[發(fā)明專利]一種液體高精度灌裝智能測控系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810228195.3
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108438279B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳珂;王宇
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: B65B3/12
• 分類號: B65B3/12;B65B3/28;B65B57/00
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種液體高精度灌裝智能測控方法，其特征在于：該方法基于硬件和軟件兩部分；硬件部分包括：AD轉(zhuǎn)換模塊(1)、灌裝執(zhí)行控制模塊(2)、無線通信模塊(3)、電源模塊(4)、繼電器模塊(5)、大流量電磁閥(6)、小流量電磁閥(7)、灌裝泵(8)、灌裝容器(9)、稱重傳感器模塊(10)；軟件部分包括：信號智能處理模塊、系統(tǒng)參數(shù)配置模塊、灌裝數(shù)據(jù)存取模塊以及灌裝參數(shù)整定模塊；所述AD轉(zhuǎn)換模塊(1)的輸入數(shù)據(jù)來自稱重傳感器模塊(10)，輸出數(shù)據(jù)給信號智能處理模塊；所述灌裝執(zhí)行控制模塊(2)可與無線通信模塊(3)、信號智能處理模塊、灌裝參數(shù)整定模塊、系統(tǒng)參數(shù)配置模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述繼電器模塊(5)用于灌裝執(zhí)行控制模塊(2)對大流量電磁閥(6)和小流量電磁閥(7)的控制；所述無線通信模塊(3)用于灌裝執(zhí)行控制模塊(2)與設(shè)備總控或生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)管理信息交互；

所述液體高精度灌裝智能測控方法主要包括如下步驟：

a.求取小流量電磁閥(7)單獨(dú)灌裝時(shí)間t_x與灌裝重量w_x的對應(yīng)關(guān)系w_x＝kt_x中的系數(shù)k：通過系統(tǒng)參數(shù)配置模塊設(shè)置小流量電磁閥(7)以不同的灌裝時(shí)間t_x單獨(dú)進(jìn)行n次(n≥5)灌裝，灌裝數(shù)據(jù)存取模塊記錄每次設(shè)置的灌裝時(shí)間t_xi及灌裝結(jié)束后信號智能處理模塊的灌裝稱重?cái)?shù)值w_xi，從而得到灌裝時(shí)間t_x與灌裝稱重?cái)?shù)值w_x的n組樣本：(t_x1，w_x1)…(t_xi，w_xi)…(t_xn，w_xn)；灌裝參數(shù)整定模塊將所得n組樣本通過最小二乘法進(jìn)行數(shù)值擬合得到灌裝時(shí)間t_x與灌裝稱重?cái)?shù)值w_x的對應(yīng)關(guān)系系數(shù)k；

b.求取大流量電磁閥(6)與小流量電磁閥(7)同步灌裝的基準(zhǔn)沖擊重量w_k、基準(zhǔn)滯后時(shí)間t_d及平均灌裝速率r：首先，通過系統(tǒng)參數(shù)配置模塊設(shè)置大流量電磁閥(6)與小流量電磁閥(7)同步，同時(shí)開啟，同時(shí)關(guān)斷，灌裝時(shí)長為t_f，灌裝執(zhí)行控制模塊(2)控制大流量電磁閥(6)與小流量電磁閥(7)同步開啟，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)長等于t_f時(shí)，大流量電磁閥(6)與小流量電磁閥(7)同步關(guān)斷，灌裝數(shù)據(jù)存取模塊開始記錄信號智能處理模塊每個(gè)周期節(jié)點(diǎn)的計(jì)時(shí)時(shí)長t_i和灌裝稱重?cái)?shù)值w_i，直到相鄰兩次的灌裝稱重?cái)?shù)值的差距滿足|w_i-w_i-1|≤△w停止記錄，其中△w為重量容差，計(jì)算w_f＝w_i，t_f＝t_i，r＝w_f/t_f，之后，在所記錄數(shù)據(jù)中向后搜索到w_i滿足2w_i-(w_i-1+w_i+1)≥δw停止搜索，其中δw為沖擊重量閾值，記錄停止搜索點(diǎn)的重量為w_p及其對應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)t_p，由灌裝參數(shù)整定模塊計(jì)算出基準(zhǔn)沖擊重量w_k＝w_p-w_f、基準(zhǔn)滯后時(shí)間t_d＝t_p-t_f以及平均灌裝速率r＝w_f/t_f，灌裝數(shù)據(jù)存取模塊記錄w_k、t_d及平均灌裝速率r；然后，如前所述，設(shè)置不同的時(shí)間t_f進(jìn)行m次(m≥10)灌裝，從而得到基準(zhǔn)沖擊重量w_k、基準(zhǔn)滯后時(shí)間t_d及平均灌裝速率r的m組樣本：(w_k1、t_d1、r₁)…(w_ki、t_di、r_i)…(w_km、t_dm、r_m)；再通過灌裝參數(shù)整定模塊對所得m組平均灌裝速率r樣本進(jìn)行均值計(jì)算：得到大流量電磁閥(6)與小流量電磁閥(7)同步灌裝的平均速率r＝(r₁+…+r_i+…r_m)/m，對此m組樣本中的w_k、t_d分別劃分區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到各區(qū)間的次數(shù)，并以次數(shù)最多的區(qū)間的中點(diǎn)值作為生產(chǎn)灌裝過程的基準(zhǔn)沖擊重量w_k，基準(zhǔn)延遲時(shí)間t_d；

