CN213987215U - 一种正压防爆机器人预警控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种正压防爆机器人预警控制系统，包括通过正压气路连接的机器人和外部预警控制系统，所述机器人上设有压力传感器和气体检测仪，所述外部预警控制系统包括机器人控制柜、预警系统、电气比例阀和压力继电器，所述电气比例阀和压力继电器设于正压气路上，所述机器人控制柜通过检测压力传感器的参数，对电气比例阀和压力继电器进行实时控制。本实用新型通过监测正压防爆型式的工业机器人内部环境的变化，能够判断出厂房内和机器人内的爆炸性气体的浓度，通过设置浓度等级确定机器人的工作条件，判断机器人内部环境是否安全，同时预警控制系统分析压力、气体参数，控制电气比例阀和压力继电器，实现防爆系统的压力连续自动调节。

Description

一种正压防爆机器人预警控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种防爆安全系统，尤其涉及一种正压防爆机器人预警控制系统。

背景技术

目前，基于正压防爆型式的六轴机器人正广泛应用于喷涂领域。随着科技水平和安全意识的不断提高，更多的易燃易爆气体环境下使用正压防爆机器人的需求越来越多。但是其压力控制和预警并不能够实现连续运行和自动控制，安全回路也不够充分安全。

现有技术中，部分设计采用了多个压力开关、控制阀、减压阀、可燃气体含量检测装置，例如中国专利公开了一种新型喷涂机器人正压防爆系统，申请号201510676671.4，其复杂的电磁阀换向难以实现压力的快速、连续调节，也没有压力的反馈调节设计，且其可燃气体含量监测仅限于机器人内部，并不能够进行预警，其压力调节利用多次减压和换向，方案复杂，不利于灵活控制。申请号201710575994.3的中国发明专利公开了一种正压机器人防爆系统及其控制方法，但是其并不能够实现压力的连续自动调节，而且并不能够预警，因此如何实现机器人正压防爆系统的压力连续自动调节与预警成为本领域一大热门问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型旨在提供一种能够连续自动调节正压气体压力的防爆机器人预警控制系统。

技术方案：本实用新型的正压防爆机器人预警控制系统，包括通过正压气路连接的机器人和外部预警控制系统，所述机器人上设有压力传感器和气体检测仪，所述外部预警控制系统包括机器人控制柜、预警系统、电气比例阀和压力继电器，所述电气比例阀和压力继电器设于正压气路上，所述机器人控制柜通过检测压力传感器的参数，对电气比例阀和压力继电器进行实时控制，当正压气体管路中的气体压力足够时，压力继电器闭合，机器人和预警控制系统能够正常工作，机器人放置于防爆区域中进行检测，外部预警控制系统放置于安全区域中。

进一步地，所述机器人内部还设有与预警系统通信连接的防爆流量计和防爆温度计，预警系统能够读取防爆流量计和防爆温度计的参数，从而对机器人安全系统的预警及控制。

进一步地，所述防爆流量计的数量为2个或多个，分别设于正压气路的入口与出口处。

进一步地，所述气体检测仪数量为2个或多个，分别设于机器人内部与外部，对爆炸环境外部的气体与机器人内部的气体分别进行检测。

进一步地，所述电气比例阀为气动比例阀，能够根据防爆压力传感器的压力信号进行调节输入压力，实现压力闭环自动控制。

进一步地，所述预警系统为嵌入式单片机。

进一步地，所述外部预警控制系统在正压气路上设有储气罐、气体过滤器、油雾分离器、减压阀、节流阀和压力传感器，并与嵌入式单片机安装在同一个箱体内，嵌入式单片机能够读取压力传感器、气体检测仪、防爆流量计1(13)、防爆流量计、防爆温度计、压力传感器的数据并进行处理，能够对电气比例阀进行控制，且能够独立进行机器人安全系统的预警及控制。

进一步地，所述机器人在正压气路出口处设有溢流阀、单向阀和消声器。

进一步地，所述预警系统采用模糊控制对电气比例阀的开度进行控制。

进一步地，所述预警系统与机器人控制柜通过总线方式连接，预警系统能够和机器人控制柜的控制系统实现数据传输、压力设定和报警处理，能够通过总线控制实现数据传输协议的标准化。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下显著优点：

(1)本实用新型的预警控制系统通过监测正压防爆型式的工业机器人内部环境的变化，能够判断出厂房内和机器人内的爆炸性气体的浓度，通过设置浓度等级确定机器人的工作条件，判断机器人内部正压环境是否安全。

(2)本实用新型的预警控制系统分析机器人内部压力、气体参数，控制电气比例阀和压力继电器，实现防爆系统的压力连续自动调节，实现机器人对爆炸环境下的自适应控制，实现安全高效作业。

附图说明

图1为本实用新型正压防爆机器人预警控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型正压防爆机器人换气控制流程图；

图3为本实用新型正压防爆机器人自检、预警和控制流程图；

图4为本实用新型正压防爆机器人控制系统图；

图5为本实用新型正压防爆机器人控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的一种正压防爆机器人预警系统，其包括正压防爆型式的机器人本体，本体内部有温度计、流量计、压力传感器、气体检测仪，内部通过气压管路向机器人充满清洁空气；在机器人外部的控制系统设有减压阀和电气比例阀，在供电电源处安装有压力继电器开关，在工作爆炸环境内安装有气体检测仪，机器人本体、气体检测仪放在防爆区域内，电气比例阀、机器人控制柜、压力传感器、预警控制系统等放在安全区域内。预警控制系统为嵌入式单片机控制，并与减压阀、节流阀、电气比例阀、压力传感器安装在同一个箱体内，且不与机器人控制柜安装在一起。

