CN207663276U - 一种浆池搅拌控制架构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种浆池搅拌控制架构，用户可以预先设定浆池的液位和浓度，浆池搅拌控制架构以此为控制目标，实时采集液位和浓度数据，实时地调整电机的转速，确保电机维持在一个合适的转速。避免了液位过低时搅拌器空转损耗以及液位过高时搅拌器超负荷运转，使得搅拌过程稳定、节能、高效。系统具有报警功能，当液位低于设定的液位时报警。浆池搅拌控制架构配备无线通信模块，通过无线通信模块传输浆池搅拌控制架构工作数据、运行参数，以及与服务器构建一个搅拌系统物联网，建立起搅拌系统的数据体系。

Description

一种浆池搅拌控制架构

技术领域

本发明涉及浆池搅拌控制领域，尤其涉及一种浆池搅拌控制架构。

背景技术

在能源日益紧张的今天，进行节能降耗是企业必然选择。搅拌作为过程工业的基础单元操作,被广泛用于造纸、石油化工、医药、食品、生化、化妆品等工业。近年来,搅拌器和搅拌容器获得飞速发展的同时,正面临着必须满足合理利用资源、节能降耗和对环境保护要求的严峻挑战。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。现有的搅拌设备在浆液浆位和浓度不同时，始终采用一种转速进行搅拌，有时甚至需要更换不同功率和叶轮大小的搅拌器进行调节，搅拌效果差，不能根据不同的浆液浓度和浆位实时调节搅拌机转速，一定程度上浪费了能源，造成液位过低时搅拌器空转损耗以及液位过高时搅拌器超负荷运转。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种浆池搅拌控制架构，包括：设置在桨池内的搅拌器，搅拌器包括：搅拌桨，与搅拌桨连接的搅拌轴，与搅拌轴连接的减速机，与减速机连接的电机，与电机电连接的逆变器以及电机控制单元；

逆变器的输入端与供电电源连接，逆变器的输出端与电机的供电端连接；

电机控制单元包括：控制器，脉冲宽度调制模块，转速检测模块，浓度传感器，液位传感器；

浓度传感器设置在桨池内，用于检测桨池内的浆液浓度，并将检测的浆液浓度传输至控制器；

液位传感器设置在桨池内，用于检测桨池内的浆液液位高度，并将检测的浆液液位高度传输至控制器；

转速检测模块检测电机的转速，并将检测的转速传输至控制器；

控制器通过脉冲宽度调制模块与逆变器连接，控制器用于获取搅拌桨搅拌的给定值，浆液的浓度，浆液的液位高度，电机的转速，控制器根据搅拌桨搅拌的给定值，浆液的浓度，浆液的液位高度，电机的转速，通过脉冲宽度调制模块调节逆变器的输出脉冲的宽度、频率、幅值调节电机的输出转速，同时显示电机的运作情况和转动速度。

优选地，电机控制单元还包括：第一电流检测模块，第二电流检测模块，第三电流检测模块，第一电压检测模块，第二电压检测模块，整流模块、电阻Rk1、电阻Rk2、电阻Rk3、电阻Ry1、电阻Ry2、电阻Ry3、电阻Ry4、电容Ck1以及电容Ck2；

第一电流检测模块，第二电流检测模块，第三电流检测模块，第一电压检测模块，第二电压检测模块分别与控制器连接；

整流模块与三相外电源连接，整流模块第一输出端与电阻Rk1第一端连接，电阻Rk1第二端分别与电容Ck1第一端，电阻Ry1第一端以及逆变器第一输入端连接，电阻Rk1第二端设有第一电流检测点，第一电流检测模块与第一电流检测点连接，第一电流检测模块检测第一电流检测点的电流值，并将第一电流检测点的电流值传输至控制器；

整流模块第二输出端与电阻Rk2第一端连接，电阻Rk2第二端分别与电容Ck1第二端，电阻Ry2第二端，电阻Ry3第一端，电容Ck2第一端以及逆变器第二输入端连接，电阻Rk2第二端设有第二电流检测点，第二电流检测模块与第二电流检测点连接，第二电流检测模块检测第二电流检测点的电流值，并将第二电流检测点的电流值传输至控制器；

整流模块第三输出端与电阻Rk3第一端连接，电阻Rk3第二端分别与电容Ck2第二端，电阻Ry4第二端，以及逆变器第三输入端连接，电阻Rk3第二端设有第三电流检测点，第三电流检测模块与第三电流检测点连接，第三电流检测模块检测第三电流检测点的电流值，并将第三电流检测点的电流值传输至控制器；电容Ck1和电容Ck2分别用于储能滤波；

