高精度的液体自动投料装置和方法与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及高精度的液体自动投料装置和方法。


背景技术：

2.在反应釜的生产过程中，常常涉及到液体的投料。
3.现有技术中，通常采用人工方式对物料进行称重，然后将物料投料至反应釜中进行反应。
4.但是，这种投料方式是间断性的，无法实现均匀地投料，且对人工要求高，容易出现投放错误，不利于监管，无法满足高精度地物料投放需求。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高精度的液体自动投料装置和方法。
6.第一方面，本发明提供一种高精度的液体自动投料装置，包括：反应釜、流量调节阀、电气阀门定位器、高精度称、dcs控制系统(distributed control system，分散控制系统)，所述流量调节阀和所述电气阀门定位器安装在所述反应釜的进料管道上，所述高精度称安装在所述反应釜的下方；所述流量调节阀、所述电气阀门定位器以及所述高精度称均与所述dcs控制系统通信连接；其中：
7.所述高精度称用于实时测量反应釜在反应过程中的重量变化，并生成第一信号发送给所述dcs控制系统；
8.所述dcs控制系统根据所述第一信号，生成用于调整所述流量调节阀阀门开度的第二信号，和/或调整所述电气阀门定位器阀门开度的第三信号；
9.所述流量调节阀用于根据所述第二信号调整阀门开度；
10.所述电气阀门定位器用于根据所述第三信号调整阀门开度。
11.可选地，所述dcs控制系统还用于：
12.在启动前，设置反应釜中液体物料投放的目标值和提前量；
13.在接收到启动指令后，根据所述目标值和所述提前量，调整所述流量调节阀和所述电气阀门定位器的阀门开度。
14.可选地，所述dcs控制系统还用于：
15.根据所述第一信号，解析出反应釜中当前投放的物料量；
16.若当前投放的物料量等于所述提前量，则关闭所述流量调节阀和所述电气阀门定位器，以停止物料投放；
17.若当前投放的物料量大于所述提前量，且超出所述目标值预设的误差范围，则发出警报提示。
18.可选地，所述dcs控制系统还用于：
19.在进料过程中，若检测到发生阀门故障或者高精度称信号异常，则启动暂停程序，
并发出对应的报警信息。
20.可选地，所述流量调节阀包括：二段阀；其中，所述二段阀包含：小流量调节模式、二段调节模式；
21.当目标值小于第一阈值时，采用小流量调节模式；
22.当目标值不小于第一阈值时，采用二段调节模式。
23.可选地，所述流量调节阀采用高精度滴定阀，所述电气阀门定位器采用sipart ps2系列，所述高精度称采用托利多ind331型号，所述dcs控制系统采用ecs-700。
24.第二方面，本发明提供一种高精度的液体自动投料方法，应用如第一方面中任一项所述的高精度的液体自动投料装置，所述方法包括：
25.步骤1：在启动前，通过dcs控制系统设置目标值和提前量；
26.步骤2：在接收到启动指令后，根据所述目标值和所述提前量，调整流量调节阀和电气阀门定位器的阀门开度；
27.步骤3：通过高精度称实时测量反应釜在反应过程中的重量变化，并根据所述重量变化，调整所述流量调节阀，和/或调整所述电气阀门定位器的阀门开度。
28.可选地，所述步骤3包括：
29.步骤3.1：根据所述反应釜在反应过程中的重量变化，解析出反应釜中当前投放的物料量；
30.步骤3.2：若当前投放的物料量等于所述提前量，则关闭所述流量调节阀和所述电气阀门定位器，以停止物料投放；
31.步骤3.3：若当前投放的物料量大于所述提前量，且超出所述目标值预设的误差范围，则发出警报提示。
32.可选地，所述方法还包括：
33.在进料过程中，若检测到发生阀门故障或者高精度称信号异常，则启动暂停程序，并发出对应的报警信息。
34.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
35.本发明提供的高精度的液体自动投料装置和方法，解决传统的反应釜高精度的液体投料纯靠人工实施，对工厂的物料数据、人员安全等缺乏管控的问题，提高了工厂的自动化水平，可以实现高精度地液体物料投放，控制精度高，无需人工干预。
附图说明
36.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
37.图1为本发明实施例提供的高精度的液体自动投料装置的结构示意图；
38.图2为本发明实施例提供的高精度的液体自动投料方法的流程图；
39.图3为本发明实施例提供的dcs控制系统的显示界面示意图。
40.图中：
41.1-反应釜；
42.2-流量调节阀；
43.3-电气阀门定位器
全+小阀位300480150+2298
±
2全+小阀位50018400+2498
±
2全+小阀位6001313400+2598
±
2全+小阀位600253500+2598
±
2全+小阀位100048900+21002
±255.以上测试数据均以秒表计数，误差小于2秒；二段阀测试数据150g以下时，开小流量阀(可调节，没有具体刻度，一滴的精度能达到0.07g)。本测试小流量阀固定在同一位置，当大于150g时，采用二段控制(需要分别设定一段和二段的提前量)，其中二段阀受压缩空气压力、质量的影响。根据以上测试数据可以得出，二段阀误差的可控制在
±
2g。
56.可选地，本实施例中的流量调节阀2还可以采用高精度滴定阀，电气阀门定位器3采用sipart ps2系列，高精度称4采用托利多ind331型号，dcs控制系统5采用ecs-700。
57.示例性的，本实施例中的流量调节阀2还可以采用比例调节阀。表2为比例调节阀进行高精度投料的相关测试数据。
58.表2
59.阀位(％)设定重量(g)时间(秒)提前量(g)实际重量(g)精确度(g)6.51012612
±
26.52018520
