一种温度、PH值实时监控智能转鼓及其使用方法与流程

一种温度、ph值实时监控智能转鼓及其使用方法
技术领域
[0001]
本发明涉及制革转鼓技术领域，具体为一种温度、ph值实时监控智能转鼓及其使用方法。


背景技术：

[0002]
转鼓-制革企业的重要设备，转鼓作为制革的浸水、鞣制、染色、甩软工序的关键设备，转鼓的产能与企业的生产密切相关。但是现有的鞣制转鼓智能化程度低，导致操作工人劳动强度高、操作繁琐、转鼓内部的加工情况不能实现实时监测，并且以往每次测温度和ph值都需要工人将转鼓停止，然后打开转鼓门用长柄桶将鼓内液体取出再用温度计和ph试纸进行测量，提高了工人的劳动强度，降低了工作效率。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种温度、ph值实时监控智能转鼓及其使用方法。
[0004]
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]
一种温度、ph值实时监控智能转鼓，包括第一转鼓座、第二转鼓座、传感器无线传输及能源装置与转鼓主体；
[0006]
所述传感器无线传输及能源装置包括无线传感器模块、发射终端、接收终端与工控机；所述无线传感器模块的输出端与所述发射终端的输入端通信连接，所述发射终端的输出端与所述接收终端的输入端通信连接，所述接收终端的输出端与所述工控机的输入端通信连接；
[0007]
所述第一转鼓座与所述第二转鼓座相对设置，所述转鼓主体的一端设置在所述第一转鼓座顶端，所述转鼓主体的另一端设置在所述第二转鼓座顶端，所述第一转鼓座顶端的一侧设置有电机座，所述电机座上设置有电机，所述电机的输出轴所述转鼓主体的两端轴承连接，所述转鼓主体的一侧设置有转鼓门，所述转鼓主体内部设置有若干档杆，所述转鼓主体的内壁设置有无线传感器模块。
[0008]
优选的，所述无线传感器模块相间180度分布。
[0009]
优选的，所述无线传感器模块包括传感器保护罩、无线传输与能源单元、传感器检测头；所述传感器检测头设置在所述传感器保护罩内部，所述无线传输与能源单元设置在所述传感器保护罩的顶端，所述传感器保护罩整体外形为一个圆柱空腔体，所述圆柱空腔体周围设置有5x 12个弯曲通孔，用于把液体引入空腔便于传感器检测以及检测完后将液体排出腔体，所述无线传输与能源单元用于提供能量并将传感器检测头检测到的温度和ph数值传输到转鼓工位旁的工控机。
[0010]
优选的，所述工控机内设置有专家模糊控制系统，所述专家模糊控制系统用于控制试剂填充动作。
[0011]
一种温度、ph值实时监控智能转鼓的使用方法，包括以下步骤：
[0012]
步骤1，启动转鼓电机，进行混合搅拌，执行步骤2；
[0013]
步骤2，通过无线传感器模块对转鼓主体内部液体进行ph值实时测定，执行步骤3；
[0014]
步骤3，判断管理员是否发起试剂填充任务，如果没有发起试剂填充任务，则返回执行步骤2，如果发起试剂填充任务，则执行步骤4；
[0015]
步骤4，通过无线传感器模块对填充后的转鼓主体内部液体进行ph值自动测定，执行步骤5；
[0016]
步骤5，判断自动测定的ph值是否在误差范围之内，如果ph值在误差范围之内，则执行步骤11，如果ph值不在误差之内，则执行步骤6；
[0017]
步骤6，专家系统计算试剂补充清单，执行步骤7；
[0018]
步骤7，流量控制阀阀门开启，执行步骤8；
[0019]
步骤8，延时等待ph值均匀稳定；
[0020]
步骤9，对转鼓主体内液体的ph值重新测定；
[0021]
步骤10,判断重新测定后的ph值是否在误差范围之内，如果在误差范围之内，执行步骤11，如果不在误差范围之内，则返回执行步骤6；
[0022]
