CN117006416A - 液体输送系统自动泄压控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液体输送系统自动泄压控制系统及方法，包括：在液体输送系统的供液管路内设置压力传感器，利用压力传感器实时监测供液管路内压力并反馈至PLC；PLC根据反馈的压力控制气动阀的开关，实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制，使得液体输送系统在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。本发明通过增加压力传感器和管路控制阀门与PLC控制系统的联动，使得控制系统可以根据压力读值的实时检测值进行反馈动作，实现即时的压力调整动作。
Description
技术领域
本发明涉及液体输送系统技术领域，具体地，涉及液体输送系统自动泄压控制系统及方法。
背景技术
现有的泄压控制是通过压力传感器实时监控供液管路中的液体压力，并对其设置标准的压力值，当超出工作人员设置的限定压力波动范围时，通过报警的方式提醒工作人员手动去操作调压阀调整供液的压力，从而维持供液压力的稳定，具体流程如图1所示。而现有技术中存在如下缺陷/不足：第一，反馈流程时间过长，容易出现供液压力波动时间过长，操作人员操作不够及时，导致工艺使用端出现工艺缺陷，导致损失；第二，人工操作阀门调整压力，容易导致压力误差，特别是短时间内多次需要调整时更容易出现误差。
专利文献CN113090788A(申请号：202110490183.X)公开了一种由系统压力自动控制泄压的装置，包括导阀、执行器以及设有球阀的泄放阀门，执行器内设左腔体、中腔体以及右腔体，左腔体内设左活塞，右腔体内设右活塞，中腔体内设齿轮，齿轮的中轴与执行器转动连接，左活塞与右活塞之间连接有与齿轮啮合的齿；泄放阀门内球阀的上端面固定有用于控制其旋转的阀杆，阀杆与中轴下端固定连接，泄放阀门压力源入口处通过第一引压管连通导阀下端入口，导阀中部出口通过导阀管路连通执行器内的左腔体，右腔体通过第二引压管连通压力源，本装置可以代替泄压阀，安全阀，安全泄压阀，自身驱动来自于压力源，口径不受泄放阀门的限制，只需要执行器与泄放阀门相互匹配即可。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种液体输送系统自动泄压控制系统及方法。
根据本发明提供的一种液体输送系统自动泄压控制系统，包括：在液体输送系统的供液管路内设置压力传感器，利用压力传感器实时监测供液管路内压力并反馈至PLC；PLC根据反馈的压力控制气动阀的开关，实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制，使得液体输送系统在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。
优选地，利用压力传感器检测包括管路压力、钢瓶气相端压力和钢瓶液相端压力。
优选地，在PLC中设定供液压力上限值，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀打开，降低供液管路内压力；当压力传感器实时监测到的压力降低至设定值以下时，则通过PLC控制气动阀关闭。
优选地，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开，并通过真空发生器连接的尾气排放管路排出，达到泄压的目的；
所述通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开包括：管路至钢瓶气相端管路至尾气排放装置的阀门。
优选地，在泄压过程中，关闭补液阀门，当泄压完成后再继续进行补液。
根据本发明提供的一种液体输送系统自动泄压控制方法，包括：
步骤S1：在液体输送系统的供液管路内设置压力传感器，利用压力传感器实时监测供液管路内压力并反馈至PLC；
步骤S2：PLC根据反馈的压力控制气动阀的开关，实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制，使得液体输送系统在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。
优选地，利用压力传感器检测包括管路压力、钢瓶气相端压力和钢瓶液相端压力。
优选地，在PLC中设定供液压力上限值，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀打开，降低供液管路内压力；当压力传感器实时监测到的压力降低至设定值以下时，则通过PLC控制气动阀关闭。
优选地，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开，并通过真空发生器连接的尾气排放管路排出，达到泄压的目的；
