CN109115322A - 一种单体料下料重量控制装置及控制方法 - Google Patents

一种单体料下料重量控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

一种单体料下料重量控制装置及控制方法，装置：支撑原料罐的支架底部安装称重传感器，原料罐与下料管路的上部进料端连通，下料管路上从上至下依次设有下料电磁阀和薄膜调节阀；清吹机构与公共管路的一端连接，公共管路的另一端通过三通阀连接配料罐；下料管路的下部出料端连通公共管路的中段；称重传感器和薄膜调节阀均与控制器连接。方法：设定基础参数、采集数据W1；开启下料阀，采集W2；计算原料罐的下料剩余量n；开始下料；结束下料；在公共管路上连接的原料罐依次下料结束后，利用清吹机构中的气源将公共管路中的单体料吹入配料罐，再利用清吹机构中的水源对公共管路清洗。该装置和方法能保证下料重量的控制精度高，利于提高香料配制精度。

Description

一种单体料下料重量控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种单体料下料重量控制装置及控制方法，属于食品加工的香料配制技术领域。
背景技术
在食品加工行业，施加的食用香料决定着一个品牌的风格和品质。香料是由多种单体料按照一定比例混合配制而成，各种单体料的比例控制对保证香料配方的准确性至关重要。
单体料一般存放在原料罐中，保持常压，在配制香料时，单体料根据工艺配方要求依次定量的从各个原料罐底部下料，再经公共管路进入配料罐，在配料罐中搅拌均匀后备用。
原料罐下方安装称重传感器，用于检测单体料在下料前后的重量差，通过开启或关闭原料罐下方的气动球阀，以控制下料重量。由于香料的批量配制，每批单体料用量少则几十公斤，多则百余公斤，因此下料管路中的气动球阀管径较大，对单体料下料重量控制精度较差，香料配方的准确性得不到有效保证。
目前有一部分原料罐下方采用内径有大小之分的双管路下料，在配制初始时，开启大管径气动球阀快速下料，当下料重量接近设定值时，关闭大管径气动球阀，开启小管径气动球阀缓慢下料，当下料重量等于设定值时，关闭小管径气动球阀，完成该单体料的下料。尽管如此，这种下料重量控制方式仍然较为粗放，易在开启、关闭阀门的瞬间引起抖动，造成称重传感器对下料重量的称重误差，控制精度不高，且管路复杂，增加了料液泄露的风险。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种单体料下料重量控制装置及控制方法，该装置和方法能保证下料重量的控制精度高，有利于提高香料配制精度，该装置结构简单，能降低料液泄露的风险，该方法操作简便，易于实现。
为了实现上述目的，本发明提供一种单体料下料重量控制装置，包括原料罐、配料罐和清吹机构，，原料罐的下端固定在支架上，支架底部安装称重传感器，称重传感器固定于平台上，原料罐底部与下料管路的上部进料端连通，下料管路上从上至下依次设置有下料电磁阀和薄膜调节阀；
清吹机构与公共管路的一端连接，公共管路的另一端按照物料的流动方向依次连接三通阀和配料罐；
下料管路的下部出料端连通公共管路的中段；
所述的称重传感器和薄膜调节阀均与控制器连接。
进一步地，所述清吹机构包括清吹管路、水路电磁阀和压缩空气电磁阀，所述的清吹管路的一端通过水路电磁阀与水源连接，另一端与公共管路的一端连通，清吹管路还通过压缩空气电磁阀与气源连接，水路电磁阀和压缩空气电磁阀均与控制器连接。
进一步地，下料管路在下料电磁阀的上游还设置有手动球阀。
进一步地，所述手动球阀和下料电磁阀之间还设置有软管。
