膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)，包括灌裝機、設(shè)置在進料管道上的壓力變送器、恒溫管道和控制單元；本實用新型利用壓力變送器監(jiān)測進料管道的膏體瞬時壓力，并將該壓力反饋至控制單元中，控制單元根據(jù)接收到的膏體壓力參數(shù)，采用PID伺服調(diào)節(jié)方式，不斷地修正系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的灌裝機的灌裝電機的速度，實現(xiàn)偏移趨勢自動控制，從而更準確地控制灌裝的容積，避免了傳統(tǒng)的灌裝機設(shè)定了灌裝電機和閥門驅(qū)動電機的速度即進行灌裝，出現(xiàn)灌裝容量不準確時，已經(jīng)比生產(chǎn)滯后十多瓶的灌裝容量，從而導(dǎo)致生產(chǎn)浪費、生產(chǎn)效率降低，成本增加的問題。本實用新型通過PID控制，不斷修正系統(tǒng)的電機速度，作動態(tài)的調(diào)節(jié)，更及時地調(diào)節(jié)灌裝系統(tǒng)的灌裝容量。
【專利說明】膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于定量灌裝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]流體定量灌裝，在日化行業(yè)中極為常見，一般而言，膏體粘度在500CP以下時，定量灌裝基本上能準確定量，但高粘度的膏體的流動性較差，膏體含有高飽和蒸氣壓力的成分或生成物，在高速灌裝中，容易產(chǎn)生蒸氣泡，形成空洞，從而影響了灌裝的容量以及產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0003]傳統(tǒng)的灌裝方法在灌裝機中設(shè)定灌裝速度，即進行膏體的灌裝，在完成封尾、剪尾工序后再進行重量測試，而此時，已經(jīng)與灌裝機灌裝時產(chǎn)生有10多瓶的距離了，導(dǎo)致質(zhì)量監(jiān)控滯后，影響生產(chǎn)的效率，次品率高，浪費物料和人力資源。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種定量準確、監(jiān)控及時的膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述問題，本實用新型按以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型所述膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)，包括灌裝機、設(shè)置在進料管道上的壓力變送器和控制單元；
[0007]所述灌裝機包括儲料裝置和用于調(diào)節(jié)灌裝容量的機械調(diào)節(jié)機構(gòu)；
[0008]所述壓力變送器，用于測試膏體在進料管道內(nèi)的瞬時壓力，并將測試到的壓力數(shù)據(jù)反饋至控制單元；
[0009]所述控制單元接收到壓力變送器傳輸?shù)膲毫?shù)，對壓力參數(shù)進行處理，根據(jù)壓力數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)灌裝機的機械調(diào)節(jié)機構(gòu)，從而更準確地控制灌裝容量。
[0010]進一步地，所述進料管道內(nèi)設(shè)置有確保管道內(nèi)膏體粘度穩(wěn)定的恒溫管道，所述恒溫管道內(nèi)設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置，所述溫度調(diào)節(jié)裝置與控制單元連接。
[0011]進一步地，膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)還設(shè)置有重量測試裝置，用于測試定量容積腔灌裝后的重量，所述重量測試裝置將測試到的產(chǎn)品重量反饋至控制單元，控制單元根據(jù)產(chǎn)品重量參數(shù)進一步對灌裝機的灌裝量進行調(diào)控。
