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一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法

文档序号:6296479
一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,通过泄漏检测、堵塞检测、桶口检测、行程检测、防碰撞检测、桶沿检测、起始重量检测、位置检测、提头动作检测、失控冒料检测、气源压力检测、关盖检测、密封检测与压防盗盖检测,抛弃传统局部点检测泄漏的形式,严格控制多个泄漏点,通过在多个泄漏点设置不同的传感器,对多个泄漏点进行检测,做到无泄露、无冒料,使充料装置杜绝渗漏情况的发生,能够有效防止灌装过程中液体外泄,结构变得更安全。
【专利说明】一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种灌装用设备,具体的说涉及一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法。
【背景技术】
[0002]目前,在石油化工、医药、染料、油漆、食品等领域,对与空气接触就会发生氧化反应、容易挥发或者能够产生易燃、易爆、有毒气体的液态物料,其计量灌装设备一般采用各种密封圈进行密封,当充料装置频繁使用后会出现泄漏;同时由于信号干扰造成充料装置在包装容器桶外灌装,导致物料挥发或凝结在设备上造成污染;物料如果与空气中的氧气结合会发生板结,则会进一步损坏充料装置;在灌装结束关盖时如果关不严也会导致物料泄漏;如果渗出的物料挥发出有毒气体,则会泄露到空气中造成污染,损害人体健康或存在爆炸危险。

【发明内容】

[0003]本发明要解决的问题是针对以上问题,提供一种能够有效防止灌装过程中液体外泄的工业物联网及泄漏检测方法。
[0004]为解决上述问题,本发明所采用的技术方案是:一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,该方法包括以下步骤:
[0005]a、泄漏检测,通过安装在充料装置上的电容式接近传感器对液体的特殊性进行检测,如物料泄漏到另外一个检测腔内,被该电容式接近传感器检测到信号,则控制系统自动停机报警;
[0006]b、堵塞检测,在物料管线及充料装置上铺设电伴热,保持物料的温度,电伴热的一端安装有温度检测及温度控制装置,可实时将温度控制在设置的范围内,并将温度通过红外无线网传输到控制系统,若温度不符合设置温控条件则报警处理;
[0007]C、桶口检测,采用视觉传感器进行图像寻址定位包装容器桶的桶口,通过以太网将图像数据传输到控制系统,控制系统经过计算得出桶口的位置数据,然后将数据传送到实行机构,进行准确的行走定位;
[0008]d、行程检测,通过安装在自动灌装小车的行走电机负载轴端的旋转编码器脉冲计数确定小车行走电机的准确位置,从而保证灌装小车的行走电机带动充料装置到达准确的包装容器桶口位置,避免桶外泄漏;
[0009]e、防碰撞检测,在充料装置下降时,充料装置未进入包装容器桶口,落到桶面上,通过灌装秤的称重传感器将信号数据输送给控制系统,判定大于撞桶重量值,则充料装置自动升起,防止在桶面上灌装冒料的发生;
[0010]f.、桶沿检测,在充料装置上增加联锁装置,用磁感应接近传感器定位,随着充料装置下降,该联锁装置同时下降,如果充料装置下降到包装容器桶口内,则该联锁装置就会与桶沿进行接触,同时发出正确的信号给控制系统,确认充料装置不会在包装容器桶外灌装,避免了包装容器桶外物料的泄漏;
[0011]g、起始重量检测,在灌装系统起始灌装时,控制系统检测灌装重量是否满足正常起始灌装过程的重量变化,若不满足正常的重量变化,控制系统将充料装置的各个阀门关闭,防止灌装初始时由于某种原因引起的喷料、冒料;
[0012]h、位置检测,在充料装置灌装过程中,通过安装在驱动充料装置的实行器上的直线位移传感器间接的实时检测出充料装置在包装容器桶内的垂直位置;控制系统根据物料液位的上升来控制充料装置线性上升的位置,从而保证始终在包装容器桶内的液面下灌装,而不会在包装容器桶外灌装,防止容器外泄漏,同时确保充料装置不粘料;
[0013]1、提头动作检测,通过称重传感器检测检测的重量信号输送给控制系统,通过控制系统计算得出液体物料在包装容器桶中的液位位置,以控制充料装置随着液位位置的上升而线性上升,在实行线性提头时,联锁装置打开,磁感应接近传感器信号正常,实行线性提头动作,避免充料系统提出桶口引起的喷料;
[0014]j、失控冒料检测,利用称重传感器本身的信号输出来控制一路继电器,将该继电器的信号串连在控制系统输出阀门的控制信号回路上,同时也将该信号输入到控制系统,这样对于灌装称重计量采取了双重控制,从而杜绝了灌装失控冒料的发生;
[0015]k、气源压力检测,在气源管路上增加气源压力变送器,在低于要求的最低压力时变送器输出信号给控制系统,系统在气源压力消失前提前将阀门关闭到位,防止阀门关不严导致的泄漏和冒料情况的发生;