进一步地，还包括连接在三通阀上的排放管路。
本发明通过将原料罐底部的称重传感器与下料管路上增设的薄膜调节阀均与控制器连接，实现了称重传感器将原料罐的重量数据实时传递给控制器，控制器对重量数据处理后通过实时控制控制薄膜调节阀的开度来精准的控制下料过程，整个下料过程中，控制器平缓的控制薄膜调节阀的阀口开度，能够减小下料重量误差，进而能提高香料配制精度，有效保证产品的内在品质,且该装置结构简单，降低了料液泄露风险。
本发明还提供一种单体料下料重量控制方法，包括如下步骤：
S1，设定基础参数、采集配制前的原料罐的重量W1：根据香料配方要求，设定香料配制总重W、所需单体料配制比例a、单体料下料过程阈值n1和n2；控制器通过称重传感器采集配制前的原料罐的重量；
S2，下料过程控制：
控制器开启下料电磁阀、通过称重传感器采集实时原料罐的重量W2，并根据公式n＝W*a-(W1-W2)计算下料剩余量n；
根据n与阈值n1和n2之间的关系，控制薄膜调节阀的阀口开度y，具体控制关系如下：
当n≥n1时，y＝100％；
当n2＜n＜n1时，y＝n/n1*100％；
当0＜n≤n2时，y＝n2/n1*100％；
当n＝0时，y＝0％；
S3，结束下料：当n＝0时，控制器控制下料电磁阀关闭；
S4，在公共管路上连接的所有原料罐依次下料结束后，利用清吹机构中的气源将公共管路中的单体料吹入配料罐，然后再利用清吹机构中的水源对公共管路进行清洗。
进一步地，所述步骤4的具体过程如下：
A1：将三通阀开启至连通公共管路与配料罐的状态；
A2：控制开启压缩空气电磁阀，供入压缩空气将公共管路内的单体料吹进配料罐，持续时间为T1后，控制关闭压缩空气电磁阀；
A3：将三通阀开启至连通公共管路与排放管路的状态；
A4：控制开启水路电磁阀，供入水对公共管路进行清洗，清洗水通过排放管路外排，持续时间为T2后，控制关闭水路电磁阀；
A5：控制开启压缩空气电磁阀，供入压缩空气将公共管路内残余的清洗水通过排放管路排出，在持续时间为T3后，将三通阀开启至连通公共管路与配料罐的状态。
进一步地，所述的T1为60秒，T2为20秒，T3为60秒。
与现有技术相比，该控制方法通过控制器根据原料罐的重量变化来平缓地控制薄膜调节阀的阀口开度，实现了对单体料下料重量的精确控制，有效地减小了下料重量误差，提高了香料配制精度，该方法操作简便，易于实现。
本装置和方法结构简单，易于电控程序的设计和实现，适合在食用香精香料和其他行业料液配制过程中应用。
附图说明
图1是本发明单体料下料重量控制装置的结构示意图；
图2是本发明单体料下料重量控制方法的流程示意图。
图中：1、原料罐，2、支架，3、称重传感器，4、下料管路，5、手动球阀，6、软管，7、下料电磁阀，8、薄膜调节阀，9、压缩空气电磁阀，10、水路电磁阀，11、公共管路，12、三通阀，13、排放管路，14、配料罐，15、清吹管路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种单体料下料重量控制装置，包括原料罐1、配料罐14和清吹机构，，原料罐1的下端固定在支架2上，支架2底部安装称重传感器3，称重传感器3固定于平台上，原料罐1底部与下料管路4的上部进料端连通，下料管路4上从上至下依次设置有下料电磁阀7和薄膜调节阀8；
清吹机构与公共管路11的一端连接，公共管路11的另一端按照物料的流动方向依次连接三通阀12和配料罐14；
下料管路4的下部出料端连通公共管路11的中段；
所述的称重传感器3和薄膜调节阀8均与控制器连接，控制器优选为PLC控制器，控制器单片机的型号为STC12C5A60S2。
