一种进料切换装置、控制系统及控制方法与流程

本发明属于自动控制，具体涉及一种进料切换装置、控制系统及控制方法。

背景技术：

1、工厂生产线为封闭管道运行方式，进料采用原料储存罐连接至进料管道，通过管线运送到生产间的方式。为满足不同产品的生产需要，需要不断更换原料的种类或更换原料已经耗尽的储存罐。更换原料种类或者储存罐时，需通过人工关闭储存罐出口截止阀的方式截断部分管线，再进行更换储存罐的操作。新储存罐接入后，需人工打开截止阀，通过流量调节器控制进料量，整个过程中都需要人工对管线仪表进行监控，以确定进料系统运行状态。以上各步骤操作都依赖人工手动完成，由于工人工作经验、操作水平以及个体应急反应不同，该工作无法精确控制每次进料储存罐切换、接入的时机和流量大小恒定，一定程度上影响了工厂生产产品的质量。因此，有必要设计一种自动控制方式，以统一化的操作标准执行控制，降低因人工操作差异造成的影响。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题，提供一种进料切换装置、控制系统及控制方法，通过数据实时处理分析，自动给出控制反馈的方式，实现进料自动切换。

2、本发明采用的技术方案：

3、一种进料切换装置，包括进料管线、电动阀、流量计、压力计、流量调节器、储存罐、工厂工艺管线，多个储存罐通过管线连接至进料管线上，所述储存罐的出口依次设有流量调节器、压力计、流量计、电动阀，所述储存罐下部设有电子称，进料管线上设有压力监控仪表，所述进料管线以法兰连接的方式连接至工厂工艺管线。

4、所述流量计采用2线制，4-20ma信号传输至控制系统；所述压力计采用5线制0-10v标准信号传输至控制系统；所述流量计及压力计均由控制系统统一供电；所述流量调节器采用380v动力电源，调节信号0-10v，启停信号采用干触点信号，连接至控制系统；电动阀的开关反馈及开关控制线路接入控制系统。

5、所述控制系统包括自动控制箱，所述自动控制箱的内部设有供电接线端子排供电接线端子排、输入输出模块、控制模块、输入输出接线端子排、电源转换模块、信号转换模块、固态继电器板，外部设有触摸显示屏、led指示灯、钥匙孔、电源开关。

6、所述控制模块和触摸显示屏之间采用rj45网线连接，通过tcp协议通讯数据，将系统内部数据呈现在触摸显示屏上；外部信号线进入控制箱内接入输入输出接线端子排一侧，输入输出接线端子排另一侧与输入输出模块采用硬接线连接，输入输出控制模块与控制模块采用24脚插头接线连接；为输入输出模块及控制模块配备电源转换模块进行供电，电源转换模块与供电接线端子排电源输入端连接，供电接线端子排的24v电源输出端与输入输出模块及控制模块连接；所述信号转换模块实现对信号的转换。

7、所述输入输出接线端子排按照模拟、数字和输入、输出的方式分类布置，通过单根信号线对应单个通道的方式与输入输出模块上通道一一对应连接。

8、输入输出接线端子排上数字输出信号线与固态继电器板一侧相连，固态继电器板另一侧连接现场动力电源控制开关。

9、所述电动阀本身设置2组行程开关反馈及1组控制通道，分别接入控制系统的di输入点与do输出点；其中，1组行程开关仅作为阀门状态反馈信号，另一组行程开关与输入输出接线端子排的do输出点进行串联，用于锁止控制信号，避免阀门超行程。

10、管线上的电动阀的开关反馈信号线接入输入输出端子排的di端子，开关控制信号线接入接入输入输出端子排的do端子，流量计示数信号、压力计示数信号、流量调节器开关度信号的信号线接入输入输出端子排的ai端子，流量调节器开关度控制信号线接入输入输出端子排的ao端子，流量计、压力计的电源线接入供电接线端子排的电源输出端；输入输出模块负责采集现场设备信号，并传送给控制模块；控制模块内部储存采集数据并运行整套控制程序，程序中通过建立变量的方式调用数据；控制命令由控制模块发出，交由输入输出模块识别执行。