[0012]進一步地，所述灌裝機的儲料裝置上設(shè)置有補料裝置，用于補充灌裝機的儲料裝置的膏體量，所述補料裝置與控制單元連接。
[0013]本實用新型所述膏體灌裝中準確定量控制方法，包括以下步驟:
[0014](I)根據(jù)膏體粘度和定量容積腔的容量在控制單元上設(shè)定灌裝機閥門驅(qū)動電機的速度和灌裝電機的速度，灌裝機閥門驅(qū)動電機通過凸輪控制進料閥門的開啟時間，所述灌裝電機的速度控制膏體流動的速度；
[0015](2)灌裝機的灌裝電機工作，向定量容積腔灌裝膏體；[0016](3)通過設(shè)置在定量容積腔的進料管道內(nèi)的壓力變送器監(jiān)測膏體的瞬時壓力；
[0017](4)壓力變送器將測量到定量容積腔的進料管道內(nèi)膏體各個狀態(tài)時的壓力傳輸?shù)娇刂茊呜＃?br> [0018](5)控制單元接收到膏體壓力，不斷地修正控制單元內(nèi)設(shè)定的灌裝機的灌裝電機的速度，從而準確地控制灌裝的容積。
[0019]進一步地，所述步驟(3)中壓力變送器測試到的每次灌裝時流體壓力分為四個階段，分別是:
[0020]第一階段壓力:膏體開始進入定量容積腔的瞬間壓力，膏體由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)入流動狀態(tài)，根據(jù)流體力學(xué)的原理伯努利方程，此時的流體壓力有向下的傾向；
[0021]第二階段壓力:在膏體進入定體積容積腔過程中，膏體有一段平衡流動的時間，此時的壓力比較平穩(wěn)，但根據(jù)流體力學(xué)的原理，此時的壓力參數(shù)平穩(wěn)但偏低；
[0022]第三階段壓力:在膏體停止流動瞬間，膏體在慣性作用下，必定會產(chǎn)生流體液擊作用，此時監(jiān)測到的壓力必定有向上的傾向；
[0023]第四階段壓力:膏體在進料停止后就靜止了，此時壓力由儲料裝置儲料量決定；
[0024]將測試到的四個階段的壓力參數(shù)輸送至控制單元時，利用同步時間參數(shù)對壓力數(shù)據(jù)進行分段處理。
[0025]進一步地，所述控制單元根據(jù)測試到的各個階段的壓力數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)的各個部位進行調(diào)控；
[0026]所述控制單元根據(jù)第一階段的壓力參數(shù)，如果該階段的壓力參數(shù)與停止進料時相t匕，超出了預(yù)先設(shè)定的壓力差，則顯示有可能膏體內(nèi)出現(xiàn)氣泡，此時應(yīng)降低灌裝機的灌裝電機的速度，以保證灌裝產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0027]所述控制單元根據(jù)第二階段的壓力參數(shù)，可作為產(chǎn)品在進料管道溫度的間接參照，壓力偏低，表明溫度偏低，阻力大，因此，可根據(jù)該壓力參數(shù)調(diào)節(jié)進料管內(nèi)恒溫管道的溫度。
[0028]如果第三階段的壓力參數(shù)過高，表明灌裝機閥門關(guān)閉時緩沖可能有故障或者機器調(diào)試不適當，應(yīng)提醒維修人員檢測灌裝機的閥門工作狀態(tài)。
[0029]所述控制單元根據(jù)第四階段的壓力參數(shù)，監(jiān)測儲料裝置的儲料量，同時根據(jù)儲料裝置的儲料量控制補料裝置是否需要補料或停止補料給儲料裝置。
[0030]進一步地，所述控制單元根據(jù)重量測試裝置測試到的定量容積腔灌裝后的重量數(shù)據(jù)，通過PID伺服控制，實現(xiàn)偏移趨勢自動控制，進一步修正灌裝機的灌裝電機的速度，使灌裝容量更準確。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0032]本實用新型通過測試灌裝機定量灌裝定量容積腔時一個循環(huán)的四個階段的壓力參數(shù)，并將該四組壓力參數(shù)區(qū)分并加以利用，不同階段的壓力參數(shù)對應(yīng)著灌裝機的各部位的工作狀態(tài)，根據(jù)各階段的壓力參數(shù)，通過計量其壓力差、阻力和進料時間，準確控制灌裝機每次的灌裝容積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明，其中:[0034]圖1是實現(xiàn)本實用新型使用的系統(tǒng)原理圖；
