一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法

一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法

《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》是張彥峰於2010年1月19日申請的發明專利,該專利的申請號為2010100010378,公布號為CN101761468A,授權公布日為2010年6月30日,發明人是張彥峰。

《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》是通過新增觸摸控制模組、蠕動泵處理模組、液晶驅動模組、液晶觸控螢幕、測溫電路、通訊模組和PWM電路等硬體以及蠕動泵套用軟體的方式,並根據實際蠕動泵實際套用環境,通過大量實驗和總結,對2010年1月前已有蠕動泵進行了改進。如,通過提供自助引導操作方法,能夠指導一般用戶實現蠕動泵的參數設定操作過程;通過引入和利用MODBUS協定,實現蠕動泵集散控制功能;通過改進蠕動泵的散熱裝置,實現智慧型溫控作用等。採用上述方案的蠕動泵,具有操作簡單、快捷以及使用壽命長、可靠性高的優點。

2019年9月29日,《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》獲2018年河北省專利獎優秀獎。

(概述圖為《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》摘要附圖)

基本介紹

  • 中文名:一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法
  • 公布號:CN101761468A
  • 公布日:2010年6月30日
  • 申請號:2010100010378
  • 申請日:2010年1月19日
  • 申請人:張彥峰
  • 地址:河北省保定市朝陽南大街511號保定市宇人科技有限公司
  • 發明人:張彥峰
  • Int.Cl.:F04B43/12(2006.01)I、F04B49/06(2006.01)I、F04B49/00(2006.01)I、F04B53/08(2006.01)I、G05D23/19(2006.01)I
  • 代理機構:北京匯澤智慧財產權代理有限公司
  • 代理人:程殿軍
  • 類別:發明專利
專利背景,發明內容,發明專利,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

蠕動泵,又稱為軟管泵,是一種通過旋轉的滾柱使膠管蠕動來傳送液體或漿狀物料的新型工業用泵。蠕動泵工作時,被輸送的液體或漿狀物料只在膠管里流動,不與泵體的其他零件發生接觸,因而能夠避免被輸送液體或漿狀物料受泵體的污染,由於上述特點,蠕動泵被廣泛套用於製藥、食品、化工、造紙、陶瓷、採礦、冶金、廢水處理等行業,能夠用以輸送一些帶有敏感性的、或粘稠的、或強腐蝕性的、或具有磨削作用的、或對純度要求較高的以及含有一定顆粒狀物料的介質。
2010年1月前市場上的蠕動泵產品種類較多,在現場套用時大都需要更改參數設定以滿足實際需求,如,管徑選擇、轉速選擇、流量校正等,尤其是對精密蠕動泵進行操作時,參數的修改步驟過於繁瑣,對使用者有一定的專業性要求,而普通用戶又很難掌握,因此限制了蠕動泵的套用。在某些套用環境中,操作人員還需要在遠離蠕動泵的情況下進行遙控操作,2010年1月前的蠕動泵多採用線控操作方式實現,由於其操控方式簡單,還不能取代現場操作的地位。另外,支持集散控制功能的蠕動泵,還存在通訊協定兼容性差、客戶編程複雜等不足之處,也限制了蠕動泵在工業現場的集散控制場景下的套用。此外,蠕動泵的保護措施也不夠完善,譬如,由於套用環境的不確定性,當環境溫度過高或過低時,蠕動泵的散熱裝置長時間工作後會失效,從而造成蠕動泵永久性損壞的弊端,給用戶帶來巨大的經濟損失。蠕動泵的散熱裝置多採用恆壓供電方式,散熱效率較低、壽命較短,不利於節能,同時又降低了蠕動泵工作的可靠性。

發明內容

發明專利

《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》的主要目的在於提供一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法,通過增加或更改驅動器硬體和軟體的方式實現分裝功能和專家系統,增強蠕動泵的精確輸出控制能力、降低蠕動泵操作過程中參數設定的難度;並且通過改進蠕動泵的散熱裝置,實現蠕動泵對使用環境的自適應能力,以延長蠕動泵使用壽命和提高其工作的可靠性;以及實現蠕動泵在工業套用現場的集散控制。

