CN117950428A - 一种基于云端的液位面自动化控制系统以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云端的液位面自动化控制系统以及控制方法,包括储液单元、大量加液单元、控制单元和云主机;所述储液单元用于对液体进行存储,且所述液体从所述储液单元排出,所述储液单元形成储液液面;本发明的有益效果是,通过储液单元、大量加液单元、随动式液位检调一体单元、控制单元、云主机和人机交互界面,实现云端自动化的液位控制,其中随动式液位检调一体单元设置在储液单元外部,无需沉浸在液体中,便于维护检修,同时随动式液位检调一体单元具有防腐防水功能,适用于不同种类的液体使用,保证了寿命和性能,解决了沉浸在液体中的传统的液位传感器在水中电路绝缘性能下降,增加电路短路或漏电的风险的问题。
Description
技术领域
本发明涉及液位调节技术领域,特别是一种基于云端的液位面自动化控制系统。
背景技术
液位自动控制系统是一种用于测量和控制液体液位变化的系统,传统的液位自动控制系统中通常使用液位传感器来检测液体的液面位置。采用沉浸在液体中的液位传感器的液位控制系统,由于液位传感器长期与液体接触,特别是含有化学物质的水,可能导致液位传感器的金属部分受到腐蚀,影响其使用寿命和性能,还可能导致液位传感器的电路绝缘性能下降,增加电路短路或漏电的风险,导致该液位控制系统液位测量不准确,甚至失效,从而影响正常工作,同时不便于维护检修。而外测试液位计,如超声波传感器虽然设置在液体外,但是需要安装在容器上,对液体容器材质有一定要求,安装范围受限。在液位自动控制系统中,除了液位传感器,控制器和执行器等设备同样是必不可少的单元,执行器通常有电磁阀、泵体等,而泵体存在最小流通值。最小流量是指泵在正常操作条件下允许的最小流量值,或者是指泵内流量下降到此一数值时,泵内部开始出现气蚀现象,泵的工作变得不稳定,因此单独使用泵体作为执行器的液位控制系统不便于进行微小液面高度的调节。鉴于此,设计一个利用无需沉浸在水中的、集液位测量与微小调节为一体的单元进行液位检测控制的云端自动化控制系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题,设计了一种基于云端的液位面自动化控制系统以及控制方法,解决了采用沉浸在液体中的液位传感器的液位控制系统,由于液位传感器长期与液体接触,特别是含有化学物质的水,可能导致液位传感器的金属部分受到腐蚀,影响其使用寿命和性能,还可能导致液位传感器的电路绝缘性能下降,增加电路短路或漏电的风险,导致该液位控制系统液位测量不准确,甚至失效,从而影响正常工作,同时不便于维护检修;而外测试液位计,如超声波传感器虽然设置在液体外,但是需要安装在容器上,对液体容器材质有一定要求,安装范围受限;在液位自动控制系统中,除了液位传感器,控制器和执行器等设备同样是必不可少的单元,执行器通常有电磁阀、泵体等,而泵体存在最小流通值;最小流量是指泵在正常操作条件下允许的最小流量值,或者是指泵内流量下降到此一数值时,泵内部开始出现气蚀现象,泵的工作变得不稳定,因此单独使用泵体作为执行器的液位控制系统不便于进行微小液面高度的调节的问题。
实现上述目的本发明的技术方案为:一种基于云端的液位面自动化控制系统,包括:
储液单元,所述储液单元用于对液体进行存储,且所述液体从所述储液单元排出,所述储液单元形成储液液面;
大量加液单元,所述大量加液单元用于对所述储液单元进行所述液体的添加;
随动式液位检调一体单元,所述随动式液位检调一体单元与所述储液单元连通的设置在储液单元的外部,所述随动式液位检调一体单元形成检调液面;当所述随动式液位检调一体单元处于模式一的状态时,所述随动式液位检调一体单元用于检测所述储液液面的实时液面,当随动式液位检调一体单元处于模式二的状态时,随动式液位检调一体单元用于直接调节储液液面;
控制单元,所述控制单元用于控制所述大量加液单元工作调节所述储液液面;所述控制单元还用于控制所述随动式液位检调一体单元的工作模式,所述控制单元还用于反馈储液单元的工作信息;