步骤11，运行结束。
[0023]
本发明的有益效果是：
[0024]
1、本发明能够实时显示原料补充量，采用这一套实时监控的装置一方面可以降低工人的工作强度，另一方面也可以减少停止转鼓、取液、测量这段时间，提高转鼓工作的效率。
[0025]
2、传感器保护罩整体外形为一个圆柱空腔体。腔体周围有5x 12个弯曲通孔，用于把液体引入空腔便于传感器检测以及检测完后将液体排出腔体。腔体上的孔开得并不是很大，而且还设计成弯曲的形状，这是为了减小液体对传感器检测头的冲击。液体经过孔道，弯曲的内壁将会对流动的液体有一定的阻挡作用，所以液体对传感器检测头的冲击将会减弱。
附图说明
[0026]
图1为本发明的剖视示意图；
[0027]
图2为本发明的立体结构示意图；
[0028]
图3为本发明的侧视图；
[0029]
图4为本发明的无线传感器模块的3d结构图；
[0030]
图5为本发明的传感器保护罩立体图；
[0031]
图6为本发明的传感器保护罩的侧视剖视图；
[0032]
图7为本发明的无线检测工作流程图；
[0033]
图8为本发明的系统控制过程流程图；
[0034]
图9为本发明的专家模糊控制系统结构图；
[0035]
图10位本发明的ph值数据采集处理过程框图。
[0036]
图中，1、第一转鼓座；2、第二转鼓座；3、无线传感器模块；4、档杆；5、轴承；6、转鼓主体；7、电机；8、电机座；9、转鼓门；10、传感器保护罩；11、无线传输与能源单元；12、传感器检测头。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0038]
如图1-图10所示，一种温度、ph值实时监控智能转鼓，包括第一转鼓座1、第二转鼓座2、传感器无线传输及能源装置与转鼓主体6；
[0039]
所述传感器无线传输及能源装置包括无线传感器模块3、发射终端、接收终端与工控机；所述无线传感器模块3的输出端与所述发射终端的输入端通信连接，所述发射终端的输出端与所述接收终端的输入端通信连接，所述接收终端的输出端与所述工控机的输入端通信连接；
[0040]
如图2与图3所示，所述第一转鼓座1与所述第二转鼓座2相对设置，所述转鼓主体6的一端设置在所述第一转鼓座1顶端，所述转鼓主体6的另一端设置在所述第二转鼓座2顶端，所述第一转鼓座1顶端的一侧设置有电机7座，所述电机7座上设置有电机7，所述电机7的输出轴所述转鼓主体6的两端轴承5连接，所述转鼓主体6的一侧设置有转鼓门9，所述转鼓主体6内部设置有若干档杆4，所述转鼓主体6的内壁设置有无线传感器模块3。
[0041]
需要说明的是，如图1所示，所述无线传感器模块3相间180度分布，鞣制转鼓的内部结构大致分为两种类型，一种为挡板型，另一种为挡杆型，挡杆和挡板的作用都是与转鼓内的皮发生摩擦，让转鼓内的每张皮都充分鞣制、变得松软，如图1是挡杆类型的转鼓，原本有12根挡杆的转鼓经过改造后还有10根挡杆，其中一根挡杆被取下换成了无线温度、ph值传感器，这种温度、ph值检测装置不仅适合挡杆类型的转鼓也适用于挡板类型的转鼓，挡杆类型的只需要将两根挡杆取下然后安装传感器部分，两个传感器相间180度分布，保证传感器可以实时监测转鼓内溶液的温度和ph值状态；挡板类型则只需要在转鼓壁上开两个孔来安装传感器，所以这种检测装置几乎适用于所有转鼓类型。
[0042]
