阀门式管汇的自动控制方法与流程

本发明涉及石油化工控制领域，尤其涉及一种阀门式管汇的自动控制方法。

背景技术：

在润滑油调和厂等化工厂中，通常需要很多管线将各种物料例如原料、成品、半成品等输送到指定的容器。如果需要输送的物料的种类和状态很多，则需要的管线数目也会非常多。为了减少管线的数目，现有技术采用管线汇接的方式，允许多个管线交叉连接，并通过简易的手插式管汇，通过人力搬运软管并将软管直接插到对应的位置。

同时，原有技术不能达到彻底清管的目的，管道内残留量较多，容易造成交叉污染，使得成品经常产生废料。

采用人力在生产现场搬运软管，操作困难，容易发生安全事故，例如出现泄漏严重、满地滴漏等现象，工人也容易滑倒，使得现场凌乱不堪。

技术实现要素：

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，减少管线数量，采用阀门式管汇方式，实现自动控制管汇的汇接，并通过扫线清空管道，达到管线内部零污染。同时减少现场人员的操作。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种阀门式管汇的自动控制方法，所述阀门式管汇包括多个交叉布置的管线，两个相交的 管线在交叉点处通过工艺阀控制连通或阻断，在物料发出设备与所述管线之间设置有物料阀，在物料接收设备与所述管线之间设置有物料阀，在所述阀门式管汇的端部设置有扫线装置，所述方法包括：

根据产品工艺需要控制的入口管线和出口管线，确定从所述入口管线至所述出口管线的传输路径上所经过的各目标物料阀和各目标工艺阀；

向所述目标物料阀和所述目标工艺阀发送汇接控制命令，通过控制所述目标物料阀和所述目标工艺阀的开闭状态，来控制所述入口管线和所述出口管线之间的连通或阻断；

在从所述入口管线向所述出口管线传输物料完毕后，向所述扫线装置发送扫线控制命令，以控制所述扫线装置的运动状态。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据产品工艺需要控制的入口管线和出口管线，确定从所述入口管线至所述出口管线的传输路径上所经过的各目标物料阀和各目标工艺阀，包括：

根据物料输送策略确定所述入口管线和所述出口管线的标识信息，在预先设置的管线与工艺阀的对应关系中，查找从所述入口管线至所述出口管线的传输路径上所经过的交叉点处的阀标识信息；

根据所查找到的阀标识信息，确定所述目标物料阀和所述目标工艺阀。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，在从所述入口管线向所述出口管线传输物料完毕后，向所述扫线装置发送扫线控制命令，以控制所述扫线装置的运动状态，包括：

在从所述入口管线向所述出口管线传输物料完毕后，向所述扫线装置发送扫线控制命令，控制一端物料阀关闭，并控制所述扫线装置将管线中的残余物料所述入口管线和/或所述出口管线清扫到交叉点处后，关闭所述交叉点处的工艺阀；再控制所述扫线装置将所述残余物料从关闭的工艺阀清扫到所述阀门式管汇的外部，控制另一端物料阀关闭。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，向所述扫线装置发送扫线控制命令，控制一端物料阀关闭，并控制所述扫线装置将管线中的残余物料所述入口管线和/或所述出口管线清扫到交叉点处后，关闭所述交叉点处的工艺阀；再控制所述扫线装置将所述残余物料从关闭的工艺阀清扫到所述阀门式管汇的外部，控制另一端物料阀关闭，包括：

向所述入口管线对应的第一扫线部件发送第一扫线命令，控制所述物料发出设备与所述入口管线之间的入口物料阀关闭，并指示所述第一扫线部件在所述入口管线内沿第一方向移动，以将所述入口管线内的物料清扫到所述交叉点处后，关闭所述交叉点处的工艺阀；