±
06.53027530
±
06.55040550
±
06.58067582
±
27100755102
±
271501086152
±
272001445202
±
273002146300
±
075003566502
±
2860041510598
±
2156003416602
±
215100055561004
±
4301000206151004
±
4301000184221002
±
25010005472998
±
250100055701000
±060.以上测试数据均以秒表计数，误差小于2秒；比例调节阀测试数据以固定阀位输出；比例调节阀的控制会受到以下因素影响：压缩空气压力、质量以及定位器的超调。根据以上测试数据可以得出，比例调节阀的控制误差在
±
2g；比例调节阀相对二段阀来说更易于操作。
61.具体地，以常规电风扇模拟风力，一档风速就能引起秤
±
2g的误差波动，二档风速能引起秤
±
12g的误差波动，三档风速会引起
±
30g的误差波动。由于振动等级普通环境难以定标，所以此处不展开详细说明。综合以上测试数据的所有信息，在环境条件稳定的情况
下，本实施例中的装置可以应用于工业现场，实现液体高精度投料。
62.综上可知，本实施例，解决了传统的反应釜高精度的液体投料纯靠人工实施，对工厂的物料数据、人员安全等缺乏管控的问题，提高了工厂的自动化水平，可以实现高精度地液体物料投放，控制精度高，无需人工干预。
63.示例性的，dcs控制系统5还用于：在启动前，设置反应釜1中液体物料投放的目标值和提前量；在接收到启动指令后，根据目标值和提前量，调整流量调节阀2和电气阀门定位器3的阀门开度。
64.本实施例中，液体料通过工艺管道上的流量调节阀2进入到反应釜1；流量调节阀2的第一次控制指令由dcs控制系统5发出；流量调节阀2响应控制指令后带动电气阀门定位器3动作；电气阀门定位器3动作后产生信号回传给dcs控制系统5；液体料进入到反应釜1后会使高精度称4产生信号；高精度称4产生的信号传送给dcs控制系统5，dcs控制系统5根据接收到的信号发出第二次控制指令给流量调节阀2；依次类推，直到高精度称4达到目标值之后，dcs控制系统5发出关闭指令给流量调节阀2。
65.示例性的，dcs控制系统5还用于：根据第一信号，解析出反应釜1中当前投放的物料量；若当前投放的物料量等于提前量，则关闭流量调节阀2和电气阀门定位器3，以停止物料投放；若当前投放的物料量大于提前量，且超出目标值预设的误差范围，则发出警报提示。
66.图3本发明实施例提供的dcs控制系统的显示界面示意图，参见图3，本实施例在dcs控制系统中提前设置好目标值和提前量；dcs控制系统响应启动命令后，在当前设备的整体情况满足生产条件的前提下，打开阀门；dcs控制系统根据高精度称传送过来的实时数据进行阀门开度大小的调整。当高精度称达到提前量是，dcs控制系统关闭阀门，保证最终的进料量跟目标值尽可能的接近，最好在工艺要求的误差范围内。如果最终的误差过大，则dcs控制系统会发出对应的报警信息。
67.示例性的，dcs控制系统5还用于：在进料过程中，若检测到发生阀门故障或者高精度称信号异常，则启动暂停程序，并发出对应的报警信息。
68.本实施例，使用了自动投料来实现液体投料控制，效率比传统的人工投料更高；投料的精度高，可应用的液体投料种类更多。通过使用定制的二段阀和高品质的进口阀都能实现高精度投料，其中，工艺管道的密封性和管径大小也需要适配定制阀和进口阀。本实施例中的装置可以推广至更多的工业现场和阀门厂家。需要说明的是，本实施例中的装置也适用于各种dcs或者plc等控制系统。
69.本实施例，不仅解决了传统高精度投料无法直接使用普通阀门的情况，而且给出了阀门选型和环境要求，更符合目前工艺生产的对自动化生产。通过使用本发明可以替代实验室人工称料，再去反应釜人工加料的工业场景。这也促进整个企业的hse管理体系(健康、安全和环境管理体系)进入更高的阶段。因此，本发明实施例不仅给企业将节省一笔可观的建设费，而且间接促进企业转型升级。
70.进一步地，图3为本发明实施例提供的dcs控制系统的显示界面示意图，如图3所示，本实施例中的方法可以应用上述的高精度的液体自动投料装置，该方法包括：
71.步骤s101：在启动前，通过dcs控制系统设置目标值和提前量。
72.步骤s102：在接收到启动指令后，根据目标值和提前量，调整流量调节阀和电气阀
门定位器的阀门开度。
73.步骤s103：通过高精度称实时测量反应釜在反应过程中的重量变化，并根据重量变化，调整流量调节阀，和/或调整电气阀门定位器的阀门开度。
74.示例性的，步骤s103包括：根据反应釜在反应过程中的重量变化，解析出反应釜中当前投放的物料量；若当前投放的物料量等于提前量，则关闭流量调节阀和电气阀门定位器，以停止物料投放；若当前投放的物料量大于提前量，且超出目标值预设的误差范围，则发出警报提示。
75.示例性的，上述方法还包括：在进料过程中，若检测到发生阀门故障或者高精度称信号异常，则启动暂停程序，并发出对应的报警信息。
76.需要说明的是，本发明提供的所述高精度的液体自动投料方法中的步骤，可以利用所述高精度的液体自动投料装置中对应的模块、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照所述装置的技术方案实现所述方法的步骤流程，即，所述装置中的实施例可理解为实现所述方法的优选例，在此不予赘述。
77.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的装置及其各项模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
78.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。