CN115518536A - 一种混合气体控制装置及控制方法 - Google Patents

一种混合气体控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合气体控制装置及控制方法，旨在解决现有技术下瓶装混合气体有一定的时效性，随着放置时间的增长，混合气体分层现象越明显,混合气体使用效果差的技术问题；包括信号采集传感器，所述信号采集传感器的输出端与信号调理板的输入端进行连接，所述信号调理板通过A/D转换输出指定驱动计算机，所述计算机通过I/O转换输出指定驱动继电器控制，所述计算机的D/A输出指令经V/I转换后驱动比例阀，所述计算机的输出端与人工参数调节模块进行连接；与现有的混合气体相比较，本发明通过设计提高混合气体使用的时效性,对混合气体进行调控和监测，使得混合气体的压力与湿度持续维持在规定范围值内，保障混合气体的正常使用效果。

Description

一种混合气体控制装置及控制方法
技术领域
本发明属于气体混合技术领域，具体涉及一种混合气体控制装置及控制方法。
背景技术
制造科学与技术的发展,对机械设备的精度、控制系统和具体功能要求越来越高，在表面处理、焊接、食品医药、冶炼等许多领域,常常需要使用由两种、三种或更多种气体按一定比例混配而成的混合气体，以便有效地提高加工质量和产品质量,特别是在某些情况下,对混合气体的混配比例精度要求很高，现有的气体控制装置在实际使用时，若要使用混配比例精度较高的气体,都是向专用供气商订购瓶装混合气体，使用瓶装气体的最大缺点是不能满足连续、大量用气的要求，且瓶装气体有一定的时效性,随着放置时间的增长，混合气体分层现象越明显,这会直接影响混合气体的使用效果。
发明内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种混合气体控制装置及控制方法，旨在解决现有技术下瓶装混合气体有一定的时效性,随着放置时间的增长，混合气体分层现象越明显,影响混合气体使用效果的技术问题。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种混合气体控制装置，包括信号采集传感器，所述信号采集传感器的输出端与信号调理板的输入端进行连接，所述信号调理板通过A/D转换输出指定驱动计算机，所述计算机通过I/O转换输出指定驱动继电器控制，所述计算机的D/A输出指令经V/I转换后驱动比例阀，所述计算机的输出端与人工参数调节模块进行连接，所述比例阀的输出端与信号调理板进行连接。
使用本技术方案装置时，首先，通过多功能控制，由计算机集中控制气路的打开、关闭、加热、排除杂气等相关动作；其次，温度调节，检测系统环境温度，自动启闭调节装置，使系统环境温度保持在范围内；再次，先接入气体，将两路气体经减压、稳压，其中一路再将比例阀调节后进入混配装置混合，气体混合后经流量计调节至所需流量后分路输出；利用气体分析仪测气体浓度，检测结果经计算机分析处理与设定参数比较后，查看是否浓度正常，指挥调节气体输入气路中的比例阀开度，从而实现对气体混配比例的适实调整，对气体的混配比例严格控制，提高气体混配精度，检测气体浓度正常时，进入下一环节测输出气压；然后，监测混合气体的压力与湿度，通过测输出气压检测气体是否压力正常，超出规定范围时系统报警，再通过测气体湿度是否湿度正常，超出规定范围时系统报警，当检测气体的湿度和压力均为正常值时气体输出；最后，通过人工设定和调整主控界面对控制参数调节。
一种混合气体的控制方法，包括以下步骤：
S1，多功能控制：由计算机集中控制气路的打开、关闭、加热、排除杂气等相关动作；
S2，温度调节:检测系统环境温度，自动启闭调节装置，使系统环境温度保持在范围内；
S3，气体混合:将两种不同的气体按规定比例进行精准混合，混合气体配比波动小于±0.5％，气体混合比例适时检测，自动调节，当混合比例超出规定比例时系统报警；
S4，监测混合气体的压力与湿度：监测输出气体的压力和湿度，超出规定范围时系统报警；
S5，控制参数调节：相关控制参数可人工设定、调整主控界面。
进一步的，所述信号采集传感器将采集到的气体浓度、压力、湿度、环境温度等信息以电流或电压方式传给信号调节板，所述信号调理板将有关信号放大、滤波处理后经A/D转换送入计算机，计算机由相关程序实现信心的处理，显示并发出控制指定。
更进一步的，所述比例阀由电流信号驱动，所述I/O输出指定主要实现电池阀、空调、报警器等的开关控制。
更进一步的，所述S2中气体加热完成后进行测环境温度，当环境温度检测值低于或高于设定值时，自动开启调温装置，通过自动调节仪器工作环境温度，保持环境温度恒定。
更进一步的，所述S3中先接入气体，通过比例阀调节，将两种不同的气体按规定比例进行精准气体混合，通过气体混合比例适时检测气体浓度，自动调节，当混合比例超出规定比例时系统报警，检测气体浓度正常时，进入下一环节测输出气压。