向所述出口管线对应的第二扫线部件发送第二扫线命令，所述第二扫线命令用于指示所述第二扫线部件在所述出口管线内沿第二方向移动，以将所述出口管线内的物料清扫出所述出口管线后，控制所述物料接收设备与所述入口管线之间的出口物料阀关闭。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，向所述扫线装置发送扫线控制命令，控制一端物料阀关闭，并控制所述扫线装置将管线中的残余物料所述入口管线和/或所述出口管线清扫到交叉点处后，关闭所述交叉点处的工艺阀；再控制所述扫线装置将所述残余物料从关闭的工艺阀清扫到所述阀门式管汇的外部，控制另一端物料阀关闭，包括：

向所述出口管线对应的第二扫线部件发送第二扫线命令，控制所述物料接收设备与所述入口管线之间的出口物料阀关闭，并指示所述第二扫线部件在所述出口管线内沿第二方向移动，以将所述出口管线内的物料清扫到所述交叉点处后，关闭所述交叉点处的工艺阀；

向所述入口管线对应的第一扫线部件发送第一扫线命令，所述第一扫线命令用于指示所述第一扫线部件在所述入口管线内沿第一方向移动，以将所述入口管线内的物料清扫处所述入口管线后，控制所述物料发出设备与所述 入口管线之间的入口物料阀关闭。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述工艺阀、所述物料阀和所述扫线装置为所述阀门式管汇中的被控对象，

所述工艺阀和所述物料阀分别通过对应的传感器和执行器进行检测和控制；

所述方法还包括：

接收各所述传感器所采集的对应的被控对象的状态信息；

根据产品工艺需要控制的入口管线和出口管线，确定从所述入口管线至所述出口管线的传输路径上所经过的目标被控对象；

向所述目标被控对象对应的执行器发送控制命令，以控制所述目标被控对象的状态。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述扫线装置为球扫线装置。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述球扫线装置包括收发球站和止挡器，所述收发球站设置于所述管线内的端部，每个球站对应设置有用于控制收球或发球的止挡器，两个相交的管线的交叉点处分别设置有用于控制扫线球位置的止挡器；

在管汇交叉处和收发球站上的止档器两侧，分别带有扫线球位置探测装置，所述扫线球位置探测装置用于判断清管的扫线球是否已经到位，以提醒控制系统进行下一步操作。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述收发球站和所述止挡器分别通过对应的传感器和执行器进行检测和控制。

有益效果

本实施例的阀门式管汇的控制可以通过自动化方式实现错综管路之间的接通，并进行扫线彻底清空管道中的残余物，操作简单，能够减少现场的人工操作，不仅可以提高管汇控制效率，还能有效避免交叉污染，提高产品 的合格率。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1为阀门式管汇的结构示意图；

图2a和图2b为由横管和纵管组成的阀门式管汇示例的结构示意图；

图3a至图3e为球扫线装置的工作原理示意图；

图4示出根据本发明一实施例的阀门式管汇的自动控制方法的流程图；

图5示出根据本发明另一实施例的阀门式管汇的自动控制方法的流程图；

图6示出根据本发明另一实施例的阀门式管汇的自动控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路 未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

如图1所示，为阀门式管汇的结构示意图。本实施例的阀门式管汇可以包括多个交叉布置的管线11，两个相交的管线11在交叉点处通过工艺阀13控制连通或阻断。此外，任意两个相交的管线在工艺阀关闭的交叉点处不连通，以防止不同原料之间交叉污染。具体而言，两个管线相交是指两个管线在外部交叉，在交叉点处两个管线的相对处设置有开口，并在开口处设置一个工艺阀连通两个管道，从而通过工艺阀控制来两个相交的管线之间连通或阻断。该管汇优选地适用于母管同时灌装多个子管的场合。

在一种可能的实现方式中，多个交叉布置的管线可以包括至少一个横向管线(以下简称横管)和至少一个纵向管线(以下简称纵管)，各所述横向管线和各所述纵向管线在交叉点处设置有开口，相交的横向管线与纵向管线在交叉点处开口通过所述工艺阀连接。