技術方案

一種新型蠕動泵,包括觸摸控制模組、蠕動泵處理模組、液晶驅動模組、液晶觸控螢幕、脈衝寬度調製PWM驅動電路、測溫電路、輔助電路和PWM調速風扇;其中:觸摸控制模組,用於接收用戶通過液晶觸控螢幕發出的操作指令,對所述蠕動泵處理模組進行操作;蠕動泵處理模組,用於接收從觸摸控制模組發出的操作指令,對所述操作指令進行處理,並將處理結果通過液晶驅動模組將處理結果顯示在液晶顯示屏上;還用於運行支持PID算法的蠕動泵套用軟體;液晶驅動模組,用於接收蠕動泵處理模組對操作指令的處理結果信息,並驅動所述液晶觸控螢幕顯示所述結果信息;液晶觸控螢幕,用於作為所述觸摸控制模組的操作指令輸入界面,並用於顯示經蠕動泵處理模組處理後的結果信息;PWM驅動電路,用於接受所述微處理器的指令,對PWM調速風扇的轉速進行調節;測溫電路,用於監測所述蠕動泵內的溫度,並將溫度測試結果傳送給所述微處理器以通過PWM電路調節PWM調速風扇的轉速;所述輔助電路,用於跟蹤所述測溫電路,若溫度低於預設的下限值或高於預設上限值,通過人機界面顯示報警信息並發出報警音。
其中,所述蠕動泵處理模組進一步包括:微處理器、驅動程式、實時作業系統以及蠕動泵套用層軟體。
所述新型蠕動泵進一步包括通訊模組和用戶設備;其中,所述通訊模組,用於使用MODBUS協定,通過RS232或RS485接口連線用戶設備;所述用戶設備,通過所述通訊模組連線支持MODBUS協定的設備,包括PLC、上位機及人機界面。
所述新型蠕動泵進一步包括紅外收發模組,用於通過該模組對所述新型蠕動泵進行遙控操作。
所述觸摸控制模組採用ADS7843晶片;所述液晶驅動模組採用ST7781晶片,所述蠕動泵處理模組中還包括微處理器STM32F103VE晶片。
一種權利要求1所述新型蠕動泵的簡易分裝操作方法,其特徵在於,該簡易分裝操作過程包括:開機啟動蠕動泵,完成系統的初始化;
I:長按簡易分裝鍵,執行步驟II;或短按簡易分裝鍵,執行步驟II’;
II:根據液晶觸控螢幕上顯示的操作提示,選擇進入簡易分裝設定模式,執行步驟III;
II’:按照設定的時間長短或設定的脈衝數分裝所需液量,待系統傳輸完所需的液體量,則停止工作;
III:系統自動記錄時間或脈衝數,用戶能夠通過按動啟/停鍵啟動或停止連續輸送液體,向預先準備好的目標容器里輸送液體;同時,還能夠根據實際的輸出液量,通過按動加鍵或減鍵微量增加或降低輸送液體的流速,亦能夠反覆按動加鍵或減鍵進行微調,以微量增加輸送液體的流量或通過改變轉動方向來減少已輸送液體的液量,直至達到目標分裝量為止;
IV:調節至合適的流量,待完成定量輸出任務後,執行步驟V;
V:長按簡易分裝鍵,系統保存時間或脈衝數,然後退出簡易分裝設定模式;系統保存的時間或脈衝數數值,在系統掉電後仍能自動保持,此後再啟動簡易分裝鍵,系統還能夠按照設定的分裝量一次性完成定量輸送待輸送液體的分配。
一種權利要求1所述新型蠕動泵的自助引導操作方法,該方法包括如下步驟:
A、根據液晶觸控螢幕所顯示的內容,選擇蠕動泵泵頭;
B、輸入待傳輸液體的流量指標或/和輸入輸送液體所需的時間和液量多少的內容;
C、系統根據所輸入的流量指標、輸入時間和液量採用最優算法分析得出適用的軟管管徑,將軟管管徑顯示在液晶觸控螢幕上供用戶選擇;
D、待選定軟管管徑後,系統顯示待輸送流體類型信息供用戶選擇;
E、待用戶選定流體類型後,系統根據自身儲存的系統數據,進一步顯示所選軟管與待傳輸的流體的化學性質相容的軟管材質內容項供用戶選擇。
一種新型蠕動泵的智慧型溫控方法,該智慧型溫控方法包括:
當蠕動泵開機運行時,系統實時監測蠕動泵內環境溫度,若該溫度低於預設的溫度下限值,或高於溫度上限值時,系統發出告警音,並通過人機界面同步顯示告警信息,同時停止蠕動泵功率電路的工作;直至蠕動泵內環境溫度升高或降低而落入正常溫度範圍內後,再次啟動蠕動泵功率電路工作;
當蠕動泵工作在正常溫度範圍時,系統實時根據所監測到的溫度的高低,通過PID算法自動調整輸出PWM波形的占空比,以調節風扇轉速,從而將機箱內溫度穩定在合理範圍內。
一種新型蠕動泵的集散控制方法,其特徵在於,該方法包括:蠕動泵處理模組運行MODBUS協定,通過RS232或者RS485接口晶片連線可程式邏輯控制器PLC及上位機,將所述蠕動泵轉速、流量、灌裝液量、累計液量、累計次數、軟管工作時間、壓管次數、開機次數、蠕動泵運行時間、軟體版本號、運行方向、運行狀態、外控狀態作為參數輸入所述PLC進行統一編址,用戶通過上位機的人機界面對所連線的蠕動泵進行集中控制。
一種新型蠕動泵的流量校正方法,該方法包括:
a、開機啟動蠕動泵系統,待啟動系統後自動完成蠕動泵應用程式初始化,顯示人機互動界面;
b、根據所述界面提示,設定需校正的流量值點,進入流量校正狀態;
c、輸入流量值或時間值,並確認;
d、啟動測試過程,並將液體加入提前準備好的量具中;當輸送達到所設液量或時間時,系統停機或由使用者按停止鍵結束輸送,再查看量具中的液量,並通過液晶觸控螢幕輸入到1組~5組相應液量數據中;系統根據所輸入的1組~5組測試數據自動計算平均值,並將該平均值作為基準參考數據保存到存儲器中;
e、判斷是否輸入一組以上數據,如果是,則執行步驟f;否則,結束該次校正過程;
f、根據輸入的多組數據和每組數據的液量計算校正係數,並將計算得出的校正係數保存在存儲器中。

