物料质量流量控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种在线检测和控制物料流量的控制器，该控制器由闸阀、传感器、信号放大器、模／数转换器、主控制器和步进电机组成。主控制器设有链盘和显示设备，在主控制器内设有相应的控制和计算程序。该控制器具有结构紧凑，工作可靠性高和使用灵活等特点。该控制器可以广泛应用于各种物料流量自动检测和控制的领域。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

Material mass flow controller

The invention discloses a controller for on-line detecting and controlling material flow, which is composed of a gate valve, a sensor, a signal amplifier, a mode / a converter, a main controller and a stepping motor. The main controller is provided with a chain plate and a display device, and a corresponding control and calculation program is arranged in the main controller. The controller has the advantages of compact structure, high reliability and flexible operation. The controller can be widely used in various fields of automatic detection and control of material flow.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于流量在线检测和控制领域，具体涉及一种物料质量流量控制器。目前，国内在物料质量流量控制方面比较落后，在很多领域尚依赖于人工控制。在一些要求较高的领域里，一般采用独立的物料流量计、机械调节阀和工业控制计算机组成物料流量控制系统，这种系统结构庞大，整体性不好，价格昂贵，而且还需解决工业现场中的密封性和抗干扰性问题。德国恩德斯·豪斯公司生产的DE-10冲板式散状物料流量计只能测量物料流量，不能控制流量。荷兰菲立普公司生产的MP型质量流量控制器是一种在线测量、控制物料流量的装置，但其控制部份的设计属保密技术，无法获得，其硬件部份存在电机发热高，易烧电机的不足。本专利技术目的是提供一种能在线测量，实时控制物料质量流量的控制器。该控制器必须具有结构简单、控制精度高和工作可靠的特点。实现本专利技术目的的技术方案是用传感器测量通过闸阀的物料流量，将测量值经放大、转换成数字信号输入主控制器，与键盘输入的设定流量值进行比较，判断两者之间的误差是否在精度范围内？是，则等待采样周期，进行下一轮采样;否则，判断误差正或负，决定步进电机正转或反转，然后，用PID算法计算控制量，决定步进电机移动的距离，然后通过步进电机驱动传动机构，使闸阀位移，调节物料流量。主控制器还进行以下动作系统初始化后进入自诊断，依次检查传感器曲线、设定参数(如控制精度、传感器特性参数、流量设定值)、检查步进电机和传动机构工作是否正常？若不正常，则显示故障，若正常，则检查模/数转换器零点是否越限？若越限，则显示，并等待新的键盘指令，若正常，则直接等待键盘指令。本专利技术的优点是能在线、实时测量和控制物料质量流量，结构简单紧凑，能够对装置本身的故障和工艺系统造成的故障进行自诊断和报警，具备就地/远程操作能力。由于采用了两阶段启动第一阶段加电进行自诊断，第二阶段启动进入工作状态;两阶段停机第一阶段退出工作状态，返回加电阶段等待键盘操作，第二阶段停机，对设备本身和工艺系统提供了保护，提高了装置的可靠性，并为设备在线维修提供了条件。由于在加电阶段可以通过键盘对参数进行设定和修改，增强了设备的使用灵活性，并使控制精度得到保证。本专利技术有如下附图附图说明图1系统原理框2加电程序流程3主控程序流程4键盘/显示程序流程图实施例流量控制器结构方框图见附图1。从工艺管道输送来的物料10通过料斗和闸阀1进入预调装置对物料进行整流，使其垂直地集中跌落在接料板上，装在接料板下方的传感器2检测物料跌落在接料板上的冲量信号，传感器2为冲板式传感器，该信号送到与其相接的放大器3进行放大、整形和滤波后送到与放大器3相连接的模/数转换器4转换成数字信号，该信号送至与模/数转换器4相接的主控制器5，主控制器5将从键盘8输入的设定流量值与从模/数转换器4输入的流量测量值进行比较，用PID算法计算出控制量，控制与主控制器5相接的步进电机7运转，通过减速齿轮和传动机构改变闸阀1的开度，使物料流量与设定流量值一致。主控制器5采用8031单片机，利用其内部的两个定时器分时构成四个定时计数器;步进电机超时保护，步进电机运行控制，模/数采样保护和采样周期定时。数据存储器除一般的RAM外还选用了一片EEPROM，其主要优点是能在应用系统中进行在线改写，在断电情况下能保存数据而不需保护电源。人机对话选用键盘8和发光二极管显示器9，采用Intel公司的8279键盘/显示接口蕊片。