基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及自动化灌装控制技术领域，公开了一种基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法及系统。该方法包括：S1：设置一与液态化学品供料管线相连通的双模控制的液态化学品定量自动灌装生产线；S2：启动所述生产线的一个灌装工位进行灌装；S3：前端控制器控制流量控制阀进行灌装，各传感单元获得的数据进行交互验证；S4:如误差值E超出设定的范围内，则校验确定可靠数据，继续灌装，直至达到目标灌装容量或重量。本发明专利技术提供的方法及系统，通过对多路、多组传感数据校验与计算，剔除变异数据、避免误报和漏报，实现动态调整、交互验证、精准灌装、安全灌装，支持定容、定重两种工作模式，支持多种液态化学品和多种灌装容器的自动灌装。自动灌装。自动灌装。

【技术实现步骤摘要】
基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法及系统


[0001]本专利技术涉及本专利技术涉及自动化灌装控制
，尤其涉及一种基于动态校验控制的液态化学品定量桶装的自动灌装方法及系统。

技术介绍

[0002]液态油漆、有机涂料、稀释剂等由于其易挥发、易燃、有一定毒害等属性，而被纳入被严格安全管控的危险化学品。危险化学品（简称危化品）是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。油漆等液态危化品在生产、灌装、运输及使用过程中，均必须严格的遵守相应的安全管理规定。
[0003]现有的油漆灌装机的定量灌装方式一般分为定重式（称重式）灌装或定容式灌装，其中称重式灌装最为常用，两种灌装方式一般都是各自独立运作。如现有技术中申请号为CN201920586731.7的专利文献所公开的一种浆料的自动灌装装置，即采用了单一的称重灌装模式。为了提高全机的的自动化程度，一般还会选配理桶系统、上盖压盖系统、码垛系统等。全自动灌装设备一般可实现上桶、灌装、上盖压盖、码垛的全自动化，可极大的节约人力资源，并降低人工干预而导致的误差。
[0004]目前，液态化学品灌装生产企业大都是根据JJG687
‑
2008《液态物料定量灌装机检定规程》的相关要求，定期对液态物料定量灌装机的设备外观、协调性能、控制性能、灌装准确性、灌装能力以及合格率等方面进行检测，以全方位了解液态物料定量灌装机的运行状态、性能，其通常采用定期检测、人工的方式，难以发现自动化生产中实时发生的问题，同时检查后的效果也不稳定。
[0005]由于液态物料的容重与温度变化密切相关，温度升高则容重变大，温度降低则容重变小，因此虽然容量未发生变化，但灌装质量已经出现误差。油漆等有机涂料属于碳氢化合物，此类液体在灌装过程中受温度的影响较大，温度变化时其体积会发生明显变化，进而非常容易导致计量误差超差。为了克服这一问题，现有技术一般是在灌装时通过控制灌装时的环境（车间）温度，使灌装温度与标准温度的误差不超过
±
5℃，才能避免出现计量误差超差的问题，但是，这必然会导致生产成本的大幅增加。
[0006]除油漆涂料等液态物料随着温度变化，会增加计量的误差外，灌装设备、桶装容器等也会随着外部温度变化、自身膨胀、灌装过程中的振动等多方面因素，也会引起灌装设备的计量准确性的变化；在同一天、不同时段的灌装生产，往往不能保持动态的持续、可靠的计量准确性，容易造成各工位、各批次生产的灌装量无法保持一致。为了保持灌装设备的准确性，现有技术中，通常需要定期、人工对灌装机温度检测以及温度误差修正系统进行检查，才能确保灌装设备运行正常；在灌装时必须保持环境温度的稳定，才能降低或者消除因温度变化对灌装量造成的不利影响。但是，温度检测与温度误差修正系统检查，需要停机运行，往往是人工进行，影响生产，而且其修正效果也不稳定。
[0007]液态物料定量灌装设备在运行过程中，实际灌装量受液态物料温度的影响，灌装时温度以及密度设定不能以液态物料实际温度、密度为准，否则会导致灌装机按照液态物
料实际温度进行灌装，一旦物料温度发生变化会导致灌装量误差超差。针对这种情况，在检定过程中需要对灌装机温度检测以及温度误差修正系统进行检查，确保其运行正常，在灌装时可根据液态物料实际温度及时调整，消除因温度变化对灌装量造成的影响。