更进一步的，所述S3中先接入气体，将两路气体经减压、稳压，其中一路再将比例阀调节后进入混配装置混合，气体混合后经流量计调节至所需流量后分路输出；利用气体分析仪测气体浓度，检测结果经计算机分析处理与设定参数比较后，查看是否浓度正常，指挥调节气体输入气路中的比例阀开度，从而实现对气体混配比例的适实调整，对气体的混配比例严格控制，提高气体混配精度。
更进一步的，所述S4中通过测输出气压检测气体是否压力正常，超出规定范围时系统报警，通过测气体湿度是否湿度正常，超出规定范围时系统报警，当检测气体的湿度和压力均为正常值时气体输出。
更进一步的，所述计算机的主控界面包括气路控制监测、系统自检、参数设置、精度调整以及传感器标设单元，所述主控界面采用PID与智能控制相结合的控制方式；
(参考附图4),图中,X(t)为输人信息,K1、K2为采样开关,D(Z)为数字控制器,H(S)为零阶保持器，G(S)为被控对象传递函数,Y(t)为输出信息；
控制系统利用气体混配比例的偏差量E进行分.段,当E超出规定时，控制系统快速调整比例阀,此时重速度而精度要求相对较低,所以采用快速最优(Bang-Bang)控制方案；当E在规定范围内时，系统相对平稳，此时主要控制精度，故采用PID控制方案4。据此,由偏移量E组成简单规则集来实现智能复合控制，其主要规则有:
IF E≥0.4 THEN uC＝-um,Bang-Bang控制，比例阀快速关小；
IF E≤-0.4 THEN uC＝+um,Bang-Bang控制，比例阀快速开大；
IF0.2<|E|<0.4 THEN uC＝PID控制算法输出；
IF|E|≤0.2 THEN uC＝0；
Figure BDA0003896205450000041
式中:Kp为比例增益；T；为积分时间常数；Tg为微分时间常数5]，由于采样周期T很短,故上式可离散化得到PID调节器的离散方程:
Figure BDA0003896205450000042
式中:Ki式中:K为积分比例系数；K。为微分比例系数；△2为差分的平方；
由于气体混配比例控制环节采用了分段智能复合控制方式,大大提高了控制的准确性,避免了系统的超调或振荡现象,实现了控制的准确、快速与平稳。
(3)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过采集传感器、多功能控制、温度调节、气体混合、监测混合气体的压力与湿度以及控制参数调节的设计，能够满足连续、大量用气的要求，同时能够提高混合气体使用的时效性,对混合气体进行调控和监测，使得混合气体的压力与湿度持续维持在规定范围值内，保障混合气体的正常使用效果。
附图说明
图1为本发明装置控制原理图；
图2为本发明装置步骤流程图；
图3为本发明装置控制程序流程图；
图4为本发明装置混合比例控制框图。
具体实施方式
本具体实施方式是一种混合气体控制装置及控制方法，其结构示意图如图1-图3所示，一种混合气体控制装置，包括信号采集传感器，信号采集传感器的输出端与信号调理板的输入端进行连接，信号调理板通过A/D转换输出指定驱动计算机，计算机通过I/O转换输出指定驱动继电器控制，计算机的D/A输出指令经V/I转换后驱动比例阀，计算机的输出端与人工参数调节模块进行连接，比例阀的输出端与信号调理板进行连接；
其次，一种混合气体控制方法，包括以下步骤：
S1，多功能控制：由计算机集中控制气路的打开、关闭、加热、排除杂气等相关动作；
S2，温度调节：检测系统环境温度，自动启闭调节装置，使系统环境温度保持在范围内；
S3，气体混合：将两种不同的气体按规定比例进行精准混合，混合气体配比波动小于±0.5％，气体混合比例适时检测，自动调节，当混合比例超出规定比例时系统报警；
S4，监测混合气体的压力与湿度：监测输出气体的压力和湿度，超出规定范围时系统报警；
S5，控制参数调节：相关控制参数可人工设定、调整主控界面；
S2中气体加热完成后进行测环境温度，当环境温度检测值低于或高于设定值时，自动开启调温装置，通过自动调节仪器工作环境温度，保持环境温度恒定；S3中先接入气体，通过比例阀调节，将两种不同的气体按规定比例进行精准气体混合，通过气体混合比例适时检测气体浓度，自动调节，当混合比例超出规定比例时系统报警，检测气体浓度正常时，进入下一环节测输出气压；S3中先接入气体，将两路气体经减压、稳压，其中一路再将比例阀调节后进入混配装置混合，气体混合后经流量计调节至所需流量后分路输出；利用气体分析仪测气体浓度，检测结果经计算机分析处理与设定参数比较后，查看是否浓度正常，指挥调节气体输入气路中的比例阀开度，从而实现对气体混配比例的适实调整，对气体的混配比例严格控制，提高气体混配精度；S4中通过测输出气压检测气体是否压力正常，超出规定范围时系统报警，通过测气体湿度是否湿度正常，超出规定范围时系统报警，当检测气体的湿度和压力均为正常值时气体输出；