云主机,所述云主机用于接收、处理、存储所述控制单元传递的信息,所述云主机中设定了所述检调液面的标准值即所述储液液面的标准值、所述检调液面的最高值以及所述检调液面的最低值,所述云主机中还设定了所述随动式液位检调一体单元中所述液体的单位体积量所对应的所述储液单元中所述液体的体积量;
人机交互界面,所述人机交互界面用于实时获取并展示所述信息。
一种云端自动化液位控制方法,包括以下步骤;
步骤1、所述大量加液单元向所述储液单元中添加所述液体,此时所述随动式液位检调一体单元处于所述模式一的状态,所述检调液面保持在与所述储液液面处于同一水平面;
步骤2、所述控制单元对所述检调液面进行检测,所述控制单元将所述检调液面的信息传递给云主机,所述人机交互界面对所述检调液面的信息进行显示;
步骤3、当所述控制单元检测到所述检调液面的高度值等于所述检调液面的标准值时,所述控制单元控制大量加液单元停止工作;
步骤3.1、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值小于所述检调液面的标准值,且所述检调液面的高度值大于所述检调液面的最低值时,所述控制单元将所述检调液面的信息传递给所述云主机,所述云主机计算所述检调液面需要下降的高度值,所述控制单元控制所述随动式液位检调一体单元以所述模式二的状态运行,所述模式二的状态运行使所述检调液面的高度下降所述检调液面需要下降的高度值,此时所述储液液面的高度为标准值;
步骤3.2、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值小于所述检调液面的最低值时,所述控制单元控制所述大量加液单元工作,直至所述检调液面达到所述检调液面的标准值;
步骤3.3、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值大于所述检调液面的标准值时,且所述检调液面的高度值小于所述检调液面的最高值时,所述控制单元将所述检调液面的信息传递给所述云主机,所述云主机计算所述检调液面需要上升的高度值,所述控制单元控制所述随动式液位检调一体单元以所述模式二的状态运行,所述模式二的状态运行使所述检调液面的高度上升所述检调液面需要上升的高度值,此时所述储液液面的高度为标准值;
步骤3.4、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值大于所述检调液面的最高值时,所述控制单元控制所述储液单元排出所述液体。
优选的,所述储液单元排液时,大量加液单元不工作。
优选的,所述人机交互界面具有报警功能。
利用本发明的技术方案制作的云端自动化控制系统,通过储液单元、大量加液单元、随动式液位检调一体单元、控制单元、云主机和人机交互界面实现云端自动化的液位控制,其中随动式液位检调一体单元设置在储液单元外部,无需沉浸在液体中,便于维护检修,同时随动式液位检调一体单元具有防腐防水功能,适用于不同种类的液体使用,保证了寿命和性能,解决了沉浸在液体中的传统的液位传感器在水中电路绝缘性能下降,增加电路短路或漏电的风险的问题,保证液位控制系统液位测量准确,保证系统的正常工作,同时本系统中随动式液位检调一体单元不对储液单元中存储液体的容器材料有要求,可以安装的范围广,弥补了外测式传感器的安装限制;本系统中,在对液面微小调节时,可通过随动式液位检调一体单元的调节实现,弥补了在利用泵体进行加液时存在最小流通值的缺点,便于对储液单元的液面进行微小调节,实现液面的精准调节,提高了液位自动化控制系统的液位调节的效率。
附图说明
图1为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的原理图。
图2为本发明所述一种云端自动化液位控制方法的工作流程图。
图3为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的随动式液位检调一体单元的示意图。
图4为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的随动式液位检调一体单元的局部剖视图。