[0008]现有独立运行的自动化称重式灌装与定容式灌装控制系统，均存在着一个难以克服的问题，即其采用单一种类和单元的压式称重传感器（称重模块）等与传输、控制电路，在较差的工作环境下，或者在长期的生产过程中，不可避免的会发生工况变化和数据偏移，导致精度下降、错误报警等问题，影响整个灌装系统长期工作时的稳定性、精准性和可靠性；而如发生称重传感器过载、模块间连接不稳、未对称产生的误差以及温度超出正常范围等错误会被长时间忽视，则很容易会导致批次超过正常规格以及产品质量不过关，也会进一步导致企业损失和名誉受损。为了克服这一问题，现有技术中，大多另外增加一套可独立运行的持续监测系统，专门对称重传感系统的准确性进行监测，以持续跟踪判断、验证称重传感系统的准确性；但是其也进一步带来了新的问题，即该持续监测系统也是依赖于各类电子传感器，其自身长期工作的准确性并不能被及时的感知。由此，其对于称重传感系统的准确性进行监测的稳定性、可靠性与精确性，不能得到持续的监测和验证，因此并不能从跟不上解决问题。
[0009]综上所述，现有灌装设备运行及检定过程中，计量误差超差、传感数据错误等问题相对比较常见，技术人员往往无法同时、动态的发现和解决这些问题，使灌装设备保持精准的运行状态，确保达到灌装质量标准，保障企业与用户的利益。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于针对上述的不足，提供一种基于动态校验控制的液态化学品定量桶装的自动灌装方法及系统，通过对设备组成、结构及控制算法等同步改进，重点解决多种因素引发的误差超差问题，以及采用单一采用定重量或定容量工作模式时，出现传感数据偏移误差无法及时发现和动态调整的问题。
[0011]本专利技术提供的技术方案如下：一种基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1：设置一与液态化学品供料管线相连通的双模控制的液态化学品定量自动灌装生产线，该生产线至少包括一个灌装工位，该灌装工位包括设置在支架上的灌装管路、升降机构、灌装机构，及设置在该灌装机构正下方的桶装容器与地磅；所述的升降机构上设置有伺服电机，所述的灌装机构设置在升降机构上，并随其上下左右移动；所述的灌装管路上设有流量控制阀，用于控制管路内的液体流速并感知液体流量；所述的灌装机构上设置有一前端控制器、一灌装枪及桶装容器内液体容量变化传感单元；所述的地磅上设置有桶装容器内液体重量变化传感单元；所述的前端控制器分别与所述的伺服电机、流量控制阀、容量变化传感单元、重量变化传感单元连接；所述的前端控制器内置有式1所示的单工位校验实时控制程序：式1E—允许误差，0.95≤E≤1.05；
Vi—桶装容器内液体容量的实时感知值；Mi—桶装容器内液体质量实时感知值；S2：启动所述生产线的至少一个灌装工位，将空的桶装容器与地磅设置在灌装机构正下方，前端控制器控制伺服电机将灌装枪送入桶装容器内的初始灌装位置，采集此时静止状态下的容量变化传感单元、重量变化传感单元的初始数据，并代入到式1中，得到E的初始值；如该E的初始值不在设定的范围内，则对容量变化传感单元、重量变化传感单元的传感器进行自动校准；S3：前端控制器控制流量控制阀开启、开始灌装，由容量变化传感单元传感的数据计算得到进入到桶装容器内的液体体积Vi2，由重量变化传感单元传感的数据计算得到进入到桶装容器内的液体重量Mi；分别将得到的数据Vi与Mi代入到式1中，计算其导数的比值得到误差值E，并判断E是否在设定的范围内，如误差值E在设定的范围内，则继续均速灌装，直至Vi达到目标灌装容量V0，或者Mi达到目标灌装重量M
O
，则停止灌装、伺服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1：设置一与液态化学品供料管线相连通的双模控制的液态化学品定量自动灌装生产线，该生产线至少包括一个灌装工位，该灌装工位包括设置在支架上的灌装管路、升降机构、灌装机构，及设置在该灌装机构正下方的桶装容器与地磅；所述的升降机构上设置有伺服电机，所述的灌装机构设置在升降机构上，并随其上下左右移动；所述的灌装管路上设有流量控制阀，用于控制管路内的液体流速并感知液体流量；所述的灌装机构上设置有一前端控制器、一灌装枪及桶装容器内液体容量变化传感单元；所述的地磅上设置有桶装容器内液体重量变化传感单元；所述的前端控制器分别与所述的伺服电机、流量控制阀、容量变化传感单元、重量变化传感单元连接；所述的前端控制器内置有式1所示的单工位校验实时控制程序：式1E—允许误差，0.95≤E≤1.05；Vi—桶装容器内液体容量的实时感知值；Mi—桶装容器内液体质量实时感知值；S2：启动所述生产线的至少一个灌装工位，将空的桶装容器与地磅设置在灌装机构正下方，前端控制器控制伺服电机将灌装枪送入桶装容器内的初始灌装位置，采集此时静止状态下的容量变化传感单元、重量变化传感单元的初始数据，并代入到式1中，得到E的初始值；如该E的初始值不在设定的范围内，则对容量变化传感单元、重量变化传感单元的传感器进行自动校准；S3：前端控制器控制流量控制阀开启、开始灌装，由容量变化传感单元传感的数据计算得到进入到桶装容器内的液体体积Vi2，由重量变化传感单元传感的数据计算得到进入到桶装容器内的液体重量Mi；分别将得到的数据Vi与Mi代入到式1中，计算其导数的比值得到误差值E，并判断E是否在设定的范围内，如误差值E在设定的范围内，则继续均速灌装，直至Vi达到目标灌装容量V0，或者Mi达到目标灌装重量M