其中，如图4、图5与图6所示，所述无线传感器模块3包括传感器保护罩10、无线传输与能源单元11、传感器检测头12；所述传感器检测头12设置在所述传感器保护罩10内部，所述无线传输与能源单元11设置在所述传感器保护罩10的顶端，所述传感器保护罩10整体外形为一个圆柱空腔体，所述圆柱空腔体周围设置有5x 12个弯曲通孔，用于把液体引入空腔便于传感器检测以及检测完后将液体排出腔体。腔体上的孔开得并不是很大，而且还设计成弯曲的形状，这是为了减小液体对传感器检测头12的冲击。液体经过孔道，弯曲的内壁将会对流动的液体有一定的阻挡作用，所以液体对传感器检测头12的冲击将会减弱。无线传感器模块3另外一个重要组成部分就是无线传输与能源单元11，通过这个装置可以将传感器检测到的温度和ph数值传输到转鼓工位旁的工控机上；由于整个装置是无线的，电能由无线传输与能源单元11中可更换的锂电池提供。无线检测的工作流程如图7所示。
[0043]
需要说明的是，在皮革的鞣制过程中，需要得到特定酸碱度的检测液，鞣制过程中需要适时进行酸碱试剂填充调节酸碱度，直至达到要求。将专家模糊控制系统与工控机相结合，工作人员只需下达试剂填充任务，系统根据工控机显示的试剂填补数量，控制阀门开度进行ph值的调节，专家系统根据传感器的ph测量值，计算推理出达到设定值所需填充的试剂量，大大缩短了工作人员多次进行样本提取，人工试剂填充的时间，提高生产效率。
[0044]
由于ph值控制调节有着非线性强、滞后性大、干扰量多等特点，因此采用专家模糊控制系统进行过程控制调节，该系统用模糊语言编写控制规则，根据以往生产经验数据和
相关专家的经验，构建模糊控制器进行规则推理，并结合专家系统对某些特殊点进行调整，从而完成控制过程。模糊控制器输入量为测定ph值与设定值的偏差和偏差的变化，输出量是流量控制阀阀门的开度。系统控制流程图如图8所示：
[0045]
启动系统，arduino接收到反馈单元测量的温度与ph值的数据，经a/d转换，arduino进行计算与判断，推理后给出控制方法，确定输出量，经d/a转换，控制试剂填充动作，然后继续测量，直到达到要求。
[0046]
如图9所示，该专家模糊控制系统以知识库和推理机作为核心，知识库储存ph值控制调节的专家经验知识，用规则语言进行编写储存，该知识库的丰富完善程度直接决定着系统的控制质量，推理机采用向前推理的方式，对知识库的控制规则进行判断并完成相应动作。人机交互界面可以对知识库和推理机的控制规则进行完善与修改，加上系统本身的自学习机制，都可以在控制过程中根据规则的有效程度对规则进行排序修改，改变优先级，达到更好的效果。黑板用来记录中间信息与动态静态数据。系统通过外部传感器为输入元件，流量控制阀为输出元件，结合各个部分的相互配合，完成智能转鼓中ph值的控制调节。
[0047]
如图10所示，一种温度、ph值实时监控智能转鼓的使用方法，包括以下步骤：
[0048]
步骤1，启动转鼓电机7，进行混合搅拌，执行步骤2；
[0049]
步骤2，通过无线传感器模块3对转鼓主体6内部液体进行ph值实时测定，执行步骤3；
[0050]
步骤3，判断管理员是否发起试剂填充任务，如果没有发起试剂填充任务，则返回执行步骤2，如果发起试剂填充任务，则执行步骤4；
[0051]
步骤4，通过无线传感器模块3对填充后的转鼓主体6内部液体进行ph值自动测定，执行步骤5；
[0052]
步骤5，判断自动测定的ph值是否在误差范围之内，如果ph值在误差范围之内，则执行步骤11，如果ph值不在误差之内，则执行步骤6；
[0053]
步骤6，专家系统计算试剂补充清单，执行步骤7；
[0054]
步骤7，流量控制阀阀门开启，执行步骤8；
[0055]
步骤8，延时等待ph值均匀稳定；
[0056]
步骤9，对转鼓主体6内液体的ph值重新测定；
[0057]
步骤10,判断重新测定后的ph值是否在误差范围之内，如果在误差范围之内，执行步骤11，如果不在误差范围之内，则返回执行步骤6；
[0058]
步骤11，运行结束。
[0059]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。