[0016]1、关盖检测,通过安装在关盖装置上的接近传感器来检测关盖爪旋转的角度是否达到关盖需要的数值,将关盖爪旋转检测每圈细分成20等分,则每分为18度,这样接近传感器检测信号计数计算出关盖爪的旋转角度,从而确认关盖的有效性;
[0017]再通过扭矩传感器来检测,控制系统根据扭矩传感器信号数据判断达到关盖要求的扭矩数值,并且角度检测也同时达到指标数值,这样就可以确认关盖已经关紧;
[0018]m、密封检测,采用真空压力变送器安装在压盖装置上,控制系统根据真空压力变送器的信号数据计算来对关盖的密封性能进行检测,真空吸盘下降罩在桶盖位置,开始吸真空,如果真空压力变送器在规定时间内输出的信号稳定在一个固定值,则判定桶盖已经关紧,可以压盖,否则判定桶盖泄漏,不能压盖,同时报警处理;
[0019]η、压防盗盖检测,采用直线位移传感器安装在驱动压盖装置的实行器上,间接的实时检测出压盖小车行走的准确性,如果检测出现偏差,则自动进行补偿,保证压防盗盖的准确性。
[0020]作为一种优化方案,在步骤e中,电机旋转I圈,编码器反馈2000个脉冲计数。
[0021]作为一种优化方案,在步骤h中,直线位移传感器的分辨率在0.2mm,响应时间在lms,输出4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0022]作为一种优化方案,在步骤i中,称重传感器连接到二次仪表通过RS485接口将重量信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0023]作为一种优化方案,在步骤I中,扭矩传感器输出4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0024]作为一种优化方案,在步骤m中,真空压力变送器输出4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0025]作为一种优化方案,在步骤η中,直线位移传感器的分辨率在0.064mm,响应时间在2.85ms,输出的4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0026]本发明采取以上技术方案,具有以下优点:本发明抛弃传统局部点检测泄漏的形式,严格控制多个泄漏点,通过在多个泄漏点设置不同的传感器,对多个泄漏点进行检测,做到无泄露、无冒料,使充料装置杜绝渗漏情况的发生,能够有效防止灌装过程中液体外泄,结构变得更安全。
[0027]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]图1为本发明中液体灌装过程防泄漏检测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0029]实施例:一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,如图1所示的,一个具体的检测过程,包括以下步骤:
[0030]a、泄漏检测,通过安装在充料装置上的电容式接近传感器对液体的特殊性进行检测,如物料泄漏到另外一个检测腔内,被该电容式接近传感器检测到信号,则控制系统自动停机报警;
[0031]b、堵塞检测,在物料管线及充料装置上铺设电伴热,保持物料的温度,电伴热的一端安装有温度检测及温度控制装置,可实时将温度控制在设置的范围内,并将温度通过红外无线网传输到控制系统,若温度不符合设置温控条件则报警处理;
[0032]C、桶口检测,采用视觉传感器进行图像寻址定位包装容器桶的桶口,通过以太网将图像数据传输到控制系统,控制系统经过计算得出桶口的位置数据,然后将数据传送到实行机构,进行准确的行走定位;
[0033]d、行程检测,通过安装在自动灌装小车的行走电机负载轴端的旋转编码器脉冲计数确定小车行走电机的准确位置,从而保证灌装小车的行走电机带动充料装置到达准确的包装容器桶口位置,避免桶外泄漏;
[0034]e、防碰撞检测,在充料装置下降时,充料装置未进入包装容器桶口,落到桶面上,通过灌装秤的称重传感器将信号数据输送给控制系统,判定大于撞桶重量值,则充料装置自动升起,防止在桶面上灌装冒料的发生;
[0035]f、桶沿检测,在充料装置上增加联锁装置,用磁感应接近传感器定位,随着充料装置下降,该联锁装置同时下降,如果充料装置下降到包装容器桶口内,则该联锁装置就会与桶沿进行接触,同时发出正确的信号给控制系统,确认充料装置不会在包装容器桶外灌装,避免了包装容器桶外物料的泄漏;
[0036]g、起始重量检测,在灌装系统起始灌装时,控制系统检测灌装重量是否满足正常起始灌装过程的重量变化,若不满足正常的重量变化,控制系统将充料装置的各个阀门关闭,防止灌装初始时由于某种原因引起的喷料、冒料;
[0037]h、位置检测,在充料装置灌装过程中,通过安装在驱动充料装置的实行器上的直线位移传感器间接的实时检测出充料装置在包装容器桶内的垂直位置;控制系统根据物料液位的上升来控制充料装置线性上升的位置,从而保证始终在包装容器桶内的液面下灌装,而不会在包装容器桶外灌装,防止容器外泄漏,同时确保充料装置不粘料;