所述清吹机构包括清吹管路15、水路电磁阀10和压缩空气电磁阀9，所述的清吹管路15的一端通过水路电磁阀10与水源连接，另一端与公共管路11的一端连通，清吹管路15还通过压缩空气电磁阀9与气源连接，水路电磁阀10和压缩空气电磁阀9均与控制器连接。通过清吹机构的设置，不仅能将公共管路11中的单体料吹入配料罐14中，而且能便于对公共管路11进行清洗。
为了便于手动控制，下料管路4在下料电磁阀7的上游还设置有手动球阀5。
为减小下料过程中下料管路4的振动对称重传感器3的影响，所述手动球阀5和下料电磁阀7之间还设置有软管6。软管6还能有效减少在开启、关闭阀门的瞬间引起的抖动。
为了便于对残余在公共管路中的单体料进行外排并收集，同时，也为了便于对公共管路中的清洗液体进行集中收集，，还包括连接在三通阀12上的排放管路13。
如图2所示，一种单体料下料重量控制方法，包括如下步骤：
S1，设定基础参数、采集配制前的原料罐1的重量W1：根据香料配方要求，设定香料配制总重W、所需单体料配制比例a、单体料下料过程阈值n1和n2；控制器通过称重传感器3采集配制前的原料罐1的重量；
S2，下料过程控制：
控制器开启下料电磁阀7、通过称重传感器3采集实时原料罐1的重量W2，并根据公式n＝W*a-(W1-W2)计算下料剩余量n；
根据n与阈值n1和n2之间的关系，控制薄膜调节阀8的阀口开度y，具体控制关系如下：
当n≥n1时，y＝100％；
当n2＜n＜n1时，y＝n/n1*100％；
当0＜n≤n2时，y＝n2/n1*100％；
当n＝0时，y＝0％；
S3，结束下料：当n＝0时，控制器控制下料电磁阀7关闭；
S4，在公共管路11上连接的所有原料罐1依次下料结束后，利用清吹机构中的气源将公共管路11中的单体料吹入配料罐14，然后再利用清吹机构中的水源对公共管路11进行清洗。
所述步骤4的具体过程如下：
A1：将三通阀12开启至连通公共管路11与配料罐14的状态；
A2：控制开启压缩空气电磁阀9，供入压缩空气将公共管路11内的单体料吹进配料罐14，持续时间为T1后，控制关闭压缩空气电磁阀9；
A3：将三通阀12开启至连通公共管路11与排放管路13的状态；
A4：控制开启水路电磁阀10，供入水对公共管路11进行清洗，清洗水通过排放管路13外排，持续时间为T2后，控制关闭水路电磁阀10；
A5：控制开启压缩空气电磁阀9，供入压缩空气将公共管路11内残余的清洗水通过排放管路13排出，在持续时间为T3后，将三通阀12开启至连通公共管路11与配料罐14的状态。
所述的T1为60秒，T2为20秒，T3为60秒。
作为一种优选，为了便于进一步核实配料重量，所述的配料罐14下端固定在支撑架上，支撑架底部安装总称重传感器，总称重传感器固定于平台上，总称重传感器与控制器连接。
作为一种优选，支架2可以是均匀环绕原料罐1底端设置的多个，每个支架2的底部都设有称重传感器3，通过多个称重传感器3的设置可以保证称重的准确性，进而能保证香料配制的精度。
实施例1：
某牌号香料根据香料配方要求，每批次要求配制100Kg，某单体料配制比例a为12％，单体料下料过程阈值分别设定n1为5Kg，n2为1Kg。若本次需配制2批香料，香料配制总重W为200Kg，该单体料需下料重量为24Kg；
通过称重传感器3实时检测单体料原料罐1的重量，配制前经控制器采集存储初始重量W1为60Kg，配制过程中实时采集单体料原料罐1重量W2；
手动球阀5全程保持开启，在备用时手动操作。下料初始阶段，开启下料电磁阀7，此时下料剩余量n＝24Kg，在n≥n1的范围内，薄膜调节阀8开度y＝100％，实现快速下料；