电阻Ry1第二端与电阻Ry2第一端连接，电阻Ry1与电阻Ry2之间设有第一电压检测点，第一电压检测模块与第一电压检测点连接，第一电压检测模块检测第一电压检测点的电压值，并将第一电压检测点的电压值传输至控制器；

电阻Rk1、电阻Rk2、电阻Rk3分别用于限流，防止电流过大，并分别限制电容Ck1和电容Ck2的充放电电流；

电阻Ry3第二端与电阻Ry4第一端连接，电阻Ry3与电阻Ry4之间设有第二电压检测点，第二电压检测模块与第二电压检测点连接，第二电压检测模块检测第二电压检测点的电压值，并将第二电压检测点的电压值传输至控制器。

优选地，还包括：液位报警模块，浓度报警模块；

液位报警模块与控制器连接，控制器通过液位传感器获取桨池内的液位高度，当桨池内的液位高度超过预设值时，控制器控制液位报警模块发出报警信息；

浓度报警模块与控制器连接，控制器通过浓度传感器获取桨池内的浆液浓度，当桨池内的浆液浓度超过预设值时，控制器控制浓度报警模块发出报警信息。

优选地，还包括：显示模块；

显示模块与控制器连接，显示模块用于显示控制器发送的数据信息。

优选地，还包括：无线通信模块；

无线通信模块与控制器连接，无线通信模块用于将控制器发出的数据信息通过无线网络发送至服务器；

无线通信模块采用GPRS网络，或采用蓝牙方式，或采用射频方式传输。

优选地，电机控制单元包括：电机启停控制开关和复位控制开关；

电机启停控制开关和复位控制开关分别与控制器连接，电机启停控制开关用于控制电机的启停；

复位控制开关用于控制控制器的复位。

优选地，控制器采用STM32控制器。

一种浆池搅拌数据处理系统，包括：服务器以及多个桨池；每个桨池设有一浆池搅拌控制架构；

每个浆池搅拌控制架构分别与服务器通信连接；浆池搅拌控制架构将第一电流检测模块感应的电流值，第二电流检测模块感应的电流值，第三电流检测模块感应的电流值，第一电压检测模块感应的电压值，第二电压检测模块感应的电压值，转速检测模块感应的转速值，浓度传感器感应的浓度值，液位传感器感应的液位值传输至服务器，当感应的数据信息超出预设值时，发出报警提示信息，并将超出预设值的数据信息以及报警提示发送至服务器；

服务器与各个浆池搅拌控制架构信息交互，获取各个浆池搅拌控制架构发送的数据信息；将收集得到的数据进行梳理、统计，对各个浆池搅拌控制架构的数据进行分析、统计及存储，并将收集的原始数据与历史数据进行对比分析，以及将收集的原始数据与阈值对比分析，形成数据处理系统运行数据统计分析信息；通过线路、表格、图形形式进行有机整合，为用户展示的各个浆池搅拌控制架构的运行情况，通过不同的颜色显示，使用户及时发现各个浆池搅拌控制架构潜在的故障隐患点；将获取的数据信息，梳理的数据信息，统计的数据信息进行储存；还用于对各个浆池搅拌控制架构设置各个数据参数的预警值，并将预警信息存储。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

用户可以预先设定浆池的液位和浓度，浆池搅拌控制架构以此为控制目标，实时采集液位和浓度数据，实时地调整电机的转速，确保电机维持在一个合适的转速。避免了液位过低时搅拌器空转损耗以及液位过高时搅拌器超负荷运转，使得搅拌过程稳定、节能、高效。系统具有报警功能，当液位低于设定的液位时报警。浆池搅拌控制架构配备无线通信模块，通过无线通信模块传输浆池搅拌控制架构工作数据、运行参数，以及与服务器构建一个搅拌系统物联网，建立起搅拌机大数据体系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为浆池搅拌控制架构的整体示意图；

图2为电机控制单元示意图；

图3为电机控制单元实施例示意图；

图4为浆池搅拌数据处理系统整体示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例中提供一种浆池搅拌控制架构，如图1，图2所示，包括：设置在桨池内的搅拌器，搅拌器包括：搅拌桨1，与搅拌桨1连接的搅拌轴2，与搅拌轴2连接的减速机3，与减速机3连接的电机4，与电机4电连接的逆变器5以及电机控制单元8；