改善效果

《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》通過新增觸摸控制模組、液晶驅動模組和液晶觸控螢幕等硬體,配合相應的蠕動泵套用軟體,降低了蠕動泵使用時參數設定的難度;通過專家系統的嚮導功能,進一步將蠕動泵的設定智慧型化、簡單化,利於蠕動泵的使用和市場推廣。該蠕動泵的通過對蠕動泵內環境溫度的監控,根據溫度檢測值,使用微處理器控制PWM驅動電路和PWM調速風扇進行工作,使蠕動泵始終工作在安全的溫度範圍內,並進一步採用PID算法動態調整PWM調速風扇的轉速,既保護了蠕動泵的安全使用,又降低了能耗,同時,也提高了蠕動泵的使用壽命和工作可靠性。該發明蠕動泵通過引入MODBUS協定,通過使用PLC和RS232或RS485接口晶片連線上位機,通過PLC中設定並預存的蠕動泵參數進行編址,以此控制多台蠕動泵進行工作,實現該發明蠕動泵的集中控制功能。
另外,該發明蠕動泵通過使用改進的校正方法,能夠根據輸入的多組測試數據自動計算平均值,並計算得出校正係數,利用校正係數校準蠕動泵的輸送液量,提高蠕動泵的精度。

附圖說明

圖1為《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》新型蠕動泵人機互動作業系統結構示意圖;
圖2為該發明新型蠕動泵專家系統流程示意圖;
圖3為該發明新型蠕動泵簡易分裝操作流程示意圖;
圖4為圖1中所述蠕動泵智慧型溫控原理示意圖;
圖5為圖1中所述蠕動泵的MODBUS通訊原理示意圖;
圖6為該發明新型蠕動泵的校正軟體工作流程示意圖。