在单体料下料过程中，当实时采集单体料原料罐1的重量W2＝40Kg时，根据公式n＝W*a-(W1-W2)，下料剩余量n＝4Kg，在n2＜n＜n1的范围内，此时薄膜调节阀8开度y＝4/5*100％＝80％；
当采集的单体料原料罐1重量W2＝38Kg时，根据公式n＝W*a-(W1-W2)，下料剩余量n＝2Kg，在n2＜n＜n1的范围内，此时薄膜调节阀8开度y＝2/5*100％＝40％；
当采集的单体料原料罐1重量W2＝37Kg时，根据公式n＝W*a-(W1-W2)，下料剩余量n＝1Kg，在0＜n≤n2的范围内，此时薄膜调节阀8开度y＝1/5*100％＝20％；
此后，单体料原料罐1继续下料，薄膜调节阀8始终保持20％开度。
当采集的单体料原料罐1重量W2＝36Kg时，下料剩余量n＝0Kg，关闭下料电磁阀7，薄膜调节阀8开度y＝0％；
在此公共管路11上的其余单体料依次下料结束后，***进入清吹过程，首先开启压缩空气电磁阀9，将配料罐14上方的三通阀12开启至进配料罐14方向，通过压缩空气将公共管路11内的单体料吹进配料罐14，持续时间T1为60秒；然后，关闭压缩空气电磁阀9，将三通阀12开启至连通排放管路13的方向，开启水路电磁阀10，持续时间T2为20秒；最后，关闭水路电磁阀10，再次开启压缩空气电磁阀9，持续时间T3为60秒，将公共管路11内的清洗水吹扫至排放管路13；清吹过程结束后，将三通阀12恢复至进罐方向，至此，整个香料配制过程结束。
实施例2：
本次配制实施例1中的牌号香料1批次，香料配制总重W为100Kg，某单体料配制比例a为4.5％，该单体料需下料重量为4.5Kg，单体料下料过程阈值分别设定n1为5Kg，n2为1Kg。
通过称重传感器3实时检测单体料原料罐1重量，配制前经控制器采集存储初始重量W1为50Kg，配制过程中实时采集单体料原料罐1重量W2；
下料初始阶段，开启下料电磁阀7，此时下料剩余量n＝4.5Kg，在n2＜n＜n1的范围内，此时薄膜调节阀8开度y＝4.5/5*100％＝90％；
在单体料下料过程中，当采集的单体料原料罐1重量W2＝48Kg时，根据公式n＝W*a-(W1-W2)，下料剩余量n＝2.5Kg，在n2＜n＜n1的范围内，此时薄膜调节阀8开度y＝2.5/5*100％＝50％；
当采集的单体料原料罐1重量W2＝46.5Kg时，根据公式n＝W*a-(W1-W2)，下料剩余量n＝1Kg，在0＜n≤n2的范围内，此时薄膜调节阀8开度y＝1/5*100％＝20％；
此后，单体料继续下料，薄膜调节阀8始终保持20％开度。
当采集的单体料原料罐1重量W2＝45.5Kg时，下料剩余量n＝0Kg，关闭手动球阀5和下料电磁阀7，薄膜调节阀8开度y＝0％；
在此公共管路11上的其余单体料依次下料结束后，***进入清吹过程，首先开启压缩空气电磁阀9，将配料罐14上方的三通阀12开启至进罐方向，通过压缩空气将公共管路11内的单体料吹进配料罐14，持续时间T1为60秒；然后，关闭压缩空气电磁阀9，将三通阀12开启至连通排放管路13的方向，开启水路电磁阀10，持续时间T2为20秒；最后，关闭水路电磁阀10，再次开启压缩空气电磁阀9，持续时间T3为60秒，将公共管路11内的清洗水吹扫至排放管路13；清吹过程结束后，将三通阀12恢复至进罐方向，至此，整个香料配制过程结束。

Claims (8)

1.一种单体料下料重量控制装置，包括原料罐(1)和配料罐(14)，原料罐(1)固定在支架(2)上，支架(2)底部安装称重传感器(3)，称重传感器(3)固定于平台上，其特征在于，还包括清吹机构，原料罐(1)底部与下料管路(4)的上部进料端连通，下料管路(4)上从上至下依次设置有下料电磁阀(7)和薄膜调节阀(8)；