[0038]1、提头动作检测,通过称重传感器检测检测的重量信号输送给控制系统,通过控制系统计算得出液体物料在包装容器桶中的液位位置,以控制充料装置随着液位位置的上升而线性上升,在实行线性提头时,联锁装置打开,磁感应接近传感器信号正常,实行线性提头动作,避免充料系统提出桶口引起的喷料;
[0039]j、失控冒料检测,在灌装即将结束时,因为控制系统在采集灌装计量秤的二次仪表输出通讯数据信号时,可能会因为信号干扰造成采集信号错误,从而使灌装时会失控冒料,利用称重传感器本身的信号输出来控制一路继电器,将该继电器的信号串连在控制系统输出阀门的控制信号回路上,同时也将该信号输入到控制系统,这样对于灌装称重计量采取了双重控制,从而杜绝了灌装失控冒料的发生;
[0040]k、气源压力检测,在整个充料系统灌装过程中,由于充料装置的实行机构是电控气动型,所以为了防止设备气源压力不足影响灌装过程中阀门的开关,在气源管路上增加气源压力变送器,在低于要求的最低压力时变送器输出信号给控制系统,系统在气源压力消失前提前将阀门关闭到位,防止阀门关不严导致的泄漏和冒料情况的发生;
[0041]1、关盖检测,通过安装在关盖装置上的接近传感器来检测关盖爪旋转的角度是否达到关盖需要的数值,将关盖爪旋转检测每圈细分成20等分,则每分为18度,这样接近传感器检测信号计数计算出关盖爪的旋转角度,从而确认关盖的有效性;
[0042]再通过扭矩传感器来检测,控制系统根据扭矩传感器信号数据判断达到关盖要求的扭矩数值,并且角度检测也同时达到指标数值,这样就可以确认关盖已经关紧;
[0043]m、密封检测,采用真空压力变送器安装在压盖装置上,控制系统根据真空压力变送器的信号数据计算来对关盖的密封性能进行检测,真空吸盘下降罩在桶盖位置,开始吸真空,如果真空压力变送器在规定时间内输出的信号稳定在一个固定值,则判定桶盖已经关紧,可以压盖,否则判定桶盖泄漏,不能压盖,同时报警处理;
[0044]η、压防盗盖检测,采用直线位移传感器安装在驱动压盖装置的实行器上,间接的实时检测出压盖小车行走的准确性,如果检测出现偏差,则自动进行补偿,保证压防盗盖的准确性。
[0045]在步骤e中,电机旋转I圈,编码器反馈2000个脉冲计数。
[0046]在步骤h中,直线位移传感器的分辨率在0.2mm,响应时间在lms,输出4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0047]在步骤i中,称重传感器连接到二次仪表通过RS485接口将重量信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0048]在步骤I中,扭矩传感器输出4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0049]在步骤m中,真空压力变送器输出4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0050]在步骤η中,直线位移传感器的分辨率在0.064mm,响应时间在2.85ms,输出的4?20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
[0051]以上通过充分利用传感器网的整体检测技术方法,使得各种传感器组成RS-485通讯联网系统(Sensor Net),将信息数据传输到各个单元控制系统(Slaver),然后将所有单元的控制系统(Slaver)通过以太网与主控制系统作为(Master)组成强大的网络控制系统,这里由主控制系统作为(Master)统一调度指挥,并且由主控制系统(Master)通过以太网连接到用户的DCS控制系统,用于信号数据采集、分析和处理。这套控制系统彻底杜绝了灌装设备的冒料、泄漏的发生,避免了灌装设备环境空气污染和爆炸性挥发气体的扩散危险,同时也保证了操作人员的健康和安全,并且由DCS系统实时监控管理。
[0052]当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本【技术领域】的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,其特征在于:该方法包括以下步骤: a、泄漏检测,通过安装在充料装置上的电容式接近传感器对液体的特殊性进行检测,如物料泄漏到另外一个检测腔内,被该电容式接近传感器检测到信号,则控制系统则自动停机报警; b、堵塞检测,在物料管线及充料装置上铺设电伴热,保持物料的温度,电伴热的一端安装有温度检测及温度控制装置,可实时将温度控制在设置的范围内,并将温度通过红外无线网传输到控制系统,若温度不符合设置温控条件则报警处理; C、桶口检测,采用视觉传感器进行图像寻址定位包装容器桶的桶口,通过以太网将图像数据传输到控制系统,控制系统经过计算得出桶口的位置数据,然后将数据传送到实行机构,进行准确的行走定位; d、行程检测,通过安装在自动灌装小车的行走电机负载轴端的旋转编码器脉冲计数确定小车行走电机的准确位置,从而保证灌装小车的行走电机带动充料装置到达准确的包装容器桶口位置,避免桶外泄漏; e、防碰撞检测,在 