權利要求

1.一種蠕動泵的自助引導操作方法,該蠕動泵包括觸摸控制模組、蠕動泵處理模組、液晶驅動模組、液晶觸控螢幕、脈衝寬度調製驅動電路、測溫電路、輔助電路和脈衝寬度調製調速風扇;其中:觸摸控制模組,用於接收用戶通過液晶觸控螢幕發出的操作指令,對所述蠕動泵處理模組進行操作;蠕動泵處理模組,用於接收從觸摸控制模組發出的操作指令,對所述操作指令進行處理,並將處理結果通過液晶驅動模組將處理結果顯示在液晶觸控螢幕上;和還用於運行支持PID算法的蠕動泵套用軟體;液晶驅動模組,用於接收蠕動泵處理模組對操作指令的處理結果信息,並驅動所述液晶觸控螢幕顯示所述結果信息;液晶觸控螢幕,用於作為所述觸摸控制模組的操作指令輸入界面,並用於顯示經蠕動泵處理模組處理後的結果信息;脈衝寬度調製驅動電路,用於接受微處理器的指令,對脈衝寬度調製調速風扇的轉速進行調節;測溫電路,用於監測所述蠕動泵內的溫度,並將溫度測試結果傳送給所述微處理器以通過脈衝寬度調製驅動電路調節脈衝寬度調製調速風扇的轉速;所述輔助電路,用於跟蹤所述測溫電路,若溫度低於預設的下限值或高於預設上限值,通過人機界面顯示報警信息並發出報警音;其特徵在於,該方法包括如下步驟:
A、根據液晶觸控螢幕所顯示的內容,選擇蠕動泵泵頭;
B、輸入待傳輸液體的流量指標或/和輸入輸送液體所需的時間和液量多少的內容;
C、系統根據所輸入的流量指標、輸入時間和液量採用最優算法分析得出適用的軟管管徑,將軟管管徑顯示在液晶觸控螢幕上供用戶選擇;
D、待選定軟管管徑後,系統顯示待輸送流體類型信息供用戶選擇;
E、待用戶選定流體類型後,系統根據自身儲存的系統數據,進一步顯示所選軟管與待傳輸的流體的化學性質相容的軟管材質內容項供用戶選擇。
2.根據權利要求1所述蠕動泵的自助引導操作方法,其特徵在於,所述蠕動泵處理模組進一步包括:微處理器、驅動程式、實時作業系統以及蠕動泵套用層軟體。
3.根據權利要求1所述蠕動泵的自助引導操作方法,其特徵在於,所述蠕動泵進一步包括通訊模組和用戶設備;其中,所述通訊模組,用於使用MODBUS協定,並通過RS232或RS485接口連線用戶設備;所述用戶設備,通過所述通訊模組連線支持MODBUS協定的設備,包括PLC、上位機及人機界面。
4.根據權利要求1或3所述蠕動泵的自助引導操作方法,其特徵在於,所述蠕動泵進一步包括紅外收發模組,用於通過該模組對所述蠕動泵進行遙控操作。
5.根據權利要求1所述蠕動泵的自助引導操作方法,其特徵在於,所述觸摸控制模組採用ADS7843晶片;所述液晶驅動模組採用ST7781晶片;所述蠕動泵處理模組中採用微處理器STM32F103VE晶片。