图5为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的随动式液位检调一体单元的整体三维图。
图6为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的随动式液位检调一体单元的漂浮结构三维图。
图7为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的随动式液位检调一体单元的漂浮结构剖视三维图。
图8为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的随动式液位检调一体单元的漂浮结构局部三维图。
图9为本发明所述一种基于云端的液位面自动化控制系统的随动式液位检调一体单元的支撑结构三维图。
图中:1、气囊阀,2、连通槽,3、空心底板,4、充气柱,5、环圈,6、橡胶圈片,7、插装孔,8、柔性气管,9、双向气泵,10、T型架,11、铁片,12、导向套,13、气缸,14、电磁铁,15、连接架,16、测距传感器,17、导槽,18、导杆,19、空心支撑柱,20、储液槽,21、出液阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述,如图1-9所示,一种基于云端的液位面自动化控制系统以及控制方法。
实施例1:
一种基于云端的液位面自动化控制系统:包括储液单元,储液单元用于对液体进行存储,且液体从储液单元排出,储液单元形成储液液面;
需要说明的是,储液单元包括储液槽20以及出液阀21,出液阀21安装于储液槽20侧壁面上;
具体而言,储液槽20用于盛装液体,出液阀21用于储液槽20内液体的排出;
包括大量加液单元,大量加液单元用于对储液单元进行液体的添加;
需要说明的是,大量加液单元由水源、泵体、加液阀门组成;
包括随动式液位检调一体单元,随动式液位检调一体单元与储液单元连通的设置在储液单元的外部,随动式液位检调一体单元形成检调液面;当随动式液位检调一体单元处于模式一的状态时,随动式液位检调一体单元用于检测储液液面的实时液面,当随动式液位检调一体单元处于模式二的状态时,随动式液位检调一体单元用于调节储液液面;
本发明实施例中,随动式液位检调一体单元包括气囊阀1、连通槽2、漂浮结构、支撑结构;
气囊阀1一端安装于储液槽20侧壁面上,气囊阀1另一端安装于连通槽2侧壁面上,储液槽20、连通槽2与气囊阀1相互连通,漂浮结构活动设置于连通槽2内部,支撑结构设置在漂浮结构上;
漂浮结构包括空心底板3,空心底板3上壁面安装有充气柱4,充气柱4的上下壁面为硬质结构,充气柱4的侧壁面为柔性结构,充气柱4的侧壁面上下方向安装有两个环圈5,两个环圈5的端部通过橡胶圈片6连接,橡胶圈片6包括多个弹性连接胶圈,每个弹性连接胶圈的一端直径尺寸小于弹性连接胶圈的另一端直径尺寸,且每个弹性连接胶圈均具有伸缩功能,每个弹性连接胶圈相互对称的连接,多个弹性连接胶圈为一体结构,两个环圈5中的位于上方的环圈5上开设有插装孔7,插装孔7上插装有柔性气管8,柔性气管8一端安装有双向气泵9,充气柱4上壁面中心部位安装有T型架10,T型架10上壁面安装有铁片11;
支撑结构包括导向套12,导向套12活动套装于T型架10一端,导向套12内侧顶面上安装有气缸13,气缸13的伸缩端安装有电磁铁14,导向套12外侧壁面安装有连接架15,连接架15上安装有测距传感器16,测距传感器16对准两个环圈5中的位于上方的环圈5,双向气泵9安装于连接架15上,连接架15安装于连通槽2外侧壁面上;
具体而言,随动式液位检调一体单元整体采用防腐防水材料,储液槽20、开启的气囊阀1、连通槽2形成虹吸状态,大量加液单元向储液槽20中添加液体之后,储液槽20内储液液面与连通槽2内检调液面相平,在模式一的状态时,气缸13处于收缩状态,电磁铁14处于断电状态,多个弹性连接胶圈呈自然堆叠状态,空心底板3使漂浮结构整体自然漂浮在检调液面上,在模式二的状态时,双向气泵9工作,通过柔性气管8向充气柱4、两个环圈5、橡胶圈片6形成的空间充气,每个弹性连接胶圈受力外张,直至贴合在连通槽2内侧壁面,形成活塞的功能,气缸13伸长,直至电磁铁14贴合在铁片11上,电磁铁14通电,使电磁铁14与铁片11吸附连接,通过气缸13的伸缩,在电磁铁14与铁片11的连通下,带动漂浮结构升降,气缸13收缩时,漂浮结构上升,检调液面上升、储液液面下降,气缸13伸长时,漂浮结构下降,检调液面下降、储液液面上升,实现了储液液面的调节,在这个过程中,测距传感器16用于检测漂浮结构的距离变化,其中,各部件的尺寸以满足上述原理运行设计;