举例而言，如图2a和图2b所示，横管编号为y，纵管编号为x，n1为仪表风入口，n2为扫线风入口，n3为扫线风排气口，n4为扫线风入备用口，n5为扫线风排气备用口。其中，横纵管线数量可任意组合。该管汇为6(横管y1至y6)*5(纵管x1至x5)的组合，当现场需要6*5＝30根管线任意对接时，采用本发明实施例中的交叉布置方式，只需要6+5＝11根管线即可实现30个管线的任意对接。对于管汇数量庞大的情况下，将管线从“乘”的数量变为“加”的数量，能够大大减少管线布置的数量。在大规模管汇时，管线减少数量更加明显。例如，管汇为14(横管y1至y14)*13(纵管x1至x13)的组合，当现场需要14*13＝182根管线任意对接时，采用本发明实施例中的交叉布置方式，只需要14+13＝27根管线即可实现182个管线的任意对接。这样的交叉布置方式，不仅可以将14*13＝182根管线变为矩阵形式(通过182的矩阵排布的阀门控制27根管线的通断，来实现182根管线的物料传输效 果)，还可以将矩阵降低一半(7+7)*13的组合，这样大大便于现场的维修。只需开启任意接点的阀门，即可接通该阀门相连的y管和x管，如y5，x4。

同时通过扫线的方式，彻底清除管道内的残留物，因此能大大降低管道数量。

此外，采用这样的交叉布置方式，每个交叉点上的横列和纵列均不会与其他不共用管线的交叉点的横纵列连通，因此不会发生任何混合和互相泄漏污染，可以防止交叉污染。例如，如图2a和2b所示，y5、x4的交叉点与y4、x12交叉点虽然相邻，却不会发生污染和交叉泄漏。

优选地，所述扫线装置为球扫线装置，工艺阀为球阀。横纵管道与连通阀门之间通过球形阀芯与圆形管的外圆相切原理，容易实现零残留区域。举例而言，如图3a至图3e所示，每个横管y或纵管x都带有球扫线装置41(包括球站、止挡器等)。当汇接工作完成后，球扫线装置41分别对该管线进行扫线。每个管线内都带有一个扫线球装置41，与客户端的发球站、收球站相通。横管y中的介质将通过交叉点的阀门被推入纵管y，然后关闭阀门(如工艺阀13)，继续扫纵管。当横管和纵管分别扫线完成，此管汇清空，当前这组工作完成，等待下一组命令。

管汇交叉点的两侧管道上都带有球止档器，和球位检测。判断球位是否可以执行下一步操作。

图3a为初始状态，图3b为两组管线(y1和x1，y2和x2)交汇同时工作状态，图3c为横管y1的扫线状态，图3d为纵管x1的扫线状态，图3e为y1和x1扫线完成的状态。

在一种可能的实现方式中，根据物料输送策略可以确定以下几种输送类型：

(1)一进一出

从一个管线进，一个管线出，例如横管进、竖管出，当然也可以竖管进、 横管出。例如，对于y1→x1、y1→x2的情况，只需要根据y1、x1的管线编号确定连接二者的阀门，即可通过控制该阀门来实现一进一出。

(2)一进多出

以3x3管汇为例，如果是竖管进、横管出，则允许从一根竖管进，同时从3根横管出的情况。输送时，要求同时连通一个竖管和多个横管。扫线时，先进行横管扫线，当扫线结束后，再进行竖管扫线。如果是横管进、竖管出，则允许从一根横管进，同时从3根竖管出的情况。输送时，要求同时联通一个横管和多个竖管。扫线时，先进行竖管扫线，当扫线结束后，再进行横管扫线。

