发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于液氧流量调节自动流程控制及其保护方法，能够通过程序实现增压管路的多项可选、自动增压、步幅可控、实时判断、阀门保护措施到位，可节省操作时间、提高操作效率、简便智能，为液氧增压系统提供了保障。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种基于液氧流量调节自动流程控制系统，包括：阀门及传感器；所述阀门和传感器分别安装在液氧供应系统的氮气源与液氧罐之间的增压管路上，所述阀门包括：定压阀和增压断流阀；所述传感器包括：压力传感器A和压力传感器C；所述定压阀位于氮气源所在侧，增压断流阀位于液氧罐所在侧；所述压力传感器A位于定压阀和增压断流阀之间，压力传感器C位于增压断流阀与液氧罐之间；所述定压阀用于控制增压管路内的压力为设定值，所述增压断流阀用于控制增压管路内介质的流量；所述压力传感器用于检测所述增压管路内的压力；

还包括：上位机和下位机；

所述上位机与下位机之间进行数据交换；

所述下位机分别与阀门和传感器电气连接，以进行数据传输和控制；

其中，所述上位机用于实现人机交换，上位机的控制单元设有定压阀自动流程操作软件，所述软件的操作界面设有功能按钮，所述功能按钮包括：增压管路选择、增压开始、增压设定值输入框、增压停止及增压超时报警；当操作人员通过所述软件的操作界面选择功能按钮时，所述控制单元将所述功能按钮对应的控制指令发送给下位机；

所述下位机包括：PLC、电源模块、通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块；

所述电源模块用于给PLC供电；

所述通讯模块的一端通过工业以太网与所述上位机进行数据传输，另一端与PLC进行数据传输，进而实现PLC与上位机的数据交换；

所述PLC内存储有控制程序，所述PLC用于通过数字量输入模块和模拟量输入模块采集并储存阀门和传感器的反馈参数，所述反馈参数包括：增压断流阀的开关限位信号和传感器的压力数据，并将所述反馈参数发送给上位机，在上位机的定压阀自动流程操作软件的操作界面进行显示；所述PLC还用于接收上位机的控制指令，并通过数字量输出模块和模拟量输出模块控制增压断流阀的开关及定压阀的开度；所述PLC还用于对液氧供应系统的增压操作流程进行设置，即设置各个阀门的动作顺序、时间间隔及对阀门和传感器的反馈参数做出对应的动作处理。

进一步的，所述数字量输入模块用于采集增压断流阀的开关限位信号，并发送给PLC；

所述数字量输出模块用于接收PLC的控制信号，并控制增压断流阀的开关；

所述模拟量输入模块用于采集传感器的压力和温度数据，并发送给PLC；

所述模拟量输出模块用于接收PLC的控制信号，并控制定压阀的开度。

进一步的，还包括压力传感器B，压力传感器B位于定压阀与氮气源之间。

进一步的，还包括温度传感器，所述温度传感器位于增压断流阀与液氧罐之间；所述温度传感器用于测量增压管路内的温度。

一种基于液氧流量调节自动流程控制系统的保护方法，该方法基于所述的一种基于液氧流量调节自动流程控制系统，所述保护方法的具体步骤如下：

步骤1，操作人员在上位机的定压阀自动流程操作软件的操作界面上进行操作，通过增压管路选择的功能按钮选择对应的增压管路；

步骤2，操作人员通过增压设定值输入框的功能按钮输入增压目标值；所述上位机根据将所述增压目标值发送给下位机的PLC中，所述PLC对所述定压阀进行设置，将定压阀的压力设为增压目标值，同时将定压阀的增压步长设为步长设定值；

步骤3，操作人员通过增压开始的功能按钮启动自动增压程序；所述上位机将增压开始的控制指令发送给下位机的PLC中，所述PLC控制定压阀和增压断流阀打开，并控制定压阀的压力按照每设定时长A增加一个步长设定值来增压，直到与所述增压目标值相等；使得氮气源的氮气通过增压管路进入到液氧罐中，将液氧罐的压力增加至设定值，并在液氧罐的增压过程中，通过PLC采集传感器所在增压管路的测点处的压力和温度数据，并根据所述压力和温度数据判断定压阀的压力是否调节到位；具体判断流程如下：