导向套12内侧壁面对称安装有两个导槽17,T型架10上对称安装有两个导杆18,两个导杆18分别与两个导槽17匹配;
需要说明的是,导槽17与导杆18用于对T型架10的移动进行限位;
充气柱4内侧上下相对壁面之间安装有空心支撑柱19;
需要说明的是,用于对充气柱4上下壁面进行支撑,防止充气柱4变形;
电磁铁14上连接有供电装置;
需要说明的是,供电装置对电磁铁14提供电能;
包括控制单元,控制单元用于控制大量加液单元工作调节储液液面;控制单元还用于控制随动式液位检调一体单元的工作模式,控制单元还用于反馈储液单元的工作信息;
包括云主机,云主机用于接收、处理、存储控制单元传递的信息,云主机中设定了检调液面的标准值即储液液面的标准值、检调液面的最高值以及检调液面的最低值,云主机中还设定了随动式液位检调一体单元中液体的单位体积量所对应的储液单元中液体的体积量;
需要说明的是,储液槽20与连通槽2内部均采用圆柱形,在实际使用中,使用人员提前计算测距传感器16检测的距离值每升高一单位以及每降低以单位时,储液槽20中的水量变化的值,该值为单位体积量,因为漂浮结构具有吃水量,因此距离值升高以及降低时的单位体积量可以是两个数值,即模式一与模式二中单位体积量不同,标准值即测距传感器16检测漂浮结构与其的距离值的目标值,最低值即距离值的最大值,最高值即距离值的最小值;
包括人机交互界面,人机交互界面用于实时获取并展示信息。
实施例2:
基于云端的液位面自动化控制方法具体如下;
步骤1、大量加液单元向储液单元中添加液体,此时随动式液位检调一体单元处于模式一的状态,检调液面保持在与储液液面处于同一水平面;
具体而言,大量加液单元向储液槽20中添加液体之后,储液槽20内储液液面与连通槽2内检调液面相平,气缸13处于收缩状态,电磁铁14处于断电状态,多个弹性连接胶圈呈自然堆叠状态,空心底板3使漂浮结构整体自然漂浮在检调液面上;
步骤2、控制单元对检调液面进行检测,控制单元将检调液面的信息传递给云主机,人机交互界面对检调液面的信息进行显示;
具体而言,测距传感器16检测漂浮结构与其的距离值,此距离值传递给云主机,人机交互界面对检调液面的信息进行显示;
步骤3、当控制单元检测到检调液面的高度值等于检调液面的标准值时,控制单元控制大量加液单元停止工作;
具体而言,当测距传感器16检测漂浮结构与其的距离值达到标准值时,控制单元控制大量加液单元停止工作;
步骤3.1、控制单元检测到检调液面的高度值小于检调液面的标准值,且检调液面的高度值大于检调液面的最低值时,控制单元将检调液面的信息传递给云主机,云主机计算检调液面需要下降的高度值,控制单元控制随动式液位检调一体单元以模式二的状态运行,模式二的状态运行使检调液面的高度下降检调液面需要下降的高度值,此时储液液面的高度为标准值;
具体而言,当储液槽20中的水长时间存储时,储液槽20中的液体存在液面蒸发降低量,此时连通槽2内液体液面同样存在液面蒸发量,因此此时储液槽20中液面位于标准值以下,当需要储液槽20中的水以标准量排出时,双向气泵9工作,通过柔性气管8向充气柱4、两个环圈5、橡胶圈片6形成的空间中充气,每个弹性连接胶圈受力外张,直至贴合在连通槽2内侧壁面,形成活塞的功能,气缸13伸长,直至电磁铁14贴合在铁片11上,电磁铁14通电,使电磁铁14与铁片11吸附连接,气缸13伸长,漂浮结构下降,测距传感器16检测距离值变化,云主机接收到信号,对信号进行处理,计算出测距传感器16需要变化的值,当达到该值时,通过控制单元控制气缸13停止伸长,检调液面通过漂浮结构的下压下降、储液液面上升,实现了储液液面的微小调节,使储液液面达到标准值,弥补了使用泵体加液存在最小流通值限制的问题,使用范围广;
