本发明专利技术公开了一种多用途如用于高效液相制备色谱模拟移动床或微流控旋转分液等的，以36通旋转阀为核心部件的驱动控制方法和装置。36通旋转阀通过皮带与步进电机相连。从动带轮带动光电旋转编码器，并测量动盘的实际旋转角度，测量信号经51单片机处理后反馈给上位机。上位机比较实际和预定的动盘旋转角度，再运用程序命令，自动高精度调节步进电机旋转角度，解决步进电机丢步导致的动盘和静盘上的细孔对准误差问题，从而在指定时间区间内，形成设定的、畅通的液流流路。该驱动控制装置成本低、结构简单、精度高等特点，满足了36通旋转阀动盘和静盘上的细孔位置高精度控制要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机电一体化的驱动控制方法和装置，特别是一种用于高效液相制备色谱模拟移动床或微流控旋转分液等核心部件一36通旋转阀的驱动控制方法和装置。
技术介绍
色谱根据混合物中不同组分在两相间平衡分配的差异分离提取物质，它既可作为分析工具使用，也可用于药物大规模制备。近三十年，色谱技术经历了环形色谱、错流梯度色谱、真实移动床(Ture moving bed,TMB)及模拟移动床(Simulated moving bed,SMB)等。 SMB作为一种高效连续制备型色谱，广泛地应用于手性药物分离、精细化工、生物工艺学、药品学和食物糖处理等方面。其优点在于设备结构小、投资成本低、产率高、分离能力强、能耗低、污染少、便于连续化大规模生产等。在SMB中，固、液两相的相对反向流动是通过按顺序开关进出料阀门来实现的。如图I所示，SMB用阀门和液流管线把多根色谱柱连接在一起， 每根柱子都有样品的进出口 I. 1-1. 4，并通过阀沿着液相的流动方向I. 5不断地向前更替， 改变样品的进出口位置，以此来模拟液相和固相之间的逆流移动，而不需要固定相真正移动，而实现两组分的连续分离。SMB核心的部分是以带区(一根或多跟色谱柱所形成的功能区域)切换来模拟逆流移动实现带区移动的过程。切换时，由连接色谱柱的阀门进行相应的动作模拟实现带区的移动。所以，针对SMB的控制主要是针对连接色谱柱的阀门进行控制(包括切换顺序和时间间隔)，而在SMB中阀门的连接方式主要可以分为分散阀门方式(Distributed valve) 和集中阀门方式(Concentrate valve)两种,针对这两种阀门连接方式的驱动控制系统也主要分为三个种方式方式一、SMB的色谱柱之间使用数个单通路的通断式电磁阀(Solenoid valve)来连接。手动阀、气动阀和电磁阀控制的本质都是执行通断开关作用。这里只综述SMB中电磁阀的控制形式。以《生产银杏黄酮的模拟移动床色谱工艺》中的对苯丙氨酸模拟移动床为例，整个系统是由16根内装固体吸附剂的色谱柱彼此串联，其中每根色谱柱上有19个阀门分别连接洗脱液、萃取液、萃余液和循环液体等管道，当带区进行切换时，每根色谱柱上的阀门要进行相应的动作(一个开通，其余的关断)。所有的电磁阀门由PLC(可编程逻辑控制器)控制，PLC间又通过相应的网络进行通信(串口或PR0FIBUS等)。十六根色谱柱共计需要16X19 = 304个阀门，其中电磁阀为160个，则系统中至少需要进行控制以及通信的节点就有160个，整个系统的构建需要建立一个较大的网络。因此，系统故障诊断及维修就相对复杂了。同时，阀门越多、阀门间的联通管道越多，柱外体积越大，对于小柱实验室规模的SMB来说，其柱内固有体积较小，则柱外死体积就相对增大，这就降低了 SMB的分离效率。方式二、SMB色谱柱之间使用多个多通阀，参见《Application of continuouschromatographic separation in sugar processing〉〉、〈〈阀门的使用方法-国产PAX-2000A型对二甲苯吸附剂小型模拟移动床试验》、((Enantioseparationof I-phenyl-1-propanol by supercritical fluid-simulated moving bed chromatography》 和《Experimental implementation of automatic ‘cycle to cycle’control of a chiral simulated moving bed separation〉〉。