所述通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开包括：管路至钢瓶气相端管路至尾气排放装置的阀门。
优选地，在泄压过程中，关闭补液阀门，当泄压完成后再继续进行补液。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过增加压力传感器和管路控制阀门与PLC控制系统的联动，使得控制系统可以根据压力读值的实时检测值进行反馈动作，实现即时的压力调整动作；
2、本发明通过压力传感器检测和PLC控制阀门关闭，可以做到与人工控制相比更高的精确度；
3、本发明通过系统本身即时性的自反馈调节，提高了设备供液的连续性、稳定性，也减少了工业生产过程中设备管理的成本；
4、本发明的泄压管路设置在Push Gas管路上，与补液管路分开。此种设计与现有的一些Push Gas和补液共用一条管路的设计相比，在泄压时不会影响补液动作，提高了设备供应流程的连续性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为液体输送系统手动泄压控制方法流程图。
图2为液体输送系统自动泄压控制方法流程图
图3为一台不间断液体供应设备PID示意图。
图4为PLC图控程序盘面示意图。
图5为PLC程序输入输出变量表示意图。
图6为PLC控制程序系统变量表示意图。
图7为PLC控制程序报警变量表示意图。
图8为PLC控制程序控制变量表示意图。
图9为PLC控制程序目录示意图。
图10为压力传感器PT读值换算为显示值程序段截图。
图11为程序根据PT读值触发泄压信号程序段截图。
图12为PLC程序中根据泄压信号控制泄压阀门开闭程序段截图。
图13为PLC程序中根据泄压信号控制PushGas管路阀门PV5R开闭程序段截图。
图14为PLC程序中根据泄压信号控制PushGas管路RCV阀门开闭程序段截图。
图15为PLC程序中根据泄压信号控制PushGas管路RIN2阀门开闭程序段截图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种液体输送系统自动泄压控制系统及方法，使用压力传感器监测管路内压力，PLC控制气动阀的控制方法，进而实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制功能，使得设备在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。同时，通过压力传感器监测和PLC控制调节压力相互配合控制的方法，精确度与手动控制相比得到很好的提升。
根据本发明提供的一种液体输送系统自动泄压控制系统，包括：在液体输送系统的供液管路内设置压力传感器，利用压力传感器实时监测供液管路内压力并反馈至PLC；PLC根据反馈的压力控制气动阀的开关，实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制，使得液体输送系统在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。
具体地，在PLC中设定供液压力上限值，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀打开，降低供液管路内压力；当压力传感器实时监测到的压力降低至设定值以下时，则通过PLC控制气动阀关闭。
所述设定供液压力上限值包括：在工业生产中，根据工艺不同和使用液体的不同，所需的液体压力也是各不相同的。而在正常使用情况下，管路密闭不会出现压力骤降情况，压力不稳定主要因素为管路后端工艺使用端暂停使用液体，导致液体积存在管路内，而前端Push Gas不会暂停供应，气体压力上升，进而影响液体压力。所以调整压力需要限定管路内压力上升的上限。
其中，压力传感器检测压力：设备管路中与自动泄压相关的压力传感器主要检测几个位置的压力，如Push Gas管路压力，钢瓶气相端压力，钢瓶液相端压力。
压力超出上限值，阀门打开泄压：此处阀门指的是Push Gas管路至钢瓶气相端管路至尾气排放装置的阀门。
压力降至设定值以下，关闭阀门：关闭泄压时打开的相关阀门。
当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开，并通过真空发生器连接的尾气排放管路排出，达到泄压的目的。
在泄压过程中，关闭补液阀门，当泄压完成后再继续进行补液。
根据本发明提供的一种液体输送系统自动泄压控制方法，如图2所示，包括：在液体输送系统的供液管路内设置压力传感器，利用压力传感器实时监测供液管路内压力并反馈至PLC；PLC根据反馈的压力控制气动阀的开关，实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制，使得液体输送系统在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。