步骤3.2、控制单元检测到检调液面的高度值小于检调液面的最低值时,控制单元控制大量加液单元工作,直至检调液面达到检调液面的标准值;
具体而言,基于步骤3.1的基础上,储液液面达到标准值后,气囊阀1关闭,储液单元排出储液槽20中标准液体量,储液单元排液时,出液阀21开启,控制单元接收到出液阀21开启信号,控制大量加液单元不工作,当控制单元接受到出液阀21有一段时间不排液时,即储液单元排液完成,出液阀21关闭,此时控制单元控制大量加液单元工作,直至检调液面达到检调液面的标准值;
步骤3.3、控制单元检测到检调液面的高度值大于检调液面的标准值时,且检调液面的高度值小于检调液面的最高值时,控制单元将检调液面的信息传递给云主机,云主机计算检调液面需要上升的高度值,控制单元控制随动式液位检调一体单元以模式二的状态运行,模式二的状态运行使检调液面的高度上升检调液面需要上升的高度值,此时储液液面的高度为标准值;
具体而言,此状态意味着大量加液单元故障,导致向储液槽20中加入过量的液体,此时可通过气缸13伸长,直至电磁铁14贴合在铁片11上,电磁铁14通电,使电磁铁14与铁片11吸附连接,气缸13收缩,漂浮结构上升,测距传感器16检测距离值变化,云主机接收到信号,对信号进行处理,计算出测距传感器16需要变化的值,当达到该值时,通过控制单元控制气缸13停止收缩,检调液面通过漂浮结构的升高而升高、储液液面下降,实现了储液液面的微小调节;
步骤3.4、控制单元检测到检调液面的高度值大于检调液面的最高值时,控制单元控制储液单元工作,排出液体;
具体而言,此状态意味着大量加液单元故障,控制单元控制储液单元工作,排出液体,避免储液槽20中液体溢出;
本实施例中,储液单元排液时,大量加液单元不工作。
本实施例中,人机交互界面具有报警功能;
具体而言,当处于步骤3.3以及步骤3.4时,人机交互界面进行报警,提示工作人员及时维护。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案,本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理,属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于云端的液位面自动化控制系统,包括储液单元、大量加液单元、控制单元和云主机;
所述储液单元用于对液体进行存储,且所述液体从所述储液单元排出,所述储液单元形成储液液面,所述大量加液单元用于对所述储液单元进行所述液体的添加,所述控制单元用于控制所述大量加液单元工作调节所述储液液面以及反馈储液单元的工作信息,所述云主机用于接收、处理、存储所述控制单元传递的信息,其特征在于:
还包括随动式液位检调一体单元,所述控制单元还用于控制所述随动式液位检调一体单元的工作模式;
所述随动式液位检调一体单元与所述储液单元连通的设置在储液单元的外部,所述随动式液位检调一体单元形成检调液面;当所述随动式液位检调一体单元处于模式一的状态时,所述随动式液位检调一体单元用于检测所述储液液面的实时液面,当随动式液位检调一体单元处于模式二的状态时,随动式液位检调一体单元用于直接调节储液液面;
所述储液单元包括储液槽以及出液阀,所述出液阀安装于储液槽侧壁面上;
所述随动式液位检调一体单元包括气囊阀、连通槽、漂浮结构、支撑结构;
所述气囊阀一端安装于储液槽侧壁面上,所述气囊阀另一端安装于连通槽侧壁面上,所述储液槽、连通槽与气囊阀相互连通,所述漂浮结构活动设置于连通槽内部,所述支撑结构设置在漂浮结构上;
所述漂浮结构包括空心底板,所述空心底板上壁面安装有充气柱,所述充气柱的上下壁面为硬质结构,所述充气柱的侧壁面为柔性结构,所述充气柱的侧壁面上下方向安装有两个环圈,两个所述环圈的端部通过橡胶圈片连接,所述橡胶圈片包括多个弹性连接胶圈,每个所述弹性连接胶圈的一端直径尺寸小于弹性连接胶圈的另一端直径尺寸,且每个所述弹性连接胶圈均具有伸缩功能,每个所述弹性连接胶圈相互对称的连接,多个所述弹性连接胶圈为一体结构,两个所述环圈中的位于上方的环圈上开设有插装孔,所述插装孔上插装有柔性气管,所述柔性气管一端安装有双向气泵,所述充气柱上壁面中心部位安装有T型架,所述T型架上壁面安装有铁片;