逆变器5的输入端与供电电源6连接，逆变器5的输出端与电机4的供电端连接；电机控制单元包括：控制器11，脉冲宽度调制模块12，转速检测模块13，浓度传感器14，液位传感器15；浓度传感器14设置在桨池内，用于检测桨池内的浆液浓度，并将检测的浆液浓度传输至控制器11；液位传感器15设置在桨池内，用于检测桨池内的浆液液位高度，并将检测的浆液液位高度传输至控制器11；

转速检测模块13检测电机4的转速，并将检测的转速传输至控制器11；控制器11通过脉冲宽度调制模块12与逆变器5连接，控制器11用于获取搅拌桨搅拌的给定值，浆液的浓度，浆液的液位高度，电机的转速，控制器11 根据搅拌桨搅拌的给定值，浆液的浓度，浆液的液位高度，电机的转速，通过脉冲宽度调制模块调节逆变器5的输出脉冲的宽度、频率、幅值调节电机4 的输出转速，同时显示电机的运作情况和转动速度。

本实施例中，如图3所示，电机控制单元8还包括：第一电流检测模块，第二电流检测模块，第三电流检测模块，第一电压检测模块，第二电压检测模块，整流模块26、电阻Rk1、电阻Rk2、电阻Rk3、电阻Ry1、电阻Ry2、电阻Ry3、电阻Ry4、电容Ck1以及电容Ck2；

第一电流检测模块，第二电流检测模块，第三电流检测模块，第一电压检测模块，第二电压检测模块分别与控制器11连接；

整流模块26与三相外电源连接，整流模块26第一输出端与电阻Rk1第一端连接，电阻Rk1第二端分别与电容Ck1第一端，电阻Ry1第一端以及逆变器第一输入端连接，电阻Rk1第二端设有第一电流检测点21，第一电流检测模块与第一电流检测点21连接，第一电流检测模块检测第一电流检测点的电流值，并将第一电流检测点的电流值传输至控制器；

整流模块26第二输出端与电阻Rk2第一端连接，电阻Rk2第二端分别与电容Ck1第二端，电阻Ry2第二端，电阻Ry3第一端，电容Ck2第一端以及逆变器第二输入端连接，电阻Rk2第二端设有第二电流检测点22，第二电流检测模块与第二电流检测点22连接，第二电流检测模块检测第二电流检测点的电流值，并将第二电流检测点的电流值传输至控制器；

整流模块第三输出端与电阻Rk3第一端连接，电阻Rk3第二端分别与电容Ck2第二端，电阻Ry4第二端，以及逆变器第三输入端连接，电阻Rk3第二端设有第三电流检测点，第三电流检测模块与第三电流检测点23连接，第三电流检测模块检测第三电流检测点的电流值，并将第三电流检测点23的电流值传输至控制器；电容Ck1和电容Ck2分别用于储能滤波；

电阻Ry1第二端与电阻Ry2第一端连接，电阻Ry1与电阻Ry2之间设有第一电压检测点24，第一电压检测模块与第一电压检测点24连接，第一电压检测模块检测第一电压检测点的电压值，并将第一电压检测点24的电压值传输至控制器；

电阻Rk1、电阻Rk2、电阻Rk3分别用于限流，防止电流过大，并分别限制电容Ck1和电容Ck2的充放电电流；

电阻Ry3第二端与电阻Ry4第一端连接，电阻Ry3与电阻Ry4之间设有第二电压检测点，第二电压检测模块与第二电压检测点25连接，第二电压检测模块检测第二电压检测点的电压值，并将第二电压检测点25的电压值传输至控制器。电阻Ry1、电阻Ry2、电阻Ry3、电阻Ry4同样起到限流作用，防止线路上电时，电流过大，并且限制对电容的充放电电流。

本实施例中，浆池搅拌控制架构还包括：液位报警模块16，浓度报警模块7；

液位报警模块16与控制器连接，控制器通过液位传感器获取桨池内的液位高度，当桨池内的液位高度超过预设值时，控制器控制液位报警模块发出报警信息；浓度报警模块7与控制器连接，控制器通过浓度传感器获取桨池内的浆液浓度，当桨池内的浆液浓度超过预设值时，控制器控制浓度报警模块发出报警信息。