[0035]其中:1_補料裝置；2_儲料裝置，3-恒溫管道，4-壓力變送器，5-機械調(diào)節(jié)機構(gòu)，6-定量容積腔，7-重量測試裝置，8-控制單元。
【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0037]如圖1所示，實現(xiàn)本實用新型所述的膏體灌裝中準確定量控制方法的系統(tǒng)，包括灌裝機、設(shè)置在灌裝機前端的補料裝置I和控制單元8，所述灌裝機包括儲料裝置2和機械調(diào)節(jié)機構(gòu)5，所述控制單元包括PLC控制器，采用PID伺服調(diào)節(jié)方式對灌裝機進行調(diào)控，從而控制灌裝機灌裝膏狀產(chǎn)品的容量，所述機械調(diào)節(jié)機構(gòu)5包括有控制閥門開啟時間的閥門驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機通過控制凸輪，從而控制閥門開啟的時間；所述控制膏體流動速度的灌裝電機，所述灌裝電機為伺服電機。
[0038]所述控制單元上設(shè)置有存貯器，所述灌裝機的儲料裝置2與定量容積腔6之間的進料管道上設(shè)置有恒溫管道3和壓力變送器4，所述壓力變送器4將測試到的膏體壓力傳輸至控制單元8，所述控制單元8根據(jù)接收到的壓力參數(shù)，分別對恒溫管道3和補料裝置I進行調(diào)節(jié)。
[0039]所述系統(tǒng)末端還設(shè)置有重量測量裝置7，所述重量測量裝置7與控制單元8連接，將測量得到產(chǎn)品的重量及時反饋至控制單元8上，控制單元8根據(jù)產(chǎn)品的重量，再次調(diào)整灌裝機每次灌裝的容積。
[0040]本實用新型所述膏體灌裝中準確定量控制方法為:
[0041]I)根據(jù)膏體粘度和定量容積腔的容量在控制單元上設(shè)定灌裝機閥門驅(qū)動電機的速度，從而控制進料閥門開啟的時間，設(shè)定灌裝伺服電機的速度，從而更準確地控制灌裝容量;
[0042]2)灌裝機閥門開啟，灌裝機的灌裝電機向定量容積腔內(nèi)灌裝膏體。
[0043]3)壓力變送器測試定量容積腔的進料管道內(nèi)的膏體的瞬時壓力，并且將測試到的壓力傳輸至控制單元，進行儲存。
[0044]4)控制單元根據(jù)壓力變送器監(jiān)測到的膏體的壓力，通過PID伺服控制器來控制灌裝機的灌裝電機的速度。
[0045]5)系統(tǒng)設(shè)置了重量測試裝置，用于測量定量容積腔灌裝膏體后的重量，重量測試裝置將測量到的產(chǎn)品重量反饋到控制單元中，控制單元處理重量參數(shù)，再次調(diào)節(jié)灌裝機的灌裝電機的速度，通過雙重檢測，更準確地控制灌裝機的灌裝容積。
[0046]6)所述壓力變送器測試到膏體每個灌裝循環(huán)的瞬時壓力分為四個階段，分別是:
[0047]第一階段壓力:膏體開始進入定量容積腔的瞬間，膏體由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)入流動狀態(tài)，根據(jù)流體力學(xué)的原理伯努利方程，此時的流體壓力有向下的傾向；
[0048]第二階段壓力:在膏體進入定體積容積腔過程中，膏體有一段平穩(wěn)流動的時間，此時的壓力比較平穩(wěn)，但根據(jù)流體力學(xué)的原理，此時的壓力參數(shù)平穩(wěn)但偏低；
[0049]第三階段壓力:在膏體停止流動瞬間，膏體在慣性作用下，必定會產(chǎn)生流體液擊作用，此時監(jiān)測到的壓力必定有向上的傾向；[0050]第四階段壓力:膏體在進料停止后就靜止了，此時壓力由儲料裝置儲料量決定；
[0051]壓力變送器將上述每個循環(huán)中四個階段的壓力參數(shù)傳輸?shù)娇刂茊卧Ω鱾€階段的壓力數(shù)據(jù)進行分段處理，針對四個階段的壓力數(shù)據(jù)分別來控制灌裝機的各個部位，從而達到準確控制灌裝的容積。