此外，信号采集传感器将采集到的气体浓度、压力、湿度、环境温度等信息以电流或电压方式传给信号调节板，信号调理板将有关信号放大、滤波处理后经A/D转换送入计算机，计算机由相关程序实现信心的处理，显示并发出控制指定；比例阀由电流信号驱动，I/O输出指定主要实现电池阀、空调、报警器等的开关控制；计算机的主控界面包括气路控制监测、系统自检、参数设置、精度调整以及传感器标设单元，主控界面采用PID与智能控制相结合的控制方式。
工作原理：使用本技术方案的装置时，首先，通过多功能控制，由计算机集中控制气路的打开、关闭、加热、排除杂气等相关动作；其次，温度调节，检测系统环境温度，自动启闭调节装置，使系统环境温度保持在范围内；再次，先接入气体，将两路气体经减压、稳压，其中一路再将比例阀调节后进入混配装置混合，气体混合后经流量计调节至所需流量后分路输出；利用气体分析仪测气体浓度，检测结果经计算机分析处理与设定参数比较后，查看是否浓度正常，指挥调节气体输入气路中的比例阀开度，从而实现对气体混配比例的适实调整，对气体的混配比例严格控制，提高气体混配精度，检测气体浓度正常时，进入下一环节测输出气压；然后，监测混合气体的压力与湿度，通过测输出气压检测气体是否压力正常，超出规定范围时系统报警，再通过测气体湿度是否湿度正常，超出规定范围时系统报警，当检测气体的湿度和压力均为正常值时气体输出；最后，通过人工设定和调整主控界面对控制参数调节，整个操作流程简单便捷，与现有的混合气体相比较，本发明通过设计提高混合气体使用的时效性,对混合气体进行调控和监测，使得混合气体的压力与湿度持续维持在规定范围值内，保障混合气体的正常使用效果。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混合气体控制装置，包括信号采集传感器，其特征在于：所述信号采集传感器的输出端与信号调理板的输入端进行连接，所述信号调理板通过A/D转换输出指定驱动计算机，所述计算机通过I/O转换输出指定驱动继电器控制，所述计算机的D/A输出指令经V/I转换后驱动比例阀，所述计算机的输出端与人工参数调节模块进行连接，所述比例阀的输出端与信号调理板进行连接。
2.一种混合气体的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，多功能控制：由计算机集中控制气路的打开、关闭、加热、排除杂气等相关动作；
S2，温度调节:检测系统环境温度，自动启闭调节装置，使系统环境温度保持在范围内；
S3，气体混合:将两种不同的气体按规定比例进行精准混合，混合气体配比波动小于±0.5％，气体混合比例适时检测，自动调节，当混合比例超出规定比例时系统报警；
S4，监测混合气体的压力与湿度：监测输出气体的压力和湿度，超出规定范围时系统报警；
S5，控制参数调节：相关控制参数可人工设定、调整主控界面。
3.根据权利要求1所述的一种混合气体控制装置，其特征在于：所述信号采集传感器将采集到的气体浓度、压力、湿度、环境温度等信息以电流或电压方式传给信号调节板，所述信号调理板将有关信号放大、滤波处理后经A/D转换送入计算机，计算机由相关程序实现信心的处理，显示并发出控制指定。
4.根据权利要求1所述的一种混合气体控制装置，其特征在于：所述比例阀由电流信号驱动，所述I/O输出指定主要实现电池阀、空调、报警器等的开关控制。
5.根据权利要求2所述的一种混合气体的控制方法，其特征在于：所述S2中气体加热完成后进行测环境温度，当环境温度检测值低于或高于设定值时，自动开启调温装置，通过自动调节仪器工作环境温度，保持环境温度恒定。
6.根据权利要求2所述的一种混合气体的控制方法，其特征在于：所述S3中先接入气体，将两路气体经减压、稳压，其中一路再将比例阀调节后进入混配装置混合，气体混合后经流量计调节至所需流量后分路输出；利用气体分析仪测气体浓度，检测结果经计算机分析处理与设定参数比较后，查看是否浓度正常，指挥调节气体输入气路中的比例阀开度，从而实现对气体混配比例的适实调整，对气体的混配比例严格控制，提高气体混配精度。
7.根据权利要求2所述的一种混合气体的控制方法，其特征在于：所述S4中通过测输出气压检测气体是否压力正常，超出规定范围时系统报警，通过测气体湿度是否湿度正常，超出规定范围时系统报警，当检测气体的湿度和压力均为正常值时气体输出。
8.根据权利要求1所述的一种混合气体控制装置，其特征在于：所述计算机的主控界面包括气路控制监测、系统自检、参数设置、精度调整以及传感器标设单元，所述主控界面采用PID与智能控制相结合的控制方式。
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