浆池搅拌控制架构还包括：显示模块17；显示模块17与控制器11连接，显示模块用于显示控制器发送的数据信息。

浆池搅拌控制架构还包括：无线通信模块18；无线通信模块18与控制器 11连接，无线通信模块18用于将控制器发出的数据信息通过无线网络发送至服务器；无线通信模块采用GPRS网络，或采用蓝牙方式，或采用射频方式传输。

电机控制单元包括：电机启停控制开关19和复位控制开关20；电机启停控制开关和复位控制开关分别与控制器连接，电机启停控制开关用于控制电机的启停；复位控制开关用于控制控制器的复位。控制器11采用STM32控制器。

以高性能STM32单片机为控制器，采用浆池液位传感器和浆液浓度传感器，构建一个全调安全节能浆池搅拌控制系统。用户可以预先设定浆池的液位和浓度，控制系统以此为控制目标，实时采集液位传感器和浓度传感器输出的数据，实时调整搅拌电机的转速，确保电机维持在一个合适的转速。避免了液位过低时搅拌器空转损耗以及液位过高时搅拌器超负荷运转，使得搅拌过程稳定、节能、高效。浆池搅拌控制架构可以对搅拌主机进行软启动，极大减小了对电网的冲击；浆池搅拌控制架构还具有报警功能，当液位低于设定的最低液位时就会报警。浆池搅拌控制架构系统配备网络模块，对于用户而言，可以实时监控回传搅拌机的工作数据、运行参数、安全状态、工作寿命状态等，方便管理人员了解设备的运行情况，尤其是同时拥有多台搅拌机的施工企业可以借助这些数据从宏观上更综合有效地管理多台搅拌机使用，以期综合效果最好。浆池搅拌控制架构可以回传搅拌器真实工作状态下的使用数据、电机控制器各项参数的变化曲线、每台搅拌器的实际使用寿命，这些真实数据都是以往无法获得的，非常珍贵，可以供研发人员以后不断改进完善设备。

本实施例中，浆料满的时候，调速到300转/分钟搅拌效果很好，浆料使用了一半，还剩一半时，调整转速到180转/分钟，依然保持较好的搅拌效果，同时达到节能目标。

本实施例中，浆料都是满的，浓度在4.8％的时候，调速到300转/分钟搅拌效果很好，浆料使用过程中浓度降成3％时，可以调节转速到180转/分钟达到同样效果。

本发明还提供一种浆池搅拌数据处理系统，如图4所示，包括：服务器 111以及多个桨池；每个桨池设有一浆池搅拌控制架构112；

每个浆池搅拌控制架构112分别与服务器111通信连接；浆池搅拌控制架构将第一电流检测模块感应的电流值，第二电流检测模块感应的电流值，第三电流检测模块感应的电流值，第一电压检测模块感应的电压值，第二电压检测模块感应的电压值，转速检测模块感应的转速值，浓度传感器感应的浓度值，液位传感器感应的液位值传输至服务器，当感应的数据信息超出预设值时，发出报警提示信息，并将超出预设值的数据信息以及报警提示发送至服务器；

服务器111与各个浆池搅拌控制架构112信息交互，获取各个浆池搅拌控制架构发送的数据信息；将收集得到的数据进行梳理、统计，对各个浆池搅拌控制架构的数据进行分析、统计及存储，并将收集的原始数据与历史数据进行对比分析，以及将收集的原始数据与阈值对比分析，形成数据处理系统运行数据统计分析信息；通过线路、表格、图形形式进行有机整合，为用户展示的各个浆池搅拌控制架构的运行情况，通过不同的颜色显示，使用户及时发现各个浆池搅拌控制架构潜在的故障隐患点；将获取的数据信息，梳理的数据信息，统计的数据信息进行储存；还用于对各个浆池搅拌控制架构设置各个数据参数的预警值，并将预警信息存储。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种浆池搅拌控制架构，其特征在于，包括：设置在桨池内的搅拌器，搅拌器包括：搅拌桨，与搅拌桨连接的搅拌轴，与搅拌轴连接的减速机，与减速机连接的电机，与电机电连接的逆变器以及电机控制单元；

逆变器的输入端与供电电源连接，逆变器的输出端与电机的供电端连接；

电机控制单元包括：控制器，脉冲宽度调制模块，转速检测模块，浓度传感器，液位传感器；

浓度传感器设置在桨池内，用于检测桨池内的浆液浓度，并将检测的浆液浓度传输至控制器；

液位传感器设置在桨池内，用于检测桨池内的浆液液位高度，并将检测的浆液液位高度传输至控制器；

转速检测模块检测电机的转速，并将检测的转速传输至控制器；

控制器通过脉冲宽度调制模块与逆变器连接，控制器用于获取搅拌桨搅拌的给定值，浆液的浓度，浆液的液位高度，电机的转速，控制器根据搅拌桨搅拌的给定值，浆液的浓度，浆液的液位高度，电机的转速，通过脉冲宽度调制模块调节逆变器的输出脉冲的宽度、频率、幅值调节电机的输出转速，同时显示电机的运作情况和转动速度。