清吹机构与公共管路(11)的一端连接，公共管路(11)的另一端按照物料的流动方向依次连接三通阀(12)和配料罐(14)；
下料管路(4)的下部出料端连通公共管路(11)的中段；
所述的称重传感器(3)和薄膜调节阀(8)均与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种单体料下料重量控制装置，其特征在于，所述清吹机构包括清吹管路(15)、水路电磁阀(10)和压缩空气电磁阀(9)，所述的清吹管路(15)的一端通过水路电磁阀(10)与水源连接，另一端与公共管路(11)的一端连通，清吹管路(15)还通过压缩空气电磁阀(9)与气源连接，水路电磁阀(10)和压缩空气电磁阀(9)均与控制器连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种单体料下料重量控制装置，其特征在于，下料管路(4)在下料电磁阀(7)的上游还设置有手动球阀(5)。
4.根据权利要求3所述的一种单体料下料重量控制装置，其特征在于，所述手动球阀(5)和下料电磁阀(7)之间还设置有软管(6)。
5.根据权利要求4所述的一种单体料下料重量控制装置，其特征在于，还包括连接在三通阀(12)上的排放管路(13)。
6.一种单体料下料重量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，设定基础参数、采集配制前的原料罐(1)的重量W1：根据香料配方要求，设定香料配制总重W、所需单体料配制比例a、单体料下料过程阈值n1和n2；控制器通过称重传感器(3)采集配制前的原料罐(1)的重量；
S2，下料过程控制：
控制器开启下料电磁阀(7)、通过称重传感器(3)采集实时原料罐(1)的重量W2，并根据公式n＝W*a-(W1-W2)计算下料剩余量n；
根据n与阈值n1和n2之间的关系，控制薄膜调节阀(8)的阀口开度y，具体控制关系如下：
当n≥n1时，y＝100％；
当n2＜n＜n1时，y＝n/n1*100％；
当0＜n≤n2时，y＝n2/n1*100％；
当n＝0时，y＝0％；
S3，结束下料：当n＝0时，控制器控制下料电磁阀(7)关闭；
S4，在公共管路(11)上连接的所有原料罐(1)依次下料结束后，利用清吹机构中的气源将公共管路(11)中的单体料吹入配料罐(14)，然后再利用清吹机构中的水源对公共管路(11)进行清洗。
7.根据权利要求6所述的一种单体料下料重量控制方法，其特征在于，所述S4的具体过程如下：
A1：将三通阀(12)开启至连通公共管路(11)与配料罐(14)的状态；
A2：控制开启压缩空气电磁阀(9)，供入压缩空气将公共管路(11)内的单体料吹进配料罐(14)，持续时间为T1后，控制关闭压缩空气电磁阀(9)；
A3：将三通阀(12)开启至连通公共管路(11)与排放管路(13)的状态；
A4：控制开启水路电磁阀(10)，供入水对公共管路(11)进行清洗，清洗水通过排放管路(13)外排，持续时间为T2后，控制关闭水路电磁阀(10)；
A5：控制开启压缩空气电磁阀(9)，供入压缩空气将公共管路(11)内残余的清洗水通过排放管路(13)排出，在持续时间为T3后，将三通阀(12)开启至连通公共管路(11)与配料罐(14)的状态。
8.根据权利要求7所述的一种单体料下料重量控制方法，其特征在于，所述的T1为60秒，T2为20秒，T3为60秒。
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