[0052]7)第一階段的壓力數(shù)據(jù)，根據(jù)流體力學(xué)原理:流體速度越大，壓力越小，所以該階段壓力參數(shù)反映的是膏狀產(chǎn)品的速度，如果壓力差超出了預(yù)先設(shè)定的值，則顯示產(chǎn)品內(nèi)可能會出現(xiàn)氣泡，此時應(yīng)該降低灌裝機灌裝電機的速度，以保證灌裝產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0053]8)第二階段的壓力數(shù)據(jù)，反映的是膏體的阻力，膏體的粘度高，流動內(nèi)阻力就大，而膏體的粘度跟溫度有一定的關(guān)系，因此可根據(jù)第二階段的壓力差來控制進料管道的溫度，如果第二階段的壓力參數(shù)偏低，表明阻力大，應(yīng)提高進料管道的溫度，可以加大恒溫管道內(nèi)熱水的流量，或者是提高恒溫管道內(nèi)熱水的溫度。
[0054]9)第三階段的壓力數(shù)據(jù)，反映的是灌裝機停止灌裝膏體的響應(yīng)速度，如果第三階段的壓力參數(shù)過高，表明灌裝機的閥門關(guān)閉時緩沖可能有故障，此時維修人員應(yīng)該要根據(jù)該參數(shù)檢查灌裝機的閥門工作狀況。
[0055]10)第四階段的壓力數(shù)據(jù)，此時膏體已靜止，如果壓力參數(shù)過低或過高，表示灌裝機的儲料裝置的儲料量不正常，控制單元可根據(jù)第四階段的壓力參數(shù)，來控制補料裝置是否需要向儲料裝置補充膏體或者停止補充膏體。
[0056]本實施例所述采用膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)及其控制方法的其它結(jié)構(gòu)參見現(xiàn)有技術(shù)。
[0057]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，故凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)，其特征在于:包括灌裝機、設(shè)置在進料管道上的壓力變送器和控制單元； 所述灌裝機包括儲料裝置和用于調(diào)節(jié)灌裝容量的機械調(diào)節(jié)機構(gòu)； 所述壓力變送器，用于測試膏體在進料管道內(nèi)的瞬時壓力，并將測試到的壓力數(shù)據(jù)反饋至控制單元； 所述控制單元接收到壓力變送器傳輸?shù)膲毫?shù)，對壓力參數(shù)進行處理，根據(jù)壓力數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)灌裝機的機械調(diào)節(jié)機構(gòu)，從而更準確地控制灌裝容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述進料管道內(nèi)設(shè)置有確保管道內(nèi)膏體粘度穩(wěn)定的恒溫管道，所述恒溫管道內(nèi)設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置，所述溫度調(diào)節(jié)裝置與控制單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)，其特征在于:膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)還設(shè)置有重量測試裝置，用于測試定量容積腔灌裝后的重量，所述重量測試裝置將測試到的產(chǎn)品重量反饋至控制單元，控制單元根據(jù)產(chǎn)品重量參數(shù)進一步對灌裝機的灌裝量進行調(diào)控。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述膏體灌裝中準確定量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述灌裝機的儲料裝置上設(shè)置有補料裝置，用于補充灌裝機的儲料裝置的膏體量，所述補料裝置與控制單元連接。
【文檔編號】B65B3/30GK203428057SQ201320545430
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】浦敏, 黃振華, 唐軍, 郭衛(wèi)華 申請人:立白日化有限公司