[发明专利]一种液体高精度灌装智能测控系统及其方法

摘要

本发明公开了一种液体高精度灌装智能测控方法,智能灌装测控方法基于AD转换模块、灌装执行控制模块、无线通信模块、电源模块、继电器模块、大流量电磁阀、小流量电磁阀、灌装泵、灌装容器、称重传感器模块、信号智能处理模块、系统参数配置模块、灌装数据存取模块以及灌装参数整定模块；所述智能测控方法：综合考虑灌装冲击力、灌装落差、电磁阀响应时间等时变因素的影响，通过在标定阶段对灌装测控系数k、基准冲击重量wk、基准滞后时间td以及平均灌装速率r的计算提取，结合生产灌装过程动态称重测量数据及其变动量、灌装时长等对小流量电磁阀的灌装延迟时间△t进行动态修正，并以此为生产灌装精度控制参数对大流量电磁阀与小流量电磁阀的开启、关断进行智能控制，从而保证灌装精度和灌装速度。

主权项

1.一种液体高精度灌装智能测控系统及其方法，其特征在于：该智能灌装测控系统由硬件和软件两部分组成；硬件部分包括：AD转换模块(1)、灌装执行控制模块(2)、无线通信模块(3)、电源模块(4)、继电器模块(5)、大流量电磁阀(6)、小流量电磁阀(7)、灌装泵(8)、灌装容器(9)、称重传感器模块(10)；软件部分包括：信号智能处理模块、系统参数配置模块、灌装数据存取模块以及灌装参数整定模块；所述AD转换模块(1)的输入数据来至称重传感器模块(10)，输出数据给信号智能处理模块；所述灌装执行控制模块(2)可与无线通信模块(3)、信号智能处理模块、灌装参数整定模块、系统参数配置模块等进行数据交互；所述继电器模块(5)用于灌装执行控制模块(2)对大流量电磁阀(6)和小流量电磁阀(7)的控制；所述无线通信模块(3)用于灌装执行控制模块(2)与设备总控或生产管理信息系统进行生产管理信息交互；所述智能测控系统的测控方法主要包括如下步骤：a.求取小流量电磁阀(7)单独灌装时间tx与灌装重量wx的对应关系wx＝ktx中的系数k：通过系统参数配置模块设置小流量电磁阀(7)以不同的灌装时间tx单独进行n次(n≥5)灌装，灌装数据存取模块记录每次设置的灌装时间tx及灌装结束后信号智能处理模块的灌装称重数值wxi，从而得到灌装时间tx与灌装称重数值wx的n组样本：(tx1，wx1)…(txi，wxi)…(txn，wxn)；灌装参数整定模块将所得n组样本通过最小二乘法进行数值拟合得到灌装时间tx与灌装称重数值wx的对应关系系数k；b.求取大流量电磁阀(6)与小流量电磁阀(7)同步灌装的基准冲击重量wk、基准滞后时间td及平均灌装速率r：首先，通过系统参数配置模块设置大流量电磁阀(6)与小流量电磁阀(7)同步(同时开启，同时关断)灌装时长为tf，灌装执行控制模块(2)控制大流量电磁阀(6)与小流量电磁阀(7)同步开启，并开始计时，当计时时长等于tf时，大流量电磁阀(6)与小流量电磁阀(7)同步关断，灌装数据存取模块开始记录信号智能处理模块每个周期节点的计时时长ti和灌装称重数值wi，直到相邻两次的灌装称重数值的差距满足|wi‑wi‑1|≤△w停止记录，计算wf＝wi，tf＝ti，r＝wf/tf，之后，在所记录数据中向后搜索到wi满足2wi‑(wi‑1+wi+1)≥δw停止搜索，由灌装参数整定模块计算出基准冲击重量wk＝wp‑wf、基准滞后时间td＝tp‑tf以及平均灌装速率r＝wf/tf，灌装数据存取模块记录wk、td及平均灌装速率r；然后，如前所述，设置不同的时间tf进行m次(m≥10)灌装，从而得到基准冲击重量wk、基准滞后时间td及平均灌装速率r的m组样本：(wk1、td1、r1)…(wki、tdi、ri)…(wkm、tdm、rm)；再通过灌装参数整定模块对所得m组平均灌装速率r样本进行均值计算：得到大流量电磁阀(6)与小流量电磁阀(7)同步灌装的平均速率r＝(r1+…+ri+…rm)/m，对此m组样本中的wk、td分别划分区间进行统计得到各区间的次数，并以次数最多的区间的中点值作为生产灌装过程的基准冲击重量wk，基准延迟时间td；c.生产灌装：灌装执行控制模块(2)先控制大流量电磁阀(6)与小流量电磁阀(7)同步开启，并开始计时；灌装执行控制模块(2)判断当次读取的灌装称重数值相对上一次读取的灌装称重数值是否跳变(增长量超过设定阈值)，如果是，则计算大流量电磁阀(6)关断时的灌装称重数值wc＝wa‑k(xT)‑r(td+td’)/2+(wk+wk’)/2,式中wa为目标灌装重量，x为预留的调整周期个数(x>3),T为灌装称重数据的采集与处理周期，td’、wk’分别为灌装称重数值出现跳变时所对应的计时时长和灌装称重数值；灌装执行控制模块(2)判断灌装称重数值w是否达到wc，如果是，则控制大流量电磁阀(6)关断，灌装数据存取模块记录此刻的计时时间tc；在tc+(td+td’)/2时刻后，灌装执行控制模块(2)以周期T为最小单位实时计算修正小流量电磁阀(7)单独灌装的延迟时间△t：kj＝(wj‑wcd)/(tj‑tcd)，k＝(kj+k)/2,△t＝(wa‑wcd)/k,式中kj、wj、tj分别为灌装过程中tc+(td+td’)/2时刻后的第j个周期节点的对应关系修正系数、灌装称重数值、计时时间，wcd为灌装过程中tc+(td+td’)/2时刻的灌装称重数值,△t须按△t＝[(△t+0.5T)/T]*T进行圆整，此式中“/”表示整除，“*”表示乘；灌装参数整定模块判断计时时间t与tc+(td+td’)/2的差值δt是否为△t，如果是，则控制小流量电磁阀(7)关闭，并开始判断称重数值波动量是否小于阈值，如果是，则停止计时和判断，本次灌装结束。