11、一种进料切换装置的控制方法，包括如下步骤：

12、s1、定义逻辑变量gz代表工作状态的储存罐，by代表备用状态的储存罐；

13、s2、通过触摸显示屏手动设置的方式设置每个进料储存罐处于工作、备用、检修、故障状态；其设置的标准为：当监控到储存罐电子称重量持续减少状态，判定为工作状态，当监控到储存罐电子称重量大于设定值，判定为备用状态；

14、s3、判断初始条件是否满足：1)至少有一个储存罐处于工作状态；2)至少有一个储存罐处于备用状态；3)工作和备用储存罐出口电动阀已处于通电可控状态；4)进料管线入口压力低于安全限值且10分钟内无大幅度变化；

15、s4、满足以上条件后，对处于工作状态和处于备用状态的储存罐建立联锁关系；

16、s5、当监控到工作状态的储存罐电子称重量低于设定值时，判断储存罐内部原料即将用完，发出接入备用状态的储存罐的命令；判读备用状态的储存罐电子称装量是否大于设定值，确定其内装有足够原料；调节进料管线压力在要求区间并稳定，满足送料条件；打开备用储存罐出口管道截断电动阀，将储存罐接入进料管线；关闭工作储存罐出口管道截断电动阀，退出储存罐；通过流量调节装置继续调节进料流量稳定，工况稳定后将原备用储存罐切换为工作状态，原工作储存罐转换为检修状态；触摸显示屏上显示提示信息，供查看储存罐转换情况。

17、读取进料管线压力，引入pid控制程序，控制备用出口流量调节器，调节压力稳定；流量调节器行程位置控制输入采用两路输入，一路接入pid程序输入命令，另一路接入手动控制命令，两路信号在程序中采用交换开关的方式进行切换。待进料管线工况进入预设区间内，开启计时器计时，60秒内若压力一直维持在该区间且变化幅度稳定，则继续下一步操作；否则判断条件不满足，计时清零，重复该步骤。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、(1)本发明提供的一种进料切换装置、控制系统及控制方法，通过数据实时处理分析，自动给出控制反馈的方式，实现进料自动切换。

20、(2)本发明提供的一种进料切换装置、控制系统及控制方法，提高了系统自动化程度和运行效率，减少了运行过程中对人工操作的依赖度。

技术特征：

1.一种进料切换装置，其特征在于，包括进料管线(1)、电动阀(2)、流量计(3)、压力计(4)、流量调节器(5)、储存罐(6)、工厂工艺管线(7)，多个储存罐(6)通过管线连接至进料管线(1)上，所述储存罐(6)的出口依次设有流量调节器(5)、压力计(4)、流量计(3)、电动阀(2)，所述储存罐(6)下部设有电子称，进料管线(1)上设有压力监控仪表，所述进料管线(1)以法兰连接的方式连接至工厂工艺管线(7)。

2.根据权利要求1所述的进料切换装置，其特征在于，所述流量计(3)采用2线制，4-20ma信号传输至控制系统；所述压力计(4)采用5线制0-10v标准信号传输至控制系统；所述流量计(3)及压力计(4)均由控制系统统一供电；所述流量调节器(5)采用380v动力电源，调节信号0-10v，启停信号采用干触点信号，连接至控制系统；电动阀(2)的开关反馈及开关控制线路接入控制系统。

3.基于权利要求2所述的进料切换装置，其特征在于，所述控制系统包括自动控制箱，所述自动控制箱的内部设有供电接线端子排供电接线端子排(12)、输入输出模块(13)、控制模块(14)、输入输出接线端子排(15)、电源转换模块(16)、信号转换模块(17)、固态继电器板(18)，外部设有触摸显示屏(8)、led指示灯(9)、钥匙孔(10)、电源开关(11)。