主控制器还采用了一片8255并行接口蕊片，两片程序存储器2764和一片数据存储器5264。由于采用了上述技术，使整个系统具有技术先进，结构紧凑，功能强和规模小的特点。在主控制器5内设有控制程序加电程序流程见图2。系统初始化，依次检查传感器2特性曲线、主控制器5参数(修正曲线和参数也在该阶段进行)、检查步进电机7和传动机构工作是否正常，若不正常，则通过接口设备报警、显示故障，若正常，则检查模/数转换器4零点是否越限，若越限，则报警，并等待新的键盘命令，若正常，则直接等待键盘命令。主控程序流程见图3。当系统通过第一阶段的加电程序，自诊断正常后进入主控程序，首先通过传感器2测量数据，经放大后转换成数字信号，以上步骤为前通道报警，若正常，则比较测量得到的流量值与设定流量值之间的误差是否在设定的精度范围内，是，则不必调节，直接等待采样周期到时，进行下一轮采样，否则判断误差正或负，决定步进电机正/反转，用PID算法计算控制量，控制电机驱动闸阀进行开度调节，依次检测步进电机和传动机构、工艺系统是否正常，若不正常时，分别显示报警信号，正常时测远程工作状态下是否就地紧急停车，若有，则紧急停车并报警，若无，则等待采样周期到时，进行下一轮采样。键盘/显示程序流程见图4。主控制器随时识别是否有键盘输入命令，有则根据键入命令转到以下10个子程序，10个子程序分别为设定值处理和显示子程序，确认设定值子程序，清除设定值子程序，进入控制模块子程序，就地操作子程序，模/数转换特性校正子程序，关键参数修正子程序，模/数变换零点、满点校正子程序。这些子程序均为公知技术，普通的程序设计人员可以根据需要进行设计。步进电机7采用反应式，工作在三相六拍，步矩角为1.5度，这样使得步进电机有较大的力矩输出和较高的性能价格比。驱动和控制电路采用环型分配器，把传统的由逻辑电路构成的环型分配器集成为一个蕊片。步进电机7采用双电源6供电方式，电机工作时高压(30V)供电，而当电机在保持状态时，低压(5V)供电。由于步进电机经常处于保持状态，用低压供电可延长元器件寿命，降低功耗，提高安全性。主控制器5通过控制一个光电隔离型大功率固态继电器控制电源6的高压输出的通断。该控制器能准确地按设定流量值和控制精度对物料流量进行调节，流量测量范围为0.2～22吨/小时。本专利技术可用作高精度的配料器，如在粮食加工行业中用作配麦器，还可以广泛应用于化工、建材、塑料、医药，食品加工等行业中，实现物料的自动测量和控制，对节省物料、保证产品质量起重要作用。显然，根据本专利技术的构思和参考实施例，本领域的专业人员可以根据需要做出各种修改和变型，然而这种修改和变型并没有超出本专利技术的构思，应该包括在本专利技术的权利要求的保护范围之内。权利要求1.一种物料质量流量控制器，包括①闸阀(1)；②重力传感器(2)；③与重力传感器(2)相接的放大器(3)；④与放大器(3)相接的模/数转换器(4)；其特征是该控制器还包括⑤用于计算和处理的主控制器(5)，该主控制器进行以下动作-系统初始化后进入自诊断，依次检查传感器(2)特性曲线、设定参数、检查步进电机(7)和传动机构工作是否正常？若不正常，则显示故障，若正常，则检查模/数转换器(4)零点是否越限？若越限，则显示，并等待新的键盘(8)指令，若正常，则直接等待键盘(8)指令；-自诊断正常后进入工作状态，将传感器(2)测得的物料流量值经放大、转换成数字信号，与键盘(8)输入的设定流量值进行比较，判断两者之间的误差是否在精度范围内？是，则等待采样周期，进行下一轮采样；否则，-判断误差正或负，决定步进电机(7)正转或反转；然后，-用PID算法计算控制量，决定步进电机(7)移动的距离；然后，-控制步进电机(7)运转，由步进电机(7)驱动传动机构使闸阀(1)位移，调节物料流量；然后，-依次检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物料质量流量控制器，包括：①闸阀（１）；②重力传感器（２）；③与重力传感器（２）相接的放大器（３）；④与放大器（３）相接的模／数转换器（４）；其特征是该控制器还包括：⑤用于计算和处理的主控制器（５），该主控制器进 行以下动作：－系统初始化后进入自诊断，依次检查传感器（２）特性曲线、设定参数、检查步进电机（７）和传动机构工作是否正常？若不正常，则显示故障，若正常，则检查模／数转换器（４）零点是否越限？若越限，则显示，并等待新的键盘（８）指令，若正常 ，则直接等待键盘（８）指令；－自诊断正常后进入工作状态，将传感器（２）测得的物料流量值经放大、转换成数字信号，与键盘（８）输入的设定流量值进行比较，判断两者之间的误差是否在精度范围内？是，则等待采样周期，进行下一轮采样；否则，－判断 误差正或负，决定步进电机（７）正转或反转；然后，－用ＰＩＤ算法计算控制量，决定步进电机（７）移动的距离；然后，－控制步进电机（７）运转，由步进电机（７）驱动传动机构使闸阀（１）位移，调节物料流量；然后，－依次检查步进电机（７）、 传动机构、工艺系统是否正常？不正常，则显示报警信号，若正常，则判断远程操作下是否就地紧急停车？是，则紧急停车并报警，否则等待采样周期到时，进行下一轮采样；⑥由主控制器（５）控制输出的供步进电机工作的电源（６）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：田肇生，方圆，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]