所述支撑结构包括导向套,所述导向套活动套装于T型架一端,所述导向套内侧顶面上安装有气缸,所述气缸的伸缩端安装有电磁铁,所述导向套外侧壁面安装有连接架,所述连接架上安装有测距传感器,所述测距传感器对准两个所述环圈中的位于上方的环圈,所述双向气泵安装于连接架上,所述连接架安装于连通槽外侧壁面上;
所述充气柱内侧上下相对壁面之间安装有空心支撑柱。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端的液位面自动化控制系统,其特征在于,所述云主机中设定了所述检调液面的标准值即所述储液液面的标准值、所述检调液面的最高值以及所述检调液面的最低值,所述云主机中还设定了所述随动式液位检调一体单元中所述液体的单位体积量所对应的所述储液单元中所述液体的体积量。
3.根据权利要求2所述的一种基于云端的液位面自动化控制系统,其特征在于,还包括人机交互界面,所述人机交互界面用于实时获取并展示所述检调液面的信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于云端的液位面自动化控制系统,其特征在于,所述人机交互界面具有报警功能。
5.根据权利要求4所述的一种基于云端的液位面自动化控制系统,其特征在于,所述导向套内侧壁面对称安装有两个导槽,所述T型架上对称安装有两个导杆,两个所述导杆分别与两个所述导槽匹配。
6.根据权利要求5所述的一种基于云端的液位面自动化控制系统,其特征在于,所述电磁铁上连接有供电装置。
7.一种基于云端的液位面自动化控制方法,应用于如权利要求3-6任一项所述的一种基于云端的液位面自动化控制系统,其特征在于,包括以下步骤;
步骤1、所述大量加液单元向所述储液单元中添加所述液体,此时所述随动式液位检调一体单元处于所述模式一的状态,所述检调液面保持在与所述储液液面处于同一水平面;
步骤2、所述控制单元对所述检调液面进行检测,所述控制单元将所述检调液面的信息传递给云主机,人机交互界面对检调液面的信息进行显示;
步骤3、当所述控制单元检测到所述检调液面的高度值等于所述检调液面的标准值时,所述控制单元控制大量加液单元停止工作;
步骤3.1、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值小于所述检调液面的标准值,且所述检调液面的高度值大于所述检调液面的最低值时,所述控制单元将所述检调液面的信息传递给所述云主机,所述云主机计算所述检调液面需要下降的高度值,所述控制单元控制所述随动式液位检调一体单元以所述模式二的状态运行,所述模式二的状态运行使所述检调液面的高度下降所述检调液面需要下降的高度值,此时所述储液液面的高度为标准值;
步骤3.2、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值小于所述检调液面的最低值时,所述控制单元控制所述大量加液单元工作,直至所述检调液面达到所述检调液面的标准值;
步骤3.3、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值大于所述检调液面的标准值时,且所述检调液面的高度值小于所述检调液面的最高值时,所述控制单元将所述检调液面的信息传递给所述云主机,所述云主机计算所述检调液面需要上升的高度值,所述控制单元控制所述随动式液位检调一体单元以所述模式二的状态运行,所述模式二的状态运行使所述检调液面的高度上升所述检调液面需要上升的高度值,此时所述储液液面的高度为标准值;
步骤3.4、所述控制单元检测到所述检调液面的高度值大于所述检调液面的最高值时,所述控制单元控制所述储液单元排出所述液体。
8.根据权利要求7所述的一种基于云端的液位面自动化控制方法,其特征在于,所述储液单元排液时,大量加液单元不工作。
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