[發明專利]一種基于液氧流量調節自動流程控制及其保護方法

有效

• 申請號: 202011565980.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112856218B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 史向前;郭洪業;關英海;李俊杰
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: F17C5/02
• 分類號: F17C5/02;F17C13/02;F17C13/04;F16K31/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

1.一種基于液氧流量調節自動流程控制系統的保護方法，基于一種基于液氧流量調節自動流程控制系統，所述控制系統包括：閥門及傳感器；所述閥門和傳感器分別安裝在液氧供應系統的氮氣源與液氧罐之間的增壓管路上，所述閥門包括：定壓閥和增壓斷流閥；所述傳感器包括：壓力傳感器A和壓力傳感器C；所述定壓閥位于氮氣源所在側，增壓斷流閥位于液氧罐所在側；所述壓力傳感器A位于定壓閥和增壓斷流閥之間，壓力傳感器C位于增壓斷流閥與液氧罐之間；所述定壓閥用于控制增壓管路內的壓力為設定值，所述增壓斷流閥用于控制增壓管路內介質的流量；所述壓力傳感器用于檢測所述增壓管路內的壓力；

所述控制系統還包括：上位機和下位機；

所述上位機與下位機之間進行數據交換；

所述下位機分別與閥門和傳感器電氣連接，以進行數據傳輸和控制；

其中，所述上位機用于實現人機交換，上位機的控制單元設有定壓閥自動流程操作軟件，所述軟件的操作界面設有功能按鈕，所述功能按鈕包括：增壓管路選擇、增壓開始、增壓設定值輸入框、增壓停止及增壓超時報警；當操作人員通過所述軟件的操作界面選擇功能按鈕時，所述控制單元將所述功能按鈕對應的控制指令發送給下位機；

所述下位機包括：PLC、電源模塊、通訊模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊；

所述電源模塊用于給PLC供電；

所述通訊模塊的一端通過工業以太網與所述上位機進行數據傳輸，另一端與PLC進行數據傳輸，進而實現PLC與上位機的數據交換；

所述PLC內存儲有控制程序，所述PLC用于通過數字量輸入模塊和模擬量輸入模塊采集并儲存閥門和傳感器的反饋參數，所述反饋參數包括：增壓斷流閥的開關限位信號和傳感器的壓力數據，并將所述反饋參數發送給上位機，在上位機的定壓閥自動流程操作軟件的操作界面進行顯示；所述PLC還用于接收上位機的控制指令，并通過數字量輸出模塊和模擬量輸出模塊控制增壓斷流閥的開關及定壓閥的開度；所述PLC還用于對液氧供應系統的增壓操作流程進行設置，即設置各個閥門的動作順序、時間間隔及對閥門和傳感器的反饋參數做出對應的動作處理；

其特征在于，所述保護方法的具體步驟如下：

步驟1，操作人員在上位機的定壓閥自動流程操作軟件的操作界面上進行操作，通過增壓管路選擇的功能按鈕選擇對應的增壓管路；

步驟2，操作人員通過增壓設定值輸入框的功能按鈕輸入增壓目標值；所述上位機根據將所述增壓目標值發送給下位機的PLC中，所述PLC對所述定壓閥進行設置，將定壓閥的壓力設為增壓目標值，同時將定壓閥的增壓步長設為步長設定值；

步驟3，操作人員通過增壓開始的功能按鈕啟動自動增壓程序；所述上位機將增壓開始的控制指令發送給下位機的PLC中，所述PLC控制定壓閥和增壓斷流閥打開，并控制定壓閥的壓力按照每設定時長A增加一個步長設定值來增壓，直到與所述增壓目標值相等；使得氮氣源的氮氣通過增壓管路進入到液氧罐中，將液氧罐的壓力增加至設定值，并在液氧罐的增壓過程中，通過PLC采集傳感器所在增壓管路的測點處的壓力和溫度數據，并根據所述壓力和溫度數據判斷定壓閥的壓力是否調節到位；具體判斷流程如下：

(1)所述PLC實時判斷所述壓力傳感器A所測得的壓力是否超過定壓閥的增壓目標值，若超過，則關閉增壓斷流閥，中止對液氧罐的增壓；若未超過，則繼續保持增壓斷流閥處于打開狀態；

(2)所述PLC實時判斷所述壓力傳感器C所測得的壓力與所述壓力傳感器A所測得的壓力之差是否在設定范圍內，若在設定范圍內，則繼續保持增壓斷流閥處于打開狀態；若不在設定范圍內，則關閉所述增壓斷流閥，中止對液氧罐的增壓；

(3)令定壓閥的增壓目標值為M，定壓閥的步長設定值為L，定壓閥的初始壓力為P，則定壓閥的第一個設定時長A增壓后的壓力設定值為P+L，第二次設定時長A增壓后的壓力設定值為P+2L，第三次設定時長A增壓后的壓力設定值為P+3L，…，最后一次設定時長A增壓后的壓力設定值為P+nL，且與增壓目標值M相等；

所述PLC每設定時長A進行一次判斷，判斷所述壓力傳感器A所測得的壓力與當前對應的壓力設定值之差是否小于或等于步長設定值為L；

若小于或等于步長設定值為L，表示定壓閥增壓正常，則PLC自動給定壓閥設定下一個設定時長A增壓后的壓力設定值，直到定壓閥的壓力設定值與增壓目標值M相等；

若大于步長設定值為L，表示定壓閥工作不正常；若設定時長B后，壓力傳感器A所測得的壓力仍未小于或等于步長設定值為L，則上位機的定壓閥自動流程操作軟件的操作界面上的增壓超時報警的功能按鈕會提示增壓超時，并關閉所述增壓斷流閥，中止對液氧罐的增壓，同時檢查定壓閥及增壓管路；若設定時長B后，壓力傳感器A所測得的壓力小于或等于步長設定值為L，表示定壓閥逐步增壓到了當前對應的壓力設定值，則PLC自動給定壓閥設定下一個設定時長A增壓后的壓力設定值，直到定壓閥的壓力設定值與增壓目標值M相等；

(4)當定壓閥的壓力設定值與增壓目標值相等后，PLC通過壓力傳感器C所測得的壓力判斷液氧罐的壓力是否滿足設定值，若滿足，表示自動增壓程序執行完成，上位機的定壓閥自動流程操作軟件的操作界面上的增壓停止的功能按鈕會提示自動增壓結束。