大于搅拌桶容积的1/2后，搅拌启动，当第一搅拌桶液位达到9/10后，延时20s，搅拌电机停止搅拌，PLC通过浓度剂反馈信号，计算需要再次加水或再次加料的量，然后开启第一加水阀或第一加料机构，加料或再次加水，直至搅拌桶加满，并且药剂浓度满足要求后，启动三通阀门，使水泵从第一搅拌桶吸取药液，并根据用户设定的供给药液流量，根据实际流量计反馈值，进行PID运算，控制水泵转速。
本方法采用加水-加药-搅拌-再次加水或加药的方式进行控制药剂的浓度，可以使配置的药剂浓度更加精确。
并根据用户设定的供给药液流量，根据实际流量计反馈值，进行PID运算，控制水泵转速，可以实现药液流量的精确控制。
在第一搅拌桶供液过程中，第一搅拌桶内的液位达到1/2时，控制第二进水阀开启，向第二搅拌桶内加水，当第二搅拌桶水位大于容积的的1/3后，第二加料机构启动工作，自动向第二搅拌桶加入药剂，当第二搅拌桶水位大于第二搅拌桶容积的1/2后，搅拌启动搅拌，当第二搅拌桶液位达到9/10后，延时20s，搅拌电机停止搅拌，PLC通过浓度剂反馈信号，计算需要再次加水或再次加料的量，然后开启第二加水阀或第二加料机构，加料或再次加水，直至第二搅拌桶加满，并且药剂浓度满足要求；
在实现两个搅拌桶交替供液的同时，实现两个搅拌桶交替补充药剂，进一步保证不间断供给药液。
当第一搅拌桶内药剂液位将为零时，PLC控制三通阀门转动到第二搅拌桶，使水泵从第二搅拌桶吸取药剂，同时PLC根据用户设定的供给药液流量，根据实际流量计反馈值，进行PID运算，控制水泵转速；
在第二搅拌桶供液过程中，第二搅拌桶内的液位达到1/2时，第一搅拌桶重复加水、加料、搅拌程序完成药剂的补充，待到第二搅拌桶内药剂液位将为零时，PLC再控制三通阀门转动到第一搅拌桶进行药剂的供给，如此反复交替动作；
第四步，当供给的药剂总量达到设定要求时，PLC控制第一、第二搅拌桶停止工作。
一种不间断的药液供给系统，其包括操作屏、PLC、CAN总线、第一搅拌桶、第二搅拌桶、第一加水工装、第二加水工装、第一加料机构、第二加料机构、第一搅拌工装、第二搅拌工装及水泵；
所述第一加水工装、第二加水工装、第一加料机构、第二加料机构均安装有流量计及进液阀门，第一搅拌桶及第二搅拌桶内均安装有液位传感器，
所述水泵与第一搅拌桶、第二搅拌桶的出液口通过三通连接，三通上分别安装有出液阀门，第一搅拌工装、第二搅拌工装的搅拌轴设于相应的搅拌桶内对搅拌桶内的药剂进行搅拌；
所述操作屏与PLC之间通过CAN总线连接，PLC与各液位传感器、流量计、浓度计、进液阀、水泵、出液阀门及第一搅拌工装、第二搅拌工装的搅拌电机通过CAN总线连接；
用户通过操作屏向PLC发送参数指令，并通过CAN总线进行传输；
PLC接收操作屏的参数指令，并根据药剂总量及单个搅拌桶的药剂容量计算需要搅拌桶工作的次数，当计算出的工作次数小于1时，只启动第一搅拌桶工作，当计算出的工作次数大于1时，启动两个搅拌桶交替工作。
优化的，第一搅拌桶与第二搅拌桶均由铁素体不锈钢材料制成，铁素体不锈钢材料含铬量在11％～30％，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的钼、钛、铌等元素，其具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，并能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点。
优化的，进液阀门及出液阀门均为交流电动阀门，交流电动阀门自带限位信号，可以实现到位后自动断电。
水泵可以选用国外进口的高压大流量水泵，其流量可达54L/min，转速0-1450rpm，压力0-150bar，功率15kw。
液位传感器、浓度计及流量计为能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