4.根据权利要求3所述的进料切换装置，其特征在于，所述控制模块(14)和触摸显示屏(8)之间采用rj45网线连接，通过tcp协议通讯数据，将系统内部数据呈现在触摸显示屏(8)上；外部信号线进入控制箱内接入输入输出接线端子排(15)一侧，输入输出接线端子排(15)另一侧与输入输出模块(13)采用硬接线连接，输入输出控制模块(13)与控制模块(14)采用24脚插头接线连接；为输入输出模块(13)及控制模块(14)配备电源转换模块(16)进行供电，电源转换模块(16)与供电接线端子排(12)电源输入端连接，供电接线端子排(12)的24v电源输出端与输入输出模块(13)及控制模块(14)连接；所述信号转换模块(17)实现对信号的转换。

5.根据权利要求4所述的进料切换装置，其特征在于，所述输入输出接线端子排(15)按照模拟、数字和输入、输出的方式分类布置，通过单根信号线对应单个通道的方式与输入输出模块(13)上通道一一对应连接。

6.根据权利要求4所述的进料切换装置，其特征在于，输入输出接线端子排(15)上数字输出信号线与固态继电器板(18)一侧相连，固态继电器板(18)另一侧连接现场动力电源控制开关。

7.根据权利要求4所述的进料切换装置，其特征在于，所述电动阀(2)本身设置2组行程开关反馈及1组控制通道，分别接入控制系统的di输入点与do输出点；其中，1组行程开关仅作为阀门状态反馈信号，另一组行程开关与输入输出接线端子排(15)的do输出点进行串联，用于锁止控制信号，避免阀门超行程。

8.根据权利要求7所述的进料切换装置，其特征在于，管线上的电动阀(2)的开关反馈信号线接入输入输出端子排(15)的di端子，开关控制信号线接入接入输入输出端子排(15)的do端子，流量计(3)示数信号、压力计(4)示数信号、流量调节器(5)开关度信号的信号线接入输入输出端子排(15)的ai端子，流量调节器(5)开关度控制信号线接入输入输出端子排(15)的ao端子，流量计(3)、压力计(4)的电源线接入供电接线端子排(12)的电源输出端；输入输出模块(13)负责采集现场设备信号，并传送给控制模块(14)；控制模块内部(14)储存采集数据并运行整套控制程序，程序中通过建立变量的方式调用数据；控制命令由控制模块(14)发出，交由输入输出模块(13)识别执行。

9.一种进料切换装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，读取进料管线压力，引入pid控制程序，控制备用出口流量调节器，调节压力稳定；流量调节器行程位置控制输入采用两路输入，一路接入pid程序输入命令，另一路接入手动控制命令，两路信号在程序中采用交换开关的方式进行切换。待进料管线工况进入预设区间内，开启计时器计时，60秒内若压力一直维持在该区间且变化幅度稳定，则继续下一步操作；否则判断条件不满足，计时清零，重复该步骤。

技术总结本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种进料切换装置、控制系统及控制方法。本发明包括进料管线、电动阀、流量计、压力计、流量调节器、储存罐、工厂工艺管线，多个储存罐通过管线连接至进料管线上，储存罐的出口依次设有流量调节器、压力计、流量计、电动阀，储存罐下部设有电子称，进料管线上设有压力监控仪表，进料管线以法兰连接的方式连接至工厂工艺管线；控制系统包括自动控制箱，自动控制箱的内部设有供电接线端子排供电接线端子排、输入输出模块、控制模块、输入输出接线端子排、电源转换模块、信号转换模块、固态继电器板，外部设有触摸显示屏。本发明通过数据实时处理分析，自动给出控制反馈的方式，实现进料自动切换。技术研发人员：杨超,薛鹏川,张权权,禹俊,陈祥毅,张庆元,吕昊,李丹杨,李厚橙受保护的技术使用者：四川红华实业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18