CN101458535A - 程控定速定量供液控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种程控定速定量供液控制***，属于电子技术和自动控制领域，主要特点是采用双CPU程控电源结构，由上位PC机、下位单片机、流量传感器、温度传感器、变频器、电磁阀、A/D转换器、D/A转换器、串行通信、放大处理和控制驱动电路组成，本***供液流量可连续可调，定速定量供液控制和温度采集的精度达到±1‰，***适用于需要提供宽供液范围、流量连续可调、流速恒定的供液场合，具有精确度高、稳定性好、高效节能、实时监控效果好、操作简便等特点，可广泛应用于现代化食品饮料加工、医药和工业等用液领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种程控定速定量供液控制***，***适用于需要提供宽供液范围、流量连续可调、流速恒定的供液场合，具有精确度高、稳定性好、高效节能、实时监控效果好、操作简便等性能，属于电子技术和自动控制技术领域。
背景技术
绿色食品、饮料、医疗保健药品等无污染环保产品成为消费的热点。但在一些现代化食品饮料加工、医药和化工等用液领域中，存在供液量不精确和供液流速不稳对产品质量有较大影响的问题，迫切需要提供能定速、定量、稳定性好、精度高、可实时监控的供液。然而，由于实际使用要求的多样性，目前尚缺乏一种可以适应宽供液范围、流量可控、流速恒定、控制精度高、***稳定性好、实时监控效果好、实时数据与曲线显示直观、测量数据保存、操作简便、成本低、同时可测量液体温度的程控定速定量供液***。
发明内容
本发明针对市场现有的供液装置不能同时具备宽供液范围、流量连续可调、灵敏度高、流速恒定、液体温度测量、实时监控、测量数据保存和显示直观等功能，且控制精度和***稳定度也不能满足实际使用要求的不足，提供一种程控定速定量供液控制***。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种程控定速定量供液控制***，其特征是，所述的控制***采用双CPU程控电源结构；上位PC机、上位PC机的监控人机界面；下位单片机、下位单片机连接的A/D转换器、D/A转换器、控制驱动电路；上、下位机双CPU之间的串行通信电路；位于液体出口管道内的流量传感器和温度传感器分别与各自信号放大处理电路相连接，其信号放大处理电路的输出分别与多路A/D转换器的输入端相连；D/A转换器的输出端接变频器的控制端，变频器的输出与水泵电机相连；水泵入口与液体入口管道相连，其出口与电磁阀入口相连，电磁阀出口与液体出口管道相连，电磁阀的控制端与控制驱动电路输出端相连。
下位单片机采用MCS-51***单片机，与上位PC机之间的通信采用RS232接口电路，下位单片机接收来自上位机的开始运行信号、停止运行信号、设定的供液量和供液时间数据；开始运行后，下位单片机根据设定的供液量和供液时间数据计算出***的供液流量，经12位的D/A转换器转换成模拟信号，送入变频器的控制端，通过变频器来控制水泵电机的转速，变频器具有无级变频调速、软起动、软停止以及各种保护功能，实现水泵电机在高效节能下运行；流量传感信号通过高精度低漂移运算放大器放大处理后，经12位的A/D转换器转换成相应的数字量，送入单片机的I/O口，单片机实时获取流量数据，并根据与设定值的误差量，对变频器的控制信号进行调节，实时改变变频器输出频率和输出电压，控制水泵电机的转速变化，实现程控定速供液；单片机根据供液流量和供液时间的测量数据统计供液量，与设定值相比较，当接近设定值时，控制变频器的输入信号，使水泵电机的转速线性下降，一旦达到设定值，单片机发出信号给变频器，使供液水泵电机停止转动，同时输出停止供液信号，通过控制驱动电路将与供液出口管道相连的电磁阀关闭，终止供液，实现定量供液；下位单片机对液体温度实时测量，温度传感器的模拟信号经高精度低漂移运算放大器放大处理后，通过12位的A/D转换器转换成相应的数字量，送入单片机的I/O口，单片机实时获取温度数据；下位单片机通过RS232接口将实时测量的供液量和液体温度数据发送给上位机。
上位机在供液***专用程控软件的支持下，具有对供液量、供液时间和串口选择参数进行设定、实时显示供液量、液体温度的测量数据以及供液量--时间、液体温度--时间的关系曲线，按默认路径保存测量数据功能。
本发明采用变频调速控制技术来调节供液流速的变化。下位单片机接受来自上位PC机的供液量和供液时间设定值，计算出供液流量设定值，通过D/A转换器转换成模拟信号，作为变频器的控制信号，控制水泵电机的转速。在供液***中的流量传感信号经放大处理和A/D转换后，送入单片机的I/O口，实现液体流量的测量，单片机计算出与设定值的误差，根据误差量对变频器的控制信号进行调节，实时改变变频器输出频率和输出电压，精确控制水泵电机的转速变化，实现定速供液。单片机实时统计供液量，当接近设定值时，控制变频器使水泵电机的转速线性下降，一旦达到设定值，停止供液电机转动，同时关闭电磁阀，终止供液，实现定量供液。此外，单片机获取供液***中的温度传感信号，能对液体温度进行测量。本***供液流量可连续可调，定速定量供液控制和温度采集的精度达到±1‰。本发明具有宽供液范围、供液流量连续可调、控制精度高、***稳定性好、液体温度测量、实时显示供液量和温度测试数据及曲线、保存测量数据、高效节能、操作简便、成本低等特点，可广泛应用于现代化食品饮料加工、医药和工业等用液领域。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明PC机监控界面。