所述主气源设气体设有储气罐、过滤器和油雾分离器。过滤器和油雾分离器的主要作用是净化气源，除去空气中的油雾和水分。所述的电气比例阀为气动比例阀，能够根据指定压力信号进行无级调节，从而可以取代电磁换向阀、调压阀的复杂作用，通过单片机系统控制输入压力，实现压力闭环自动控制。所述的预警控制系统和机器人控制柜电源处安装有压力继电器，当正压气体管路中的气体压力足够时，压力继电器闭合，机器人和预警控制系统能够正常工作。所述的气体检测仪均能够实现多种易燃易爆气体含量的检测，例如甲烷、氢气等的含量，并能够根据危险气体含量传输数据，预警控制系统根据实时计算判断环境是否安全并发出报警信号传输给机器人主控制系统。所述的预警控制系统能够和机器人控制柜的控制系统实现数据传输、压力设定和报警处理，能够通过总线控制实现数据传输协议的标准化。所述的预警控制系统能够实时读取相关数据，并采用模糊控制策略对控制比例阀开度，从而对机器人内部压力进行调节。例如在一定压力范围内，符合控制系统的安全区间，则比例阀开度不变，当大于安全区间时，控制比例阀开度，调整压力归于正常值，当扫气时，比例阀自动调整到一个较大值使溢流阀开启，完成扫气。

基于所述正压防爆机器人预警控制系统的控制方法：

开启气源开关，压力继电器闭合，预警控制系统开启，各传感器和电气比例阀开始工作。

各传感器开始检查，正压系统开始工作，压力传感器、气体检测仪、温度传感器、流量计开始检查机器人内外气体环境，自检完成，电气比例阀输出压力增加，尾部溢流阀打开，让原有的机器人内部气体排出，开始气体清扫。清扫过后，电气比例阀减小输出压力，溢流阀闭合，机器人此时维持正压状态。

机器人控制柜和操作系统开启，机器人开始工作，此时机器人内部压力不断变化，则由电气比例阀按照预警模糊控制算法实现压力损失自动调节。机器人预警控制系统实时监督正压机器人内部传感器持续工作，当压力过大时，电气比例阀减小压力输出，当压力减小时，电气比例阀增压输出；温度过高或者机器人内部出现危险气体时，机器人停止，直到自检安全后方可继续工作。

本实用新型运行流程分两种流程，一种是换气流程，如图2所示，一种是正常运行自检、预警和控制流程，如图3所示，具体说明如下：

开启气源开关，经过调压阀和节流阀调至指定压力，压力继电器闭合，预警控制系统开启，各传感器和电气比例阀开始工作。

各传感器开始监测环境，并传输至预警控制系统处理判断，正压系统开始工作自检，当压力传感器≥0.25bar、易燃易爆气体检测仪1、易燃易爆气体检测仪2检测可燃气体浓度安全、机器人内部环境温度0～40℃、防爆压力传感器≥0.15bar、防爆流量计≤5L/min，符合标准，否则报警输出，机器人无法自动开机。当自检完成，电气比例阀输出比例压力增加，机器人内部压力增大，尾部溢流阀打开，让原有的机器人内部气体排出，开始气体清扫。清扫计时10min气体流量计流速≥15L/min方可完成清扫，清扫过后，电气比例阀减小输出压力，溢流阀闭合，机器人此时维持正压状态。在此过程中，防爆预警系统通过各传感器实时读取数据监测机器人内部和外部环境变化，做到同时预警和控制。

机器人控制柜和操作系统开启，机器人开始工作，此时机器人内部压力不断变化，则由电气比例阀按照预警模糊控制算法实现压力损失自动调节。机器人预警控制系统实时监督正压机器人内部传感器持续工作，按照以上所给的条件为默认条件，当压力过大时，电气比例阀减小压力输出，当压力减小时，电气比例阀增压输出；温度过高或者机器人内部出现危险气体时，机器人停止，直到自检安全后方可继续工作，每工作一个小时，执行一次换气操作。

Claims (10)

1.一种正压防爆机器人预警控制系统，包括通过正压气路连接的机器人和外部预警控制系统，其特征在于，所述机器人上设有压力传感器(7)和气体检测仪(8)，所述外部预警控制系统包括机器人控制柜(18)、预警系统(17)、电气比例阀(6)和压力继电器(19)，所述电气比例阀(6)和压力继电器(19)设于正压气路上，所述机器人控制柜(18)通过检测压力传感器(7)的参数，对电气比例阀(6)和压力继电器(19)进行实时控制。

2.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述机器人内部还设有与预警系统(17)通信连接的防爆流量计(10)和防爆温度计(14)。

3.根据权利要求2所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述防爆流量计(10)的数量为2个或多个，分别设于正压气路的入口与出口处。

4.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述气体检测仪(8)数量为2个或多个，分别设于机器人内部与外部。

5.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述电气比例阀(6)为气动比例阀。

6.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述预警系统(17)为嵌入式单片机。

7.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述外部预警控制系统在正压气路上设有储气罐(1)、气体过滤器(2)、油雾分离器(3)、减压阀(4)、节流阀(5)和压力传感器(7)。

8.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述机器人在正压气路出口处设有溢流阀(15)、单向阀(11)和消声器(16)。

9.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述预警系统(17)采用模糊控制对电气比例阀(6)的开度进行控制。

10.根据权利要求1所述的正压防爆机器人预警控制系统，其特征在于，所述预警系统(17)与机器人控制柜(18)通过总线方式连接。

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