O
，则停止灌装、伺服电机将灌装枪移出到桶装容器之外，进行下一桶装容器的灌装；S4:如误差值E超出设定的范围内，则改变灌装流速进行灌装3
‑
5秒钟，对两组传感数据进行交互校验、确定可靠数据，分别出计算实时数据dVi2与dMi的值，取两个数值中一个较小的数据为可靠数据，继续灌装，直至达到目标灌装容量或重量；当前桶装容器灌装完毕后，对出现偏离较大的数值对应的传感单元或流量控制阀，进行校准，重复步骤S2
‑
S4。2.根据权利要求1所述基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法，其特征在于，其还包括如下步骤：所述的步骤S1中，该前端控制器为PLC控制器，其还内置有两种同步运行、相互的独立工作的数据交互校验程序，并在步骤S3中被执行；所述的步骤S3的灌装过程中，在采用定容灌装模式时，校验方法为：将获取的Mi数值代入到式1中，计算得到理论的Vi数值，再与实际传感获取的Vi数值进行比较，如误差在设定的范围内，则两组传感单元均为正常工作状态；反之，则其中一组为
异常状态，进行校准后再继续灌装；所述的步骤S3的灌装过程中，在采用定重灌装模式时，校验方法为：将获取的Vi数值代入到式1中，计算得到理论的Mi数值，再与实际传感获取的Mi数值进行比较，如误差在设定的范围内，则两组传感单元均为正常工作状态；反之，则其中一组为异常状态，进行校准后再继续灌装。3.根据权利要求1所述基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法，其特征在于，所述的步骤S3、S4，还包括如下步骤：S31：前端控制器控制流量控制阀开启、开始灌装，并且由该流量控制阀的数据计算出进入到桶装容器内的液体体积Vi1，同时由容量变化传感单元传感的数据计算得到进入到桶装容器内的液体体积Vi2，然后计算得到 Vi=Vi1+Vi2；由重量变化传感单元传感的数据计算得到进入到桶装容器内的液体重量Mi；分别将得到的数据Vi与Mi代入到式1中，计算其导数的比值得到误差值E，并判断E是否在设定的范围内，如误差值E在设定的范围内，则继续均速灌装，直至Vi达到目标灌装容量V0，或者Mi达到目标灌装重量M
O
，则停止灌装、伺服电机将灌装枪移出到桶装容器之外，进行下一桶装容器的灌装；S41:如误差值E超出设定的范围内，则改变灌装流速进行灌装3
‑
5秒钟，对三个传感数据进行交互校验、确定可靠数据，分别计算实时数据dVi1、dVi2与dMi的值，以三个数值中两个接近且较小的数据为可靠数据，继续灌装，直至达到目标灌装容量或重量；当前桶装容器灌装完毕后，对出现偏离较大的数值对应的传感单元或流量控制阀，进行校准，重复步骤S2
‑
S4。4.根据权利要求1所述基于动态校验控制的液态化学品定量自动灌装方法，其特征在于，其还包括如下步骤：S12：该生产线包括N+1个灌装工位，N为大于1的自然数,各工位的灌装机构上设有温度传感器；该生产线还包括一远程控制计算机，所述的远程控制计算机分别与各灌装工位的前端控制器连接，并且内置有多工位校验实时控制程序式2：式2式中：ΔＶ—灌装枪灌装量的允许容量误差；Ｖ
０
—目标灌装容量值；Ｖ
ｉ
—桶装容器内液体容量实时感知值；M
ｉ
—桶装容器内液体质量实时感知值；ρ—灌装液体的平均密度；β—灌装枪的体胀系数，（／℃）；ｔ—灌装时液体的温度，℃；S22：同时启动所述生产线的多个灌装工位，分别将各工位上空的桶装容器与地磅设置在灌装机构正下方，各工位的前端控制器控制伺服电机将灌装枪送入桶装容器内的初始灌装位置，采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永中，苏胡云，黄鸿霖，方理，葛亮，吴全魁，邓忠哥，张卓，
申请(专利权)人：珠海市长陆工业自动控制系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：