實施方式

圖1為《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》新型蠕動泵人機互動系統結構示意圖,該蠕動泵採用真彩液晶觸控螢幕作為人機互動界面,相比2010年1月前已有按鍵或旋鈕式蠕動泵進行參數修改的方式,具有簡單、直觀、快捷的優點。通過觸控螢幕互動操作的方式,能使原來需要幾秒或幾十秒才能完成的參數設定,現在只需要2~3秒即可完成。如圖1所示,該發明蠕動泵的人機互動系統主要包括:蠕動泵處理模組100、觸摸控制模組110、液晶驅動模組120、液晶觸控螢幕130、脈衝寬度調製(PWM)驅動電路140、測溫電路150、輔助電路160、通訊模組170、用戶設備180及紅外收發模組190;其中,所述蠕動泵處理模組100進一步包括:微處理器101、驅動程式102、實時作業系統103和蠕動泵套用層軟體104。所述微處理器101可採用STM32F103VE晶片;所述觸摸控制模組110,可通過採用ADS7843晶片來實現;所述液晶驅動模組120可採用ST7781晶片進行設計;所述液晶觸控螢幕130可採用4線電阻觸控螢幕來實現。
所述蠕動泵處理模組100,用於接收觸摸控制模組110發出的操作指令,在實時作業系統103及微處理器101的作用下,對所述操作指令進行處理,並將處理結果通過液晶驅動模組120將處理結果顯示在液晶顯示屏130上。
所述觸摸控制模組110,用於接收用戶通過液晶觸控螢幕130發出的操作指令,對所述蠕動泵處理模組100進行操作。
所述液晶驅動模組120,用於接收蠕動泵處理模組100對操作指令的處理結果信息,並驅動所述液晶觸控螢幕130顯示所述結果信息。
所述液晶觸控螢幕130,用於作為所述觸摸控制模組110的操作指令輸入界面,並用於顯示經蠕動泵處理模組100處理後的結果信息。
所述PWM驅動電路140,用於接受所述微處理器101的指令,對PWM調速風扇141的轉速進行調節。
所述測溫電路150,用於監測所述蠕動泵內的溫度,並將溫度測試結果傳送給所述微處理器101,以便通過PWM電路140調節PWM調速風扇的轉速。
所述輔助電路160,用於跟蹤所述測溫電路150,若溫度低於預設的下限值或高於預設上限值,通過人機界面顯示報警信息並發出報警音。
所述通訊模組170,用於使用MODBUS協定,通過RS232或RS485接口連線用戶設備180。
所述用戶設備180,通過所述通訊模組170連線支持MODBUS協定的設備,包括PLC、上位機及人機界面。
所述紅外收發模組190,用於通過該模組對所述蠕動泵進行遙控操作。
這裡,《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》蠕動泵採用了高解析度真彩320×240像素的2.8寸或3.2寸液晶顯示屏,支持顯示彩色圖片、動態畫面及多種不同語種文字等內容,提高了顯示內容的信息量,操作界面友好。而2010年1月前已有精密蠕動泵一般採用單色漢字屏,只能顯示簡單圖形、符號和少量漢字。
其中,軟體層部分由蠕動泵套用層軟體104、實時作業系統103,觸控螢幕的驅動程式和液晶顯示驅動程式102等組成。當觸控螢幕在被觸摸時,觸摸點的數據被觸摸控制晶片ADS7843實時傳送至微處理器STM32F103VE,微處理器上的實時作業系統通過觸控螢幕驅動程式採集到觸摸點的數據,經過蠕動泵套用層軟體運算和處理,將數據經液晶顯示驅動程式送至液晶驅動晶片ST7781,液晶驅動晶片控制所述液晶觸控螢幕顯示被處理後的結果信息。
由於經過上述對硬體和軟體所做出的擴展或改進,能夠方便進行設定嚮導、運行和顯示專家系統等功能。
圖2為《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》新型蠕動泵專家系統流程示意圖,所述專家系統即智慧型操作引導系統及相應的自助引導操作方法,在研發該發明蠕動泵的過程中做了大量實驗,包括常溫常壓下,同種液體不同材質、不同管徑軟管流量曲線測定、不同材質軟管對各種化學液體相容性實驗等等,對實驗結果進行匯總和計算,最後將計算所得的數據存入微處理器STM32F103VE的快閃記憶體(Flash)中,這樣,當用戶通過設定嚮導輸入所需液體的流量、液量和時間等參數時,微處理器就會採用最優算法,顯示出系統推薦和可用的軟管指標,如管徑、轉速選擇等參數,並按優先權顯示在液晶觸控螢幕上;當用戶選定上述參數時,然後顯示待傳輸液體的成份等,系統微處理器可根據自身儲存的系統數據,顯示軟管材質。從而完成指導用戶進行軟管選擇的操作過程。如圖2所示,該流程包括如下步驟:
步驟201:用戶根據液晶觸控螢幕所顯示的內容,選擇合適的蠕動泵泵頭,然後執行步驟202或步驟202’。
步驟202:根據液晶觸控螢幕的提示,輸入待傳輸液體的流量指標,然後執行步驟203。