c.生產(chǎn)灌裝：灌裝執(zhí)行控制模塊(2)先控制大流量電磁閥(6)與小流量電磁閥(7)同步開啟，并開始計(jì)時(shí)；灌裝執(zhí)行控制模塊(2)判斷當(dāng)次讀取的灌裝稱重?cái)?shù)值相對上一次讀取的灌裝稱重?cái)?shù)值是否跳變，增長量超過設(shè)定閾值，如果是，則計(jì)算大流量電磁閥關(guān)斷時(shí)的灌裝稱重?cái)?shù)值w_c＝w_a-k(xT)-r(t_d+t_d’)/2+(w_k+w_k’)/2,式中w_a為目標(biāo)灌裝重量，x為預(yù)留的調(diào)整周期個(gè)數(shù)(x>3),T為灌裝稱重?cái)?shù)據(jù)的采集與處理周期，t_d’、w_k’分別為灌裝稱重?cái)?shù)值出現(xiàn)跳變時(shí)對應(yīng)的計(jì)時(shí)時(shí)長和灌裝稱重?cái)?shù)值；灌裝執(zhí)行控制模塊(2)判斷灌裝稱重?cái)?shù)值w是否達(dá)到w_c，如果是，則控制大流量電磁閥(6)關(guān)斷，灌裝數(shù)據(jù)存取模塊記錄此刻的計(jì)時(shí)時(shí)間t_c；等到t_c+(t_d+t_d’)/2時(shí)刻后，灌裝執(zhí)行控制模塊(2)以周期T為最小單位實(shí)時(shí)計(jì)算修正小流量電磁閥單獨(dú)灌裝的延遲時(shí)間△t：k_j＝(w_j-w_cd)/(t_j-t_cd)，k＝(k_j+k)/2,△t＝(w_a-w_cd)/k,式中k_j、w_j、t_j分別為灌裝過程中t_c+(t_d+t_d’)/2時(shí)刻后的第j個(gè)周期節(jié)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系修正系數(shù)、灌裝稱重?cái)?shù)值、計(jì)時(shí)時(shí)間，w_cd為灌裝過程中t_c+(t_d+t_d’)/2時(shí)刻的灌裝稱重?cái)?shù)值,△t須按△t＝[(△t+0.5T)/T]*T進(jìn)行圓整，此式中“/”表示整除，“*”表示乘；灌裝參數(shù)整定模塊判斷計(jì)時(shí)時(shí)間t與t_c+(t_d+t_d’)/2的差值δt是否為△t，如果是，則控制小流量電磁閥(7)關(guān)閉，并開始判斷稱重?cái)?shù)值波動量是否小于閾值，如果是，則停止計(jì)時(shí)和判斷，本次灌裝結(jié)束。