具体实施方式
结合附图和实施例进一步说明本发明，如图1所示，本发明提供的高精度、高稳定度的程控微量供液控制***包括以下两个部分：
(1)上位机为PC机，通过程控定速定量供液***专用软件进行供液量与供液时间参数的设定，通过RS232接口将设定数据发送给下位机。来自下位机所接受的实时测量的供液流量和液体温度数据，通过RS232接口发送给上位机，经***软件处理后，其供液量和液体温度的测量数据以数字及曲线形式实时显示在PC机监控人机界面，其测试数据按默认路径进行数据保存。上位机还具备串口选择、开始运行、停止运行等功能，如图2所示。
(2)下位机为MCS-51***单片机，从上位机得到供液流量的设定值，经D/A转换器转换成模拟量，作为变频器的控制信号，由变频器的输出控制水泵电机的转速。在供液***中的流量传感信号经放大处理和A/D转换后，送入单片机的I/O口，实现液体流量的测量，单片机根据与设定值的误差量，对变频器的控制信号进行实时调节，精确控制水泵电机的转速变化，实现程控定速供液；单片机实时统计供液量，当接近设定值时，控制变频器使水泵电机的转速线性下降，一旦达到设定值，停止供液电机运转，同时关闭电磁阀，终止供液，实现定量供液。在供液***中的温度传感信号经放大处理和A/D转换后，送入单片机的I/O口，实现液体温度的测量。
本发明中所涉及的A/D转换、D/A转换、信号放大处理电路、控制驱动电路以及上、下位机双CPU之间的串行通信电路均可采用现有成熟技术、成熟电路。
实验过程
按图1将PC机、变频器、水泵、电磁阀、流量传感器、温度传感器、液体入口管道和液体出口管道等连接，建立程控供液***。先预先设定变频器参数、控制方式和启动方式，然后在PC机上打开本供液***的专用软件，在监控界面上对供液量、供液时间、串口选择等参数进行设定，再开启变频器和供液控制***，在点击监控界面上的开始运行键后，***自动定速定量供液，自动进行实时供液量和液体温度的监测，实时显示供液量--时间、液体温度--时间的测量数据和曲线，除了自动运行停止外，还可以手动停止运行。
Claims (3)
1、一种程控定速定量供液控制***，其特征是，所述的控制***采用双CPU程控电源结构；上位PC机、上位PC机的监控人机界面；下位单片机、下位单片机连接的A/D转换器、D/A转换器、控制驱动电路；上、下位机双CPU之间的串行通信电路；位于液体出口管道内的流量传感器和温度传感器分别与各自信号放大处理电路相连接，其信号放大处理电路的输出分别与多路A/D转换器的输入端相连；D/A转换器的输出端接变频器的控制端，变频器的输出与水泵电机相连；水泵入口与液体入口管道相连，其出口与电磁阀入口相连，电磁阀出口与液体出口管道相连，电磁阀的控制端与控制驱动电路输出端相连。
2、根据权利要求1所述的程控定速定量供液控制***，其特征是下位单片机采用MCS-51***单片机，与上位PC机之间的通信采用RS232接口电路，下位单片机接收来自上位机的开始运行信号、停止运行信号、设定的供液量和供液时间数据；开始运行后，下位单片机根据设定的供液量和供液时间数据计算出***的供液流量，经12位的D/A转换器转换成模拟信号，送入变频器的控制端，通过变频器来控制水泵电机的转速，变频器具有无级变频调速、软起动、软停止以及各种保护功能，实现水泵电机在高效节能下运行；流量传感信号通过高精度低漂移运算放大器放大处理后，经12位的A/D转换器转换成相应的数字量，送入单片机的I/O口，单片机实时获取流量数据，并根据与设定值的误差量，对变频器的控制信号进行调节，实时改变变频器输出频率和输出电压，控制水泵电机的转速变化，实现程控定速供液；单片机根据供液流量和供液时间的测量数据统计供液量，与设定值相比较，当接近设定值时，控制变频器的输入信号，使水泵电机的转速线性下降，一旦达到设定值，单片机发出信号给变频器，使供液水泵电机停止转动，同时输出停止供液信号，通过控制驱动电路将与供液出口管道相连的电磁阀关闭，终止供液，实现定量供液；下位单片机对液体温度实时测量，温度传感器的模拟信号经高精度低漂移运算放大器放大处理后，通过12位的A/D转换器转换成相应的数字量，送入单片机的I/O口，单片机实时获取温度数据；下位单片机通过RS232接口将实时测量的供液量和液体温度数据发送给上位机。
3、根据权利要求1所述的的程控定速定量供液控制***，其特征是，上位机在供液***专用程控软件的支持下，具有对供液量、供液时间和串口选择参数进行设定、实时显示供液量、液体温度的测量数据以及供液量--时间、液体温度--时间的关系曲线，按默认路径保存测量数据功能。
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2008
- 2008-12-15 CN CNA2008102427148A patent/CN101458535A/zh active Pending
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