其中，扫线的方向不是固定的，可以根据现场的需求来控制。通常，管内的残留物需要最后流到哪里，就最后扫哪个管。

例如，y1→x1、x2的情况，需要根据y1、x1、x2的管线编号确定连接y1、x1的阀门，以及连接y1、x2的阀门，即可通过控制这两个阀门来实现二进一出。

本发明实施例中的阀门式管汇的自动控制方法，可以采用管汇控制系统来实现。举例而言，管汇控制系统主要可以包括控制器、上位机、管汇本体(管线、阀门、执行器、传感器等)。其中控制器(主站)与现场传感器/执行器(从站)之间的双向交换信息可以采用asi(actuator-sensor-interface，执行器－传感器－接口)总线网络。asi总线网关与主控制器例如plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)可以通过dp(dataprocessing，数据处理)网络连接。上位机与管汇控制软件之间可以采用opc(ole(objectlinkingandembedding)forprocesscontrol，对象连接与嵌入过程控制)通讯方式。上位机可以选用西门子wincc(windowscontrolcenter，视窗控制中心)组态软件，为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境。管汇的进出口数量可根据用户需求或实际工艺确定。阀门式管汇 的自动控制方法可以通过控制器、上位机(运行管汇控制软件)、管汇本体之间的交互来实现。本发明实施例中，可以在上位机中运行管汇控制编程软件，生成汇接控制命令、扫线控制命令等，并通过控制器将这些命令发送给管汇中的控制工艺阀、和扫线控制装置等。例如，管汇本体中包括横竖向扫线管，连通横竖向扫线管的开闭阀和用于清扫管线的扫线球止档器，管汇上的球站(i/o采集模块、执行器、传感器等)。管汇横纵管道之间的开关阀可以响应所接收到汇接控制命令来执行汇接过程，球站可以响应所接收到扫线控制命令来执行扫线过程。

图4示出根据本发明一实施例的阀门式管汇的自动控制方法的流程图。如图4所示，本实施例的阀门式管汇的结构可以参见图1所示，所述阀门式管汇包括多个交叉布置的管线，两个相交的管线在交叉点处通过工艺阀控制连通或阻断，在物料发出设备与所述管线之间设置有物料阀，在物料接收设备与所述管线之间设置有物料阀，在所述阀门式管汇的端部设置有扫线装置。该阀门式管汇的自动控制方法主要可以包括：

步骤101、根据产品工艺需要控制的入口管线和出口管线，确定从所述入口管线至所述出口管线的传输路径上所经过的各目标物料阀和各目标工艺阀。

步骤102、向所述目标物料阀和所述目标工艺阀发送汇接控制命令，通过控制所述目标物料阀和所述目标工艺阀的开闭状态，来控制所述入口管线和所述出口管线之间的连通或阻断。

步骤103、在从所述入口管线向所述出口管线传输物料完毕后，向所述扫线装置发送扫线控制命令，以控制所述扫线装置的运动状态。

其中，在目标工艺阀处于打开状态下所述入口管线和所述出口管线连通，在所述目标工艺阀处于关闭状态下所述入口管线和所述出口管线阻断。

具体地，在盛放物料的容器之间，可以通过管汇进行物料的输送。本实 施例在两个容器组之间设置阀门式管汇，用于从一个容器组(物料发出设备)向另一个容器组(物料接收设备)输送物料。

在一种可能的实现方式中，步骤101具体可以包括：

步骤1011、根据物料输送策略确定所述入口管线和所述出口管线的标识信息，在预先设置的管线与工艺阀的对应关系中，查找所述入口管线和所述出口管线的交叉点处的阀标识信息。

步骤1012、根据所查找到的阀标识信息，确定所述目标物料阀和所述目标工艺阀。

其中，由于用户和应用场合的不同，管汇需要输送的物料种类、先后顺序等有所不同。因此，用户根据具体需求，可以设定具体的物料输送策略，确定需要从哪个容器向哪个容器输送物料，从而确定入口管线和出口管线。在输送物料过程中，可以从某一容器(源头)向入口管线输送物料，经由入口管线传输到出口管线，并从该出口管线将物料输出到某一容器(目的地)。确定物料输送策略后，用户可以手动输入需要控制的入口管线和出口管线的编号(标识信息的一种)，也可以在设置好的可选的入口管线和出口管线的编号中进行选择，本实施例并不限定确定入口管线和出口管线的编号的具体方式。

