阅读说明：本技术 一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法 (High-precision control method for weighing and filling liquid size valve ) 是由 陈珂 王宇 于 2019-03-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法。其包含三个步骤：步骤一为灌装预设参数获取与设置过程,用于预设首次灌装需设置的大阀阈值、小阀阈值、小阀补灌流速、大阀关断目标值等参数；步骤二为快速灌装过程,通过对大、小阀同时开启和基于预设大、小阀称重阈值的关停控制,满足称重灌装效率要求,同时根据大、小阀关闭后的称重稳态值与补灌流速,自动计算步骤三所需的补灌时长,并修正下次灌装过程小阀关停控制的称重阈值；步骤三为精确补灌过程,根据补灌时长单独控制小阀启停,以满足称重灌装精度要求,并自动校正补灌流速；该方法既可减小对称重采样硬件和滤波算法的依赖性,还可有效抑制冲击、空中飞料等干扰因素对灌装精度的影响。(The invention relates to a high-precision control method for weighing and filling a liquid size valve. It comprises three steps: the method comprises the steps of firstly, acquiring and setting filling preset parameters, wherein the filling preset parameters are used for presetting parameters such as a large valve threshold value, a small valve filling flow rate, a large valve shutoff target value and the like which need to be set during initial filling; step two is a rapid filling process, the requirement of weighing and filling efficiency is met by simultaneously opening the large valve and the small valve and controlling the closing based on the preset weighing threshold value of the large valve and the preset weighing threshold value of the small valve, meanwhile, the filling duration required by the step three is automatically calculated according to the weighing steady-state value and the filling flow speed after the large valve and the small valve are closed, and the weighing threshold value of the closing control of the small valve in the next filling process is corrected; step three, an accurate filling process is carried out, the small valve is independently controlled to be started and stopped according to the filling duration so as to meet the requirement of weighing and filling accuracy, and the filling flow rate is automatically corrected; the method can reduce the dependence of symmetric resampling hardware and a filtering algorithm, and can effectively inhibit the influence of interference factors such as impact and flying materials on the filling precision.)

一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法

技术领域

本发明属于液体定量灌装控制技术领域，特别涉及一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法。

背景技术

在某些工业灌装过程中，对灌装的速度和精度都有较高要求，而要同时兼顾灌装速度与精度也有些困难。其主要原因是对于液体灌装过程，其冲击、空中飞料、执行元件响应滞后时间等时变因素对灌装精度和速度影响显著，而这些影响因素混杂在一起且具有非线性和不确定性，难以用理论公式进行精确描述。现有技术和方法，大都只针对其中部分影响因素用物理公式进行定量分析，并且用提高硬件性能和采样速率的方式，不但增加成本也难以同时满足液体生产灌装过程中的灌装速度与灌装精度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，综合考虑冲击、落差、执行元件滞后时间等时变因素对灌装精度和速度影响，将灌装分为三个步骤，第一步测试获取首次灌装预设参数，第二步为快速灌装过程，第三步为精确补灌过程，并且在第二、三步中会根据灌装过程和结果数据自动调整小阀阈值和小阀补灌时长对下次灌装参数进行修正。

本发明一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，该方法包括如下步骤：

(1)步骤一为首次灌装预设参数获取与设置过程，包含对大阀流速Q₁、测试小阀流速Q₂、计算小阀补灌流速Q_b、计算小阀关断目标值M₂、计算小阀触发阈值G₂、计算大阀触发阈值G₁参数的获取与设置；单独开启大阀灌装T₁时长，获取T₁时长内的灌装量W_d，所述大阀流速Q₁设置为Q₁＝W_d/T₁；单独开启小阀灌装T₂时长，获取T₂时长内的灌装量W_x，所述大阀流速Q₂设置为Q₁＝W_x/T₂；设置瞬态测速时长Ts从最短控制周期T_k按整数倍T_k逐渐加长进行灌装，直到灌装结果重量波动值小于允波动量Ew，再以此测速时长Ts分别灌装n次，并记录各次灌装结果重量Wi，获取最短瞬态灌装时长Tws＝Ts，计算Tws时长下的平均灌装重量 Ws＝∑Wi/n；开启小阀，等待2Tws后关闭小阀，待称重值W稳定后，分别计算：小阀补灌流速：Q_b＝(W-Ws)/Tws；小阀关断目标值：M₂＝M-2×Ws；小阀关断触发阈值：G₂＝M-Q₂×T_d2；大阀关停触发阈值：G₁＝G₂-Q₁×T_d1；预设首次灌装参数：大阀关断阈值G₁，小阀关断阈值G₂，小阀关断目标重量M₂，小阀补灌流速Q_b，小阀瞬态稳定灌装最短时长Tws；

(2)步骤二为快速灌装过程：首先同时开启大、小阀进行快速灌装，满足称重灌装的效率要求；当灌装称重值W₁达到预设的大阀关停触发阈值G₁时则关停大阀，之后当灌装称重值W₂达到预设的小阀关停触发阈值G₂时则关停小阀，其小阀关停触发阈值G₂需大于大阀关停触发阈值G₁与大阀关停所引发的最大称重波动幅值ΔW₁：G₂＞G₁+ΔW₁，避免大阀关停带来的称重值波动影响到对小阀关停触发阈值G₂的触发比较判断；然后等待T_d2时长后读取称重稳态值W₂₂，T_d2需大于从小阀单独灌装关停到称重波动幅值ΔW₂小于等于预设的称重波动许可值ε₂的时长，以避免灌装冲击、振动、空中飞料等对称重稳态值读取带来的干扰影响，同时还可减弱动态称重控制过程对称重采样速率和滤波算法效能的依赖，确保步骤二灌装称重控制的精准性；然后根据补灌流速Q_b、灌装目标重量M、步骤一实际灌装量的稳态值W₁₂，计算步骤二所需的补灌时长：T_b＝(M-W₂₂)/Q_b，并根据本次小阀关停触发阈值G₂、步骤二的期望灌装重量M₂、步骤二实际灌装量的稳态值W₂₂，对下次灌装过程小阀关停触发阈值G₂进行修正计算：G₂＝G₂+M₂-W₂₂。