(1)所述PLC实时判断所述压力传感器A所测得的压力是否超过定压阀的增压目标值，若超过，则关闭增压断流阀，中止对液氧罐的增压；若未超过，则继续保持增压断流阀处于打开状态；

(2)所述PLC实时判断所述压力传感器C所测得的压力与所述压力传感器A所测得的压力之差是否在设定范围内，若在设定范围内，则继续保持增压断流阀处于打开状态；若不在设定范围内，则关闭所述增压断流阀，中止对液氧罐的增压；

(3)令定压阀的增压目标值为M，定压阀的步长设定值为L，定压阀的初始压力为P，则定压阀的第一个设定时长A增压后的压力设定值为P+L，第二次设定时长A增压后的压力设定值为P+2L，第三次设定时长A增压后的压力设定值为P+3L，…，最后一次设定时长A增压后的压力设定值为P+nL，且与增压目标值M相等；

所述PLC每设定时长A进行一次判断，判断所述压力传感器A所测得的压力与当前对应的压力设定值之差是否小于或等于步长设定值为L；

若小于或等于步长设定值为L，表示定压阀增压正常，则PLC自动给定压阀设定下一个设定时长A增压后的压力设定值，直到定压阀的压力设定值与增压目标值M相等；

若大于步长设定值为L，表示定压阀工作不正常；若设定时长B后，压力传感器A所测得的压力仍未小于或等于步长设定值为L，则上位机的定压阀自动流程操作软件的操作界面上的增压超时报警的功能按钮会提示增压超时，并关闭所述增压断流阀，中止对液氧罐的增压，同时检查定压阀及增压管路；若设定时长B后，压力传感器A所测得的压力小于或等于步长设定值为L，表示定压阀逐步增压到了当前对应的压力设定值，则PLC自动给定压阀设定下一个设定时长A增压后的压力设定值，直到定压阀的压力设定值与增压目标值M相等；

(4)当定压阀的压力设定值与增压目标值相等后，PLC通过压力传感器C所测得的压力判断液氧罐的压力是否满足设定值，若满足，表示自动增压程序执行完成，上位机的定压阀自动流程操作软件的操作界面上的增压停止的功能按钮会提示自动增压结束。

进一步的，操作人员通过定压阀自动流程操作软件的操作界面上的增压停止的功能按钮可随时停止自动增压程序。

进一步的，操作人员根据液氧罐的增压情况干预增压过程，即在增压过程中，可通过PLC对阀门进行操作，中止自动增压程序，且保持未操作阀门状态，即定压阀常开，增压断流阀常闭。

进一步的，所述上位机的定压阀自动流程操作软件的操作界面上的增压设定值输入框可手动设置，即每设定时长A后手动输入定压阀的压力设定值，直到与增压目标值相等。

有益效果：(1)本发明通过上位机内的定压阀自动流程操作软件进行配置，设置参数、触发指令，接受反馈信号，实时显示相应增压参数；下位机接受指令，执行相应功能模块程序，在增压过程中保护程序实时监测，及时反馈信号；实现了液氧流量调节的自动化、智能化、简捷化的人机交互，运行稳定，能够很好完成液氧系统的增压供给任务，既满足了定压阀的逻辑控制，又为全系统试验提供了充分的保障。

(2)本发明的上位机能够发出指令、接受反馈，能够灵活配置增压路、及增压目标压力，实时显示对应测点数值、阀门状态，增压过程一目了然，操作方便、简捷；同时保留手动操作功能，同时与自动增压程序互相独立，互不干扰，且能根据操作情况切换。

(3)本发明的PLC能够完成控制指令的上传下达，数据的传输，对阀门的反馈信号(即阀门的开关限位信号)进行处理，对传感器发出的温度、压力等参数进行记录；当任意一个反馈参数达到设定值时，PLC对液氧供应系统进行保护的动作，保护液氧系统安全，若出现异常情况，会优先启动保护程序，执行相应的工艺操作，降低增压系统运行风险。