本发明通过对每条管线上的球扫线进行自动控制，以及对每个交叉点横管和纵管上的止档器自动控制，实现在物料输送完毕后，彻底清空管道的功能，使得管汇内无残留物。

此外，本发明的阀门式管汇的控制可以通过自动化实现多个管道的连通，连通后再清空，避免在管道内交叉污染和产生残留物。不仅可以提高管汇控制效率，还能有效提高生产效率，避免因交叉污染生产出的废料。

实施例2

图5示出根据本发明另一实施例的阀门式管汇的自动控制方法的流程 图。图5中标号与图4相同的步骤具有相同的含义，为简明起见，省略对这些步骤的详细说明。

如图5所示，与上一实施例的主要区别在于，该阀门式管汇的自动控制方法的扫线步骤103，具体可以包括：

步骤301、在从所述入口管线向所述出口管线传输物料完毕后，向所述扫线装置发送扫线控制命令，控制一端物料阀关闭；

步骤302、控制所述扫线装置将管线中的残余物料所述入口管线和/或所述出口管线清扫到交叉点处后，关闭所述交叉点处的工艺阀；

步骤303、控制所述扫线装置将所述残余物料从关闭的工艺阀清扫到所述阀门式管汇的外部，控制另一端物料阀关闭。

具体而言，可以包括以下扫线方式：

方式一、先扫入口管线，再扫出口管线。

向所述入口管线对应的第一扫线部件发送第一扫线命令，关闭入口处物料阀，将交叉点处的止档器推入所述入口管线。从入口管线的两端向交叉点处的止档器处发球，指示所述第一扫线部件在所述入口管线内沿第一方向移动，以将所述入口管线内的物料清扫到所述交叉点处；在交叉点处检测到两个球位后，关闭管汇该交叉点处的工艺阀，用风将球吹回原位。

向所述出口管线对应的第二扫线部件发送第二扫线命令，将出口管线的止档器推入出口管线，指示所述第二扫线部件在所述出口管线内沿第二方向移动，从出口管道两端向交叉点处发球，检测到两个球到位后，以将所述出口管线内的物料清扫出所述出口管线。再用风将球吹回原位。

最后，关闭出口物料阀。管汇恢复到原始状态。

方式二、先扫出口管线，再扫入口管线。

向所述出口管线对应的第二扫线部件发送第二扫线命令，关闭出口物料阀。所述第二扫线命令用于指示所述第二扫线部件在所述出口管线内沿第二 方向移动，将交叉点处的止档器推入出口管线。从出口管线的两端向交叉点处的止档器处发球，以将所述出口管线内的物料清扫到交叉点处；在交叉点检测到两个球位后，关闭管汇交叉处工艺阀，用风将球吹回原位。

然后，向所述入口管线对应的第一扫线部件发送第一扫线命令，将第一管道的止档器推入入口管线，所述第一扫线命令用于指示所述第一扫线部件在所述入口管线内沿第一方向移动，从入口管线两端向交叉点处发球，检测到两个球到位后，已将所述入口管线内的物料清扫处所述入口管线。再用风将球吹回原位。

最后，关闭入口物料阀。管汇恢复到原始状态。

实施例3

图6示出根据本发明另一实施例的阀门式管汇的自动控制方法的流程图。阀门式管汇的结构参见图1、图2a和图2b。其中，所述阀门式管汇包括多个交叉布置的管线11，两个相交的管线11在交叉点处通过工艺阀13控制连通或阻断。在物料发出设备与管线之间设置有所述物料阀，在物料接收设备与管线之间设置有所述物料阀；在所述阀门式管汇的端部设置有扫线装置。其中，工艺阀、物料阀和所述扫线装置为阀门式管汇中的被控对象，所述工艺阀和所述物料阀分别通过对应的传感器和执行器进行检测和控制。