(3)步骤三为精确补灌过程，在步骤二的补灌时长T_b计算完成后单独开启小阀，进行时长为T_b的计时持续精确补灌，计时结束关停小阀；然后等待T_d2时长后读取称重稳态值W₂₃即为本次实际灌装量，等待时长T_d2需大于从小阀单独灌装关停到称重波动幅值ΔW₃小于等于预设的称重波动许可值ε₂的时长，以避免灌装冲击、振动、空中飞料等对称重稳态值读取带来的干扰影响，确保补灌流速Q_b的校正精度；如果本次补灌时长T_b大于小阀最短瞬态时长Tws,则计算校正补灌流速Q_b＝(W₂₃-W₂₂)/T_b。

所述步骤一仅在首次灌装执行一次，之后的每次灌装仅执行步骤二和步骤三。

附图说明

图1为一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法的总体流程。

图2为大阀测速流程，图3为小阀测速流程，图4为灌装预设参数获取流程。

图5为一种液体大小阀称重灌装高精度控制系统的操作界面。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的优选实施例进行详细地描述。本发明一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，该方法包括如下步骤：

(1)步骤一为首次灌装预设参数获取与设置过程，包含对大阀流速Q₁、测试小阀流速Q₂、计算小阀补灌流速Q_b、计算小阀关断目标值M₂、计算小阀触发阈值G₂、计算大阀触发阈值G₁参数的获取与设置；单独开启大阀灌装T₁时长，获取T₁时长内的灌装量W_d，所述大阀流速Q₁设置为Q₁＝W_d/T₁；单独开启小阀灌装T₂时长，获取T₂时长内的灌装量W_x，所述大阀流速Q₂设置为Q₁＝W_x/T₂；设置瞬态测速时长Ts从最短控制周期T_k按整数倍T_k逐渐加长进行灌装，直到灌装结果重量波动值小于允波动量Ew，再以此测速时长Ts分别灌装n次，并记录各次灌装结果重量Wi，获取最短瞬态灌装时长Tws＝Ts，计算Tws时长下的平均灌装重量 Ws＝∑Wi/n；开启小阀，等待2Tws后关闭小阀，待称重值W稳定后，分别计算：小阀补灌流速：Q_b＝(W-Ws)/Tws；小阀关断目标值：M₂＝M-2×Ws；小阀关断触发阈值：G₂＝M-Q₂×T_d2；大阀关停触发阈值：G₁＝G₂-Q₁×T_d1；预设首次灌装参数：大阀关断阈值G₁，小阀关断阈值G₂，小阀关断目标重量M₂，小阀补灌流速Q_b，小阀瞬态稳定灌装最短时长Tws。

(2)步骤二为快速灌装过程：首先同时开启大、小阀进行快速灌装，满足称重灌装的效率要求；当灌装称重值W₁达到预设的大阀关停触发阈值G₁时则关停大阀，之后当灌装称重值W₂达到预设的小阀关停触发阈值G₂时则关停小阀，其小阀关停触发阈值G₂需大于大阀关停触发阈值G₁与大阀关停所引发的最大称重波动幅值ΔW₁：G₂＞G₁+ΔW₁，避免大阀关停带来的称重值波动影响到对小阀关停触发阈值G₂的触发比较判断；然后等待T_d2时长后读取称重稳态值W₂₂，T_d2需大于从小阀单独灌装关停到称重波动幅值ΔW₂小于等于预设的称重波动许可值ε₂的时长，以避免灌装冲击、振动、空中飞料等对称重稳态值读取带来的干扰影响，同时还可减弱动态称重控制过程对称重采样速率和滤波算法效能的依赖，确保步骤二灌装称重控制的精准性；然后根据补灌流速Q_b、灌装目标重量M、步骤一实际灌装量的稳态值W₁₂，计算步骤二所需的补灌时长：T_b＝(M-W₂₂)/Q_b，并根据本次小阀关停触发阈值G₂、步骤二的期望灌装重量M₂、步骤二实际灌装量的稳态值W₂₂，对下次灌装过程小阀关停触发阈值G₂进行修正计算：G₂＝G₂+M₂-W₂₂。

(3)步骤三为精确补灌过程，在步骤二的补灌时长T_b计算完成后单独开启小阀，进行时长为T_b的计时持续精确补灌，计时结束关停小阀；然后等待T_d2时长后读取称重稳态值W₂₃即为本次实际灌装量，等待时长T_d2需大于从小阀单独灌装关停到称重波动幅值ΔW₃小于等于预设的称重波动许可值ε₂的时长，以避免灌装冲击、振动、空中飞料等对称重稳态值读取带来的干扰影响，确保补灌流速Q_b的校正精度；如果本次补灌时长T_b大于小阀最短瞬态时长Tws,则计算校正补灌流速Q_b＝(W₂₃-W₂₂)/T_b。

所述步骤一仅在首次灌装执行一次，之后的每次灌装仅执行步骤二和步骤三。

以上仅为本发明的较佳实施例和应用示例。凡依本发明申请范围所做的等价变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。