具体地，在PLC中设定供液压力上限值，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀打开，降低供液管路内压力；当压力传感器实时监测到的压力降低至设定值以下时，则通过PLC控制气动阀关闭。
所述设定供液压力上限值包括：在工业生产中，根据工艺不同和使用液体的不同，所需的液体压力也是各不相同的。而在正常使用情况下，管路密闭不会出现压力骤降情况，压力不稳定主要因素为管路后端工艺使用端暂停使用液体，导致液体积存在管路内，而前端Push Gas不会暂停供应，气体压力上升，进而影响液体压力。所以调整压力需要限定管路内压力上升的上限。
其中，压力传感器检测压力：设备管路中与自动泄压相关的压力传感器主要检测几个位置的压力，如Push Gas管路压力，钢瓶气相端压力，钢瓶液相端压力。
压力超出上限值，阀门打开泄压：此处阀门指的是Push Gas管路至钢瓶气相端管路至尾气排放装置的阀门。
压力降至设定值以下，关闭阀门：关闭泄压时打开的相关阀门。
当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开，并通过真空发生器连接的尾气排放管路排出，达到泄压的目的。
在泄压过程中，关闭补液阀门，当泄压完成后再继续进行补液。
本发明在原有手动控制调整压力的方案基础上，增加了压力传感器和管路控制阀门与PLC控制系统的联动，使得控制系统可以根据压力读值的实时检测值进行反馈动作，即时地调整管路内Push Gas的压力，从而保证供应液体压力的稳定。
实施例2
实施例2是实施例1的优选例
图3为实例中使用的一台不间断液体供应设备PID图(Process&InstrumentDiagram，工艺及仪表流程图)；图2中VACUUM管路连接真空泵。
图4为设备PLC控制画面中一侧钢瓶的管路图，每个部件控制PID图中对应的阀门和传感器。
本发明提供的一种液体输送系统自动泄压控制方法，实现不间断液体供应的程序控制流程如下：
步骤1：正常供应液体时，由右侧缓存钢瓶进行供液。相关管路中打开的阀门有气动阀PV5R，RIN1，ROT，LPIR，PV6R，以及与不同工艺机台相连的LP1至LP4。其中PV9R连接的Vacuum管路末端连接真空泵，另一端连接管路中气液分离器，通过真空压力实现气液的分离。
步骤2：设置泄压上限指的是压力传感器PT1R的压力，即钢瓶气相端压力。由于PV5R在供液时一直处于开启状态，当后端管路液体积存时，Push Gas会积压在PT1R处的管路，导致压力上升，进而影响后侧液体管路压力。
步骤3：当PT1R压力超出设置的上限值时，以0.5Hz的频率间断式的开关气动阀PV2R，PV3R，PV10R，通过真空发生器VGBV连接的尾气排放管路排出Push Gas，达到泄压的目的。(VGBV前端手动阀MV3在设备工作时处于常开状态，VGBV关闭状态时后端压力相当于大气压，此处不打开真空发生状态是因为真空和供应压力的差值过大，容易导致PT1R处压力降低幅度太大，与微调压力的目的相悖，采用间断式的开闭阀门方式也是这个原因)
步骤4：当压力降至设定值以下时，关闭气动阀PV2R，PV3R，PV10R。
上述泄压流程在PLC程序中的控制方法如下如图5至15所示：
本控制程序基于西门子PLC相应的编程软件TIA Portal V17版本创作，首先根据整个系统的输入和输出设置编制变量表，输入分为数字量输入和模拟量输入，模拟量输入主要包括各个传感器读值的输入，数字量输入也称为开关量输入，主要包括紧急停机按钮等。在此基础之上，根据为管路设想的功能设置各种中间变量，包括有报警变量，控制变量，以及系统变量表等。以泄压功能为例，其相关的输入只有一个，即压力传感器的模拟量输入PT1R，输出为PV2R，PT3R，PV10R，这些在输入输出表中已列出。相关的中间变量是指人为地为整个过程中的各个节点设置的一个变量，例如报警点位，可以通过编制前置的程序，设置系统中各个输入点在何种情况下达到报警条件，那么这个报警点位触发后，它就能控制信号向后输出至后端的输出点。在梯形图语言中，左侧为信号进入端，右侧末端为信号通入的变量点。不同于输入变量只能置于左侧，输出变量只能位于末端，中间变量可以置于程序中各个位置，因此可通过中间变量实现输入和输出端的联结控制，以及各个程序段间承上启下的作用。而在一个程序段中，可通过软件内置的各个函数工具块进行组合，设置各种条件实现各种计算、控制功能，这就是各变量间的逻辑控制关系，而梯形图就很直观的表现出来各变量间的逻辑关系。总的来说可以将整个程序比作一个电路，输入可以看作开关，输出是灯泡，那么中间变量和各个程序端的组合可以是电路内的各种电器元件比如电阻、电容、继电器等等，使多个开关在不同开闭情况下控制多个灯泡的不同亮灭情况，可以通过在电路中设置不同元器件实现。而泄压功能相关的具体梯形图程序段均已在下方列出。
中间变量的作用是，相当于在输入和输出这两个起点和终点之间增加一些中继点位，并通过编程编制它们之间的逻辑关系，达到相互关联控制的效果，并最后从输出点位输出所需的有用信息。