本实施例的阀门式管汇的自动控制方法可以还包括：

步骤601、接收各所述传感器所采集的对应的被控对象的状态信息；

步骤602、根据产品工艺需要控制的入口管线和出口管线，确定从所述入口管线至所述出口管线的传输路径上所经过的目标被控对象；

步骤603、向所述目标被控对象对应的执行器发送控制命令，以控制所述目标被控对象的状态。

其中，步骤602具体可以包括：根据物料输送策略确定所述入口管线和所述出口管线的标识信息，在预先设置的管线与被控对象的对应关系中，查 找从所述入口管线至所述出口管线的传输路径上所经过的被控对象的标识信息；根据所查找到的标识信息，确定所述目标被控对象。

在物料输送过程中，步骤603具体可以包括：向所述目标被控对象对应的执行器发送汇接控制命令，来控制所述入口管线和所述出口管线之间的连通或阻断，从而进行物料传输。

在一种可能的实现方式中，所述阀门式管汇的球扫线装置包括收发球站和止挡器，所述球站设置于所述管线内的端部，在所述物料发出设备与接收设备末端各带有所述物料阀，每个球站对应设置有用于分开两个扫线球的止挡器，每个工艺阀在两个相交的管线内分别设置有用于使得扫线球停在交叉点处的止挡器；其中，所述球站和所述止挡器为所述管汇本体中的被控对象，所述球站和所述止挡器分别通过对应的传感器和执行器进行检测和控制。同时通过球位的检测，实现控制功能。采用这样的结构，在扫线过程中，步骤603具体可以包括：在从所述入口管线向所述出口管线传输物料完毕后，向所述目标被控对象发送扫线控制命令，以进行扫线。

具体而言，在输送物料和扫线过程中，控制器可以通过asi总线网关从各传感器采集对应的被控对象的状态信息，例如采集工艺阀、物料阀是开还是关，是否开到位或关到位；采集扫线球、止挡器的位置等。在上位机中，根据产品工艺例如物料输送策略，可以输入(或选择)需要控制的入口管线和出口管线的标识信息，从而确定传输路径上所经过的被控对象(例如入口所经过的物料阀，交叉点所经过的工艺阀、出口所经过的物料阀、扫线所需要控制的球站等)。上位机可以指示控制器通过asi总线网关向各目标被控对象对应的执行器发送汇接控制命令，以控制各目标被控对象的状态。

例如，在通过本实施例的阀门式管汇输送物料的过程中，控制器可以向发出汇接控制命令，以控制传输路径上所经过的物料阀、工艺阀中的球阀转向和开口，使物料阀、工艺阀打开，从选定的物料发出设备将物料经由入口 管线、出口管线，运送到选定的物料接收设备。输送物料完毕后，控制器可以按照一定的扫线策略，发出扫线控制命令，控制传输路径上所经过的物料阀关闭、球站的收发球动作、止挡器的位置等，从而对传输路径所经过的管线内部进行清扫。能够彻底清空管线，避免交叉污染。

本发明实施例中的阀门式管汇(或称管汇本体)适用于防止交叉污染的场合；管汇的每一个交叉点上的横列和纵列与其他不共用管线的交叉点上的横纵列不会连通，因此可以防止交叉污染。采用该管汇，由于管线从“乘”的数量变为“加”的数量，可以大大减少管线布置的数量。进一步地，该管汇带有清管设施，管汇上的管线具有可清扫的特点。此外，该管汇优选为用于一母管同时灌装多个子管的场合。优选地，由于管汇的连接通过球阀实现，横纵管道与连通阀门之间通过球形阀芯与圆形管的外圆相切原理，实现零残留区域。

本实施例的阀门式管汇的控制可以通过自动化实现，操作简单，实现零残留。能够减少现场的人工操作，不仅可以提高管汇控制效率，提高成品合格率，还能有效减少安全事故。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。