2.根据权利要求1所述的浆池搅拌控制架构，其特征在于，

电机控制单元还包括：第一电流检测模块，第二电流检测模块，第三电流检测模块，第一电压检测模块，第二电压检测模块，整流模块、电阻Rk1、电阻Rk2、电阻Rk3、电阻Ry1、电阻Ry2、电阻Ry3、电阻Ry4、电容Ck1以及电容Ck2；

第一电流检测模块，第二电流检测模块，第三电流检测模块，第一电压检测模块，第二电压检测模块分别与控制器连接；

整流模块与三相外电源连接，整流模块第一输出端与电阻Rk1第一端连接，电阻Rk1第二端分别与电容Ck1第一端，电阻Ry1第一端以及逆变器第一输入端连接，电阻Rk1第二端设有第一电流检测点，第一电流检测模块与第一电流检测点连接，第一电流检测模块检测第一电流检测点的电流值，并将第一电流检测点的电流值传输至控制器；

整流模块第二输出端与电阻Rk2第一端连接，电阻Rk2第二端分别与电容Ck1第二端，电阻Ry2第二端，电阻Ry3第一端，电容Ck2第一端以及逆变器第二输入端连接，电阻Rk2第二端设有第二电流检测点，第二电流检测模块与第二电流检测点连接，第二电流检测模块检测第二电流检测点的电流值，并将第二电流检测点的电流值传输至控制器；

整流模块第三输出端与电阻Rk3第一端连接，电阻Rk3第二端分别与电容Ck2第二端，电阻Ry4第二端，以及逆变器第三输入端连接，电阻Rk3第二端设有第三电流检测点，第三电流检测模块与第三电流检测点连接，第三电流检测模块检测第三电流检测点的电流值，并将第三电流检测点的电流值传输至控制器；电容Ck1和电容Ck2分别用于储能滤波；

电阻Ry1第二端与电阻Ry2第一端连接，电阻Ry1与电阻Ry2之间设有第一电压检测点，第一电压检测模块与第一电压检测点连接，第一电压检测模块检测第一电压检测点的电压值，并将第一电压检测点的电压值传输至控制器；

电阻Rk1、电阻Rk2、电阻Rk3分别用于限流，防止电流过大，并分别限制电容Ck1和电容Ck2的充放电电流；

电阻Ry3第二端与电阻Ry4第一端连接，电阻Ry3与电阻Ry4之间设有第二电压检测点，第二电压检测模块与第二电压检测点连接，第二电压检测模块检测第二电压检测点的电压值，并将第二电压检测点的电压值传输至控制器。

3.根据权利要求1或2所述的浆池搅拌控制架构，其特征在于，

还包括：液位报警模块，浓度报警模块；

液位报警模块与控制器连接，控制器通过液位传感器获取桨池内的液位高度，当桨池内的液位高度超过预设值时，控制器控制液位报警模块发出报警信息；

浓度报警模块与控制器连接，控制器通过浓度传感器获取桨池内的浆液浓度，当桨池内的浆液浓度超过预设值时，控制器控制浓度报警模块发出报警信息。

4.根据权利要求1或2所述的浆池搅拌控制架构，其特征在于，

还包括：显示模块；

显示模块与控制器连接，显示模块用于显示控制器发送的数据信息。

5.根据权利要求1或2所述的浆池搅拌控制架构，其特征在于，

还包括：无线通信模块；

无线通信模块与控制器连接，无线通信模块用于将控制器发出的数据信息通过无线网络发送至服务器；

无线通信模块采用GPRS网络，或采用蓝牙方式，或采用射频方式传输。

6.根据权利要求1或2所述的浆池搅拌控制架构，其特征在于，

电机控制单元包括：电机启停控制开关和复位控制开关；

电机启停控制开关和复位控制开关分别与控制器连接，电机启停控制开关用于控制电机的启停；

复位控制开关用于控制控制器的复位。

7.根据权利要求1或2所述的浆池搅拌控制架构，其特征在于，

控制器采用STM32控制器。