综上所述，本发明所保护的一种不间断的药液供给控制方法及系统，操作人员可以通过简单的人机交互界面，设置参数，并通过一键式启动方式工作，可靠性高，适用性强，功能完善，能自动控制两个搅拌桶交替作业，从而实现药液的不间断供给，并且能够实现药剂浓度及供给流量的精确控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种不间断的药液供给控制方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
第一步，用户根据需要通过操作屏输入所需药剂的总量、所需药剂的浓度及供给药液流量，并通过CAN数据总线传输给PLC；
第二步，PLC接收到信息，根据药剂总量及单个搅拌桶的药剂容量计算需要搅拌桶工作的次数；
第三步，当计算出的工作次数小于1时，启动第一搅拌桶工作，当计算出的工作次数大于1时，启动两个搅拌桶交替工作，两搅拌桶交替工作流程如下：
PLC首先控制第一进水阀开启，向第一搅拌桶加水，当水位大于搅拌桶容积的的1/3后，第一加料机构启动工作，自动向第一搅拌桶加入药剂，当第一搅拌桶水位大于搅拌桶容积的1/2后，搅拌启动，当第一搅拌桶液位达到9/10后，延时20s，搅拌电机停止搅拌，PLC通过浓度剂反馈信号，计算需要再次加水或再次加料的量，然后开启第一加水阀或第一加料机构，加料或再次加水，直至搅拌桶加满，并且药剂浓度满足要求后，启动三通阀门，使水泵从第一搅拌桶吸取药液，并根据用户设定的供给药液流量，根据实际流量计反馈值，进行PID运算，控制水泵转速；
在第一搅拌桶供液过程中，第一搅拌桶内的液位达到1/2时，控制第二进水阀开启，向第二搅拌桶内加水，当第二搅拌桶水位大于容积的的1/3后，第二加料机构启动工作，自动向第二搅拌桶加入药剂，当第二搅拌桶水位大于第二搅拌桶容积的1/2后，搅拌启动搅拌，当第二搅拌桶液位达到9/10后，延时20s，搅拌电机停止搅拌，PLC通过浓度剂反馈信号，计算需要再次加水或再次加料的量，然后开启第二加水阀或第二加料机构，加料或再次加水，直至第二搅拌桶加满，并且药剂浓度满足要求；
当第一搅拌桶内药剂液位将为零时，PLC控制三通阀门转动到第二搅拌桶，使水泵从第二搅拌桶吸取药剂，同时PLC根据用户设定的供给药液流量，根据实际流量计反馈值，进行PID运算，控制水泵转速；
在第二搅拌桶供液过程中，第二搅拌桶内的液位达到1/2时，第一搅拌桶重复加水、加料、搅拌程序完成药剂的补充，待到第二搅拌桶内药剂液位将为零时，PLC再控制三通阀门转动到第一搅拌桶进行药剂的供给，如此反复交替动作；
第四步，当供给的药剂总量达到设定要求时，PLC控制第一、第二搅拌桶停止工作。
2.一种不间断的药液供给系统，其特征在于，包括操作屏、PLC、CAN总线、第一搅拌桶、第二搅拌桶、第一加水工装、第二加水工装、第一加料机构、第二加料机构、第一搅拌工装、第二搅拌工装及水泵；
所述第一加水工装、第二加水工装、第一加料机构、第二加料机构均安装有流量计及进液阀门，第一搅拌桶及第二搅拌桶内均安装有液位传感器，
所述水泵与第一搅拌桶、第二搅拌桶的出液口通过三通连接，三通上分别安装有出液阀门，第一搅拌工装、第二搅拌工装的搅拌轴设于相应的搅拌桶内对搅拌桶内的药剂进行搅拌；
所述操作屏与PLC之间通过CAN总线连接，PLC与各液位传感器、流量计、浓度计、进液阀、水泵、出液阀门及第一搅拌工装、第二搅拌工装的搅拌电机通过CAN总线连接；
用户通过操作屏向PLC发送参数指令，并通过CAN总线进行传输；
PLC接收操作屏的参数指令，并根据药剂总量及单个搅拌桶的药剂容量计算需要搅拌桶工作的次数，当计算出的工作次数小于1时，只启动第一搅拌桶工作，当计算出的工作次数大于1时，启动两个搅拌桶交替工作。
3.根据权利要求2所述的一种不间断的药液供给系统，其特征在于，第一搅拌桶与第二搅拌桶均由铁素体不锈钢材料制成。
4.根据权利要求2所述的一种不间断的药液供给系统，其特征在于，进液阀门及出液阀门均为交流电动阀门。
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