通常多通阀是指方定转多通阀(Rotated valve) 0 SMB系统采用多通阀时，其控制节点的数目较电磁阀方式确实有所减少，虽然在一定程度上解决了第一种方式中所存在的问题，但是整个SMB通常也要五个8+1路多通阀以及数个电磁阀门，参照《Management and control of modifier content in preparative SFC solvent cycles》及《Separation of stereoisomers in a simulated moving bed-supercritical fluid chromatography plant》，带区进行切换时，控制系统至少也要对五个控制点进行控制动作。在构造以及维护上仍然不可避免的存在着第一种方式所存在的问题。可见，基于分散多阀的SMB需要多个控制节点间的协同工作，这就存在以下问题。I.复杂联通管路增加了系统的柱外死体积，导致系统分离效率降低；2.系统复杂程度提高及硬件成本的增加；3.在故障诊断以及维护方面成本也会相应的增加；4.因系统复杂而引入一系列的防错校验机制增加了系统的复杂程度和成本。方式三、一个旋转多通阀组成的SMB，如Kuaner所生产的SMB，对于驱动控制来讲是一种完美的结构方式，即通过驱动装置实现阀中动盘部分的转动来实现阀位切换，而不需要同时对多个控制点进行操作。故以旋转阀为核心的SMB构造更为紧凑，分离系统的柱外体积大幅度的减小。但是对于Kuaner中的SMB中的核心结构-旋转阀有着其自身的缺陷，即色谱柱是随着动盘一起旋转的，这就限制了色谱柱的长度和重量，这对实现大规模 SMB是不利的。对比多阀门的SMB控制系统，多通阀的驱动控制系统在先天上有着很大的优势SMB阀切换时仅需要确保阀位(带区切换时阀的动盘和静盘的相对位置)的正确及精确切换即可。所以SMB核心应当更倾向于采用集成的单个旋转阀连接多个色谱柱的形式，特别是色谱柱不随阀门位置切换而旋转的“一种用于高效液相制备色谱模拟移动床的 36通旋转阀”。36通旋转阀(详见专利CN101008455)通过将色谱柱安装在静盘上，克服了 Kuaner旋转阀的不足，同时又具备了旋转多通阀的结构优点，极大地减少了模拟移动床设备的故障率和其加工成本。本专利技术的核心内容即为精确驱动控制36通旋转阀(详见专利CN101008455)，完成阀位切换。在基于针对SMB的36通旋转阀的驱动控制装置中，该专利技术公布的内容还未见报道。
技术实现思路
为了实现上述任务，本专利技术采用如下技术解决方案I.控制装置图2为36通旋转阀的驱动控制通路图，上位机中设置阀位切换信息，并转换为步进电机所需转动的角度值，发送给步进电机控制器，并由其将该数字信号转换为包含一定个数脉冲的方波信号，再发送给步进电机驱动器，步进电机驱动器将该信息进行功率放大， 转换成为步进电机可以直接识别和响应的时序信息，再由步进电机执行转动操作，带动位于其轴上的小带轮4. 3转动，通过同步带的传动作用，大带轮4. I和从动轮4. 2同时转动， 大带轮4. I带动36通阀的动盘进行阀位切换，从动轮4. 2带动计数装置计数，计数装置通过光电旋转编码器测量动盘转动的实际角度，并生成方波信号，该方波信号通过相应的51 单片机进行计算处理之后，生成阀动盘转动的位置的数字信号，该数字信号经串口通信反馈给上位机，上位机比较实际和预定的动盘旋转角度的差值，再运用程序命令，高精度地调节步进电机旋转角度，解决步进电机丢步导致的动盘和静盘上的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁恒，倪振威，于永会，范军，欧阳良飞，刘倩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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