步驟202’:根據液晶觸控螢幕的提示,輸入待傳輸液體所需的時間和液量多少等內容,然後執行步驟203。
步驟203:蠕動泵處理模組接收到步驟202或步驟202’輸入的參數指標,根據輸入的參數指標查詢各種存儲的軟管流量數據,然後執行步驟204。
步驟204:蠕動泵處理模組的微處理器通過最優算法分析軟管流量數據,得到推薦的軟管管徑供用戶選擇。
步驟205:用戶選定軟管管徑,系統顯示供用戶選擇的流體類型,並執行步驟206。
步驟206:用戶選定待傳輸的流體類型,然後執行步驟207。
步驟207:系統根據自身儲存的系統數據,進一步顯示與所選擇軟管和待傳輸的流體的化學性質相容性的內容,然後執行步驟208。
步驟208:系統通過對所選擇軟管的材質和待傳輸的流體類型化學性質相容性進行分析,顯示推薦的軟管材質供用戶選擇。
這裡,所述該蠕動泵的專家系統,是參考了各種泵管特性,通過大量實驗總結出的選管及進行蠕動泵操作的嚮導性系統。能夠解決蠕動泵設定專業性較強、用戶不易掌握使用其方法的問題。即使是毫無使用經驗的用戶,也能在使用過程中不依賴專業人員指導,而按該嚮導功能進行操作即可輕鬆完成專業的設定操作,因此,節省了用戶熟悉產品的時間。
圖3為《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》新型蠕動泵簡易分裝操作流程示意圖,該發明蠕動泵能夠通過簡易分裝鍵、啟/停鍵、加鍵、減鍵這幾個鍵或其按鍵的組合操作,完成簡易分裝功能。所述簡易分裝鍵、啟/停鍵、加鍵、減鍵可通過控制電機或齒輪的轉速、轉動方向控制蠕動泵軟管中待輸送液體的流量,還可通過控制脈衝數的多少來解決流量控制問題。如圖3所示,該簡易分裝操作過程包括:
步驟300:開機啟動蠕動泵,完成系統的初始化。
步驟301:長按簡易分裝鍵(約3秒),執行步驟302。
步驟301’:短按簡易分裝鍵,執行步驟302’。
步驟302:根據液晶觸控螢幕上顯示的操作提示,選擇進入簡易分裝設定模式,執行步驟303。
步驟302’:按照設定的時間長短或設定的脈衝數分裝所需液量,待系統傳輸完所需的液體量,即停止工作。這樣,即完成了該次操作過程。
步驟303:系統自動記錄時間或脈衝數,用戶可通過按動啟/停鍵啟動或停止連續輸送液體,向預先準備好的目標容器里輸送液體。
同時,還可根據實際的輸出液量,通過按動加鍵或減鍵微量增加或降低輸送液體的流速,也可反覆按動加鍵或減鍵進行微調,以微量增加輸送液體的流量或通過改變轉動方向來減少已輸送液體的液量,直至達到目標分裝量為止。通過上述過程即手工操作過程,也可精確完成該傳輸液體的定量輸出任務。
步驟304:調節至合適的流量,待完成定量輸出任務後,執行步驟305。
步驟305:長按簡易分裝鍵(約3秒),系統保存時間或脈衝數,然後退出簡易分裝設定模式。
這裡,系統保存的時間或脈衝數數值,在系統掉電後仍能自動保持,此後再啟動簡易分裝鍵,即可按照設定的分裝量一次性完成定量輸送待輸送液體的分配。
該蠕動泵增加的簡易分裝功能,比市面上常見的蠕動泵單次定量分配功能的使用要簡單得多,其定量分配功能在某些套用中甚至可以代替量具進行使用。
圖4為圖1中所述蠕動泵智慧型溫控原理示意圖,如圖4所示,《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》蠕動泵的智慧型溫控系統即溫度自動調節控制系統,其硬體實施方式有兩種:其一,由微處理器STM32F103VE、脈衝寬度調製(PWM)驅動電路140和PWM調速風扇141構成;其二,由其他微處理器、測溫電路150、PWM驅動電路140和PWM調速風扇141構成。其軟體層面,由通過運用PID算法的蠕動泵套用軟體104、實時作業系統103和PWM驅動程式構成。
這裡,所述PID算法,是按偏差的比例(P)-積分(I)-微分(D)進行過程控制的一種控制方法。
如圖4所示,在蠕動泵開機後,系統實時監測蠕動泵內的環境溫度,如果溫度低於預設的最低下限值、或高於最高上限值時,系統發出告警音提示,並通過人機界面顯示告警信息,同時停止蠕動泵功率電路的工作,直至蠕動泵內環境溫度落入正常工作的溫度範圍內後,再次啟動功率電路工作,以此保護蠕動泵,使其始終工作在相對安全的溫度環境下。
蠕動泵在正常溫區內工作時,系統會實時地根據所監測到的溫度的高低,通過PID算法自動調整輸出PWM波形的占空比,從而達到調節風扇轉速的目的,能夠使風扇保持最低轉速,降低能耗、並使蠕動泵內的溫度保持在合理範圍內。
《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》蠕動泵能夠適應複雜的工作現場環境,通過使用溫度檢測報警功能,能夠避免蠕動泵工作溫度過高或過低,防止散熱裝置長時間工作後失效損壞蠕動泵。這裡,通過利用溫度檢測電路實時監測蠕動泵內部環境溫度,當溫度過高或過低,系統停止工作並報警,從而提高了蠕動泵的可靠性