充料装置下降时,充料装置未进入包装容器桶口,落到桶面上,通过灌装秤的称重传感器将信号数据输送给控制系统,判定大于撞桶重量值,则充料装置自动升起,防止在桶面上灌装冒料的发生; f、桶沿检测,在充料装置上增加联锁装置,用磁感应接近传感器定位,随着充料装置下降,该联锁装置同时下降,如果充料装置下降到包装容器桶口内,则该联锁装置就会与桶沿进行接触,同时发出正确的信号给控制系统,确认充料装置不会在包装容器桶外灌装,避免了包装容器桶外物料的泄漏; g、起始重量检测,在灌装系统起始灌装时,控制系统检测灌装重量是否满足正常起始灌装过程的重量变化,若不满足正常的重量变化,控制系统将充料装置的各个阀门关闭,防止灌装初始时由于某种原因引起的喷料、冒料; h、位置检测,在充料装置灌装过程中,通过安装在驱动充料装置的实行器上的直线位移传感器间接的实时检测出充料装置在包装容器桶内的垂直位置;控制系统根据物料液位的上升来控制充料装置线性上升的位置,从而保证始终在包装容器桶内的液面下灌装,而不会在包装容器桶外灌装,防止容器外泄漏,同时确保充料装置不粘料; 1、提头动作检测,通过称重传感器检测检测的重量信号输送给控制系统,通过控制系统计算得出液体物料在包装容器桶中的液位位置,以控制充料装置随着液位位置的上升而线性上升,在实行线性提头时,联锁装置打开,磁感应接近传感器信号正常,实行线性提头动作,避免充料系统提出桶口引起的喷料; j、失控冒料检测,利用称重传感器本身的信号输出来控制一路继电器,将该继电器的信号串连在控制系统输出阀门的控制信号回路上,同时也将该信号输入到控制系统,这样对于灌装称重计量采取了双重控制,从而杜绝了灌装失控冒料的发生; k、气源压力检测,在气源管路上增加气源压力变送器,在低于要求的最低压力时变送器输出信号给控制系统,系统在气源压力消失前提前将阀门关闭到位,防止阀门关不严导致的泄漏和冒料情况的发生; 1、关盖检测,通过安装在关盖装置上的接近传感器来检测关盖爪旋转的角度是否达到关盖需要的数值,将关盖爪旋转检测每圈细分成20等分,则每分为18度,这样接近传感器检测信号计数计算出关盖爪的旋转角度,从而确认关盖的有效性; 再通过扭矩传感器来检测,控制系统根据扭矩传感器信号数据判断达到关盖要求的扭矩数值,并且角度检测也同时达到指标数值,这样就可以确认关盖已经关紧; m、密封检测,采用真空压力变送器安装在压盖装置上,控制系统根据真空压力变送器的信号数据计算来对关盖的密封性能进行检测,真空吸盘下降罩在桶盖位置,开始吸真空,如果真空压力变送器在规定时间内输出的信号稳定在一个固定值,则判定桶盖已经关紧,可以压盖,否则判定桶盖泄漏,不能压盖,同时报警处理; η、压防盗盖检测,采用直线位移传感器安装在驱动压盖装置的实行器上,间接的实时检测出压盖小车行走的准确性,如果检测出现偏差,则自动进行补偿,保证压防盗盖的准确性。
2.如权利要求1所述的一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,其特征在于:在步骤e中,电机旋转I圈,编码器反馈2000个脉冲计数。
3.如权利要求1所述的一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,其特征在于:在步骤h中,直线位移传感器的分辨率在0.2mm,响应时间在1ms,输出4~20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
4.如权利要求1所述的一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,其特征在于:在步骤i中, 称重传感器连接到二次仪表通过RS485接口将重量信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
5.如权利要求1所述的一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,其特征在于:在步骤I中,扭矩传感器输出4~20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
6.如权利要求1所述的一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,其特征在于:在步骤m中,真空压力变送器输出4~20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
7.如权利要求1所述的一种防灌装过程泄漏检测的工业物联网及泄漏检测方法,其特征在于:在步骤η中,直线位移传感器的分辨率在0.064mm,响应时间在2.85ms,输出的4~20mA信号给二次仪表,二次仪表通过RS485接口将信号数据以ModBus-RTU协议输出到控制系统。
【文档编号】G05B19/418GK103728929SQ201310436652
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】霍箭东, 蒋世财, 欧祥印, 康振国, 姜有锐, 孙德春, 姜洪斌 申请人:长春北方化工灌装设备有限企业
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