在程序块中分为主控程序，多个函数块，以及多个对应函数块的数据块。函数块内编写的是输入输出和中间变量间的逻辑关系，数据块是在此块逻辑运算过程中产生的临时数据储存模块。
本程序使用的是LAD梯形图语言进行编程。本设备中特殊化学品液体的供应由右侧缓存钢瓶进行供液，自动泄压时根据右侧钢瓶气相气体压力传感器R_PT1的压力进行控制，首先通过程序内逻辑运算工具将分析仪中传感器感应读值的整型数据转换为在HMI屏幕中显示的实型数据。
当R_PT1显示压力值大于设定的压力值上限PulseVentPressure时，会接通PulseVentBit信号，此信号会自锁定，直至压力降至设定压力值PulseVentPressure以下6个单位后解除自锁定。
当系统处于在线状态，PLC接收到PulseVentBit信号后，会接通信号控制气动阀PV2R，PV3R，PV10L打开，其中PV2R开闭频率为0.5Hz，即每2秒开闭一次，控制泄压时流量大小，计时逻辑控件用于检测泄压流程时间是否超时，从而判断泄压流程是否正常。当计时器超时，即无法正常泄压时，会产生设备报警信号。
本发明压力以间断式排泄的方式，实现将压力准确调整至允许波动范围内的功能。
由于压力上涨多数是化学品钢瓶向缓存钢瓶补液时导致，在泄压过程中，同时会先关闭补液阀门，当泄压完成后再继续进行补液。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种液体输送系统自动泄压控制系统，其特征在于，包括：在液体输送系统的供液管路内设置压力传感器，利用压力传感器实时监测供液管路内压力并反馈至PLC；PLC根据反馈的压力控制气动阀的开关，实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制，使得液体输送系统在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。
2.根据权利要求1所述的液体输送系统自动泄压控制系统，其特征在于，利用压力传感器检测包括管路压力、钢瓶气相端压力和钢瓶液相端压力。
3.根据权利要求1所述的液体输送系统自动泄压控制系统，其特征在于，在PLC中设定供液压力上限值，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀打开，降低供液管路内压力；当压力传感器实时监测到的压力降低至设定值以下时，则通过PLC控制气动阀关闭。
4.根据权利要求1所述的液体输送系统自动泄压控制系统，其特征在于，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开，并通过真空发生器连接的尾气排放管路排出，达到泄压的目的；
所述通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开包括：管路至钢瓶气相端管路至尾气排放装置的阀门。
5.根据权利要求4所述的液体输送系统自动泄压控制系统，其特征在于，在泄压过程中，关闭补液阀门，当泄压完成后再继续进行补液。
6.一种液体输送系统自动泄压控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在液体输送系统的供液管路内设置压力传感器，利用压力传感器实时监测供液管路内压力并反馈至PLC；
步骤S2：PLC根据反馈的压力控制气动阀的开关，实现供液管路中供液压力的实时监测和即时的反馈控制，使得液体输送系统在供应液体时能够进行自动泄压操作，保持供液压力的稳定。
7.根据权利要求6所述的液体输送系统自动泄压控制方法，其特征在于，利用压力传感器检测包括管路压力、钢瓶气相端压力和钢瓶液相端压力。
8.根据权利要求6所述的液体输送系统自动泄压控制方法，其特征在于，在PLC中设定供液压力上限值，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀打开，降低供液管路内压力；当压力传感器实时监测到的压力降低至设定值以下时，则通过PLC控制气动阀关闭。
9.根据权利要求6所述的液体输送系统自动泄压控制方法，其特征在于，当压力传感器实时监测到的压力超出上限值时，则通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开，并通过真空发生器连接的尾气排放管路排出，达到泄压的目的；
所述通过PLC控制气动阀以预设频率间断式打开包括：管路至钢瓶气相端管路至尾气排放装置的阀门。
10.根据权利要求9所述的液体输送系统自动泄压控制方法，其特征在于，在泄压过程中，关闭补液阀门，当泄压完成后再继续进行补液。
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2023
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