由於蠕動泵工作環境溫度差異大,因此蠕動泵所需的散熱功率實際也會有不同,2010年1月前市場上的蠕動泵為了滿足儘可能廣範圍使用的要求,均採用全功率運行、散熱風扇採用恆壓供電方式,因而不可避免地造成耗能高、噪音大、降低蠕動泵的使用壽命等諸多問題。而該發明蠕動泵的智慧型散熱自動調節系統,能夠由微處理器根據環境工作溫度通過PID算法自動調節風扇供電電壓,使之處於最低功耗狀態,從而實現節省能源、降低工作噪音、並保護蠕動泵起到延長使用壽命的作用。
圖5為圖1所述蠕動泵的MODBUS通訊原理示意圖,利用所述MODBUS協定,能夠實現《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》蠕動泵的集散控制功能,如圖4所示,其硬體實施方式有兩種:其一、由微處理器STM32F103VE、RS232接口晶片組成;其二、由微處理器STM32F103VE、RS485接口晶片組成。軟體層由蠕動泵套用層軟體104、實時作業系統103、通訊接口晶片驅動程式和MODBUS協定組成。
這裡,所述RS232、RS485,均為美國電子工業協會(EIA,Electronic Industry Association)制定的串列通信物理接口標準;所述MODBUS協定是一種工業領域全球流行的協定,該協定支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485接口和乙太網設備,許多工業設備,包括可程式邏輯控制器(PLC,Programmable Logic Controller)、分散控制系統(DCS)、智慧型儀表等都使用MODBUS協定作為它們之間的通訊標準。
當《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》蠕動泵與PLC、人機界面或上位機連線後,硬體採用RS232或RS485接口,軟體層使用MODBUS通用協定,可以實現實時地對所有保持暫存器、輸入暫存器、線圈進行操作;如,蠕動泵轉速、流量、灌裝液量、灌裝次數、累計液量、累計次數、軟管工作時間、壓管次數、開機次數、蠕動泵運行時間、軟體版本號、運行方向、運行狀態、外控狀態等參數。該發明蠕動泵的系統支持對這些參數進行統一編址,客戶無須任何編程就可以和任何其他支持MODBUS協定的工業設備無縫連線,組成工業網路,進行集中控制。
另外,《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》蠕動泵還增加了紅外遙控功能。在某些特殊套用環境中,使用者需要遠離蠕動泵進行操作,而2010年1月前採用的線控操作方式又不夠方便,此時,可以通過紅外收發模組190與所微處理器101相連,以對蠕動泵進行遙控操作。該發明蠕動泵即可利用紅外裝置接收紅外遙控器發來的編碼,實現對蠕動泵的啟/停、正/反轉、全速、加/減速以及簡易分配等功能的操作。
圖6為《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》新型蠕動泵的校正軟體工作流程示意圖,如圖6所示,該校正過程包括:
步驟601:開機啟動蠕動泵系統,待啟動系統後自動完成蠕動泵應用程式初始化,顯示人機互動操作界面。
步驟602:設定需校正的流量值點,進入流量校正狀態,執行步驟603。
步驟603:輸入流量值或時間值,並確認,進入步驟604。
步驟604:點擊啟/停鍵進行測試,將液體加入提前準備好的量具中,當輸送達到所設液量或時間時,系統停機或由使用者按啟/停鍵結束輸送,再查看量具中的液量,並通過液晶觸控螢幕輸入到1組~5組相應液量數據中。
這裡,在測試過程中,系統根據輸入的1組~5組測試數據自動計算平均值,並將該平均值作為基準參考數據保存到存儲器中。
步驟605:判斷是否輸入一組以上數據,如果是,則執行步驟606;否則,結束該次校正過程。
步驟606:根據輸入的幾組數據和每組數據的液量計算校正係數,並將計算得出的校正係數保存在存儲器中。
2010年1月前已有的精密蠕動泵多採用多次實際測量的方式,由人工計算求得平均值後再輸入蠕動泵進行保存,無形中浪費了蠕動泵微處理器的功能。而《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》蠕動泵流量校正過程中,利用微處理器的自身資源,進行平均值計算,降低了操作難度,方便了用戶使用。

榮譽表彰

2019年9月29日,《一種新型蠕動泵及其操作、控制和校正方法》獲2018年河北省專利獎優秀獎。

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