一种微型自动取样装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种液体取样设备,更具体地说，它涉及一种微型自动取样装置及其控制方法。

背景技术：

1、在液体反应的过程中，需要对液体进行取样，由于部分液体的化学性质较活跃，暴露于空气中容易挥发或与空气中的成分发生反应，且部分液体挥发后对人员的健康与环境有影响，导致取样过程中的准确性与安全性较差，同时目前的取样大多数靠人工操作，使得液体的取样工序繁琐，效率低，而且取样精度，全靠取样人的操作手法及经验，存在较大的误差，不能很好地满足人们的使用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动化程度高，操作简单，且取样过程的安全性高的一种微型自动取样装置及其控制方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种微型自动取样装置，包括取样管、八向阀、注射泵、废液瓶以及清洗瓶，所述八向阀与注射泵被配置为用于转移取样管内的样品，所述取样管、八向阀、注射泵、废液瓶以及清洗瓶之间设有用于通过液体的橡胶管，所述注射泵内部设有刻度线，用于测量取样液体的体积，且所述注射器内密封设置。

3、优选的，所述八向阀顶端设有8个液体通道，所述注射泵抽取通道与八向阀中心通道连接，用于抽取和释放液体，八向阀可以切换选择注射泵抽取液体的通道，也可以切换选择注射泵释放的通道。所述通道1为反应釜通道，所述反应釜通道用于抽取反应釜内的物料。所述通道2-4为取样通道，所述取样通道与取样管连接，反应釜液体通过通道1先经过注射泵抽取先到达注射泵中，再通过八向阀切换，切换置2-4其中之一通道释放置取样管中，实现取样任务。通道5为废液通道，用于排放废液，通道6为清洗液释放通道，用于存放使用后的清洗液，通道7为清洗液抽取通道，用于抽取清洗液，通道8闲置以扩充。

4、本发明进一步设置为：所述的通道2-8等长设置，所述橡胶管内部的参数体积的计算公式如下：

5、v＝r2×π×l

6、其中，v为软管内的参数体积，r为软管的内部半径，l为软管的长度，且所述反应釜与取样器的高度保持一致。

7、一种微型自动取样装置的取样方法，还包括plc模块，用于控制八向阀与注射泵抽取与释放液体；单片机，用于接收plc模块的，命令，并控制取样装置，所述取样方法包括以下步骤：

8、s1-1、plc模块发送取样指令，同时初始化八向阀通道与注射泵；

9、s1-2、设定反应釜的通道；

10、s1-3、逆时针运动步数，控制注射泵抽取体积溶剂；

11、s1-4、设定取样目标的通道；

12、s1-5、顺时针运动步数，同时计算循环的次数，若循环次数＝3，则跳至s1-6-1继续进行，若循环次数≤2，则跳至s1-6-2继续进行；

13、s1-6-1、控制注射泵释放取样的液体体积量，同时跳至s1-7；

14、s1-6-2、控制注射泵释放用于清洗软管的液体体积量，同时跳至s1-7；

15、s1-7、控制注射泵抽回管道内残留积液；

16、s1-8、设定反应釜的通道；

17、s1-9、控制注射泵排出液体回到反应釜；

18、s1-10、检测循环次数，若循环次数＝3次，则跳至s1-11继续进行，反之，则跳回s1-2重新进行；

19、s1-11、设定空气的通道；

20、s1-12、控制注射泵抽取空气；

21、s1-13、设定反应釜的通道；

22、s1-14、控制注射泵排出空气至反应釜，用于排出通道内部的积液；

23、s1-15、结束取样，同时进行恢复初始化的处理。

24、s1-16、管道指示灯指示亮红，管道取样完成，等待样品转移。

25、优选的，所述步骤s1的初始化八向阀通道为通道7，用于防止电机复位时将管道残留液体排入反应釜。

26、优选的，所述单片机为stm32f103vet6单片机。

27、一种微型自动取样装置的清洗方法，包括以下步骤：

28、s2-1、plc模块发出清洁指令，同时初始化八向阀通道与注射泵；

29、s2-2、设定清洁液的通道；

30、s2-3、逆时针运动步数，控制注射泵抽取清洁溶剂；

31、s2-4、设定取样目标的通道；

32、s2-5、顺时针运动步数，控制注射泵释放清洁溶剂；

33、s2-6、顺时针运动步数，控制注射泵抽回清洁溶剂；

34、s2-7、计算清洗次数，若清洗次数≥3次，则跳至s2-8继续进行，反之，则跳回s2-5重新进行；

35、s2-8、控制注射泵将清洁溶剂排回通道；

36、s2-9、控制注射泵排出剩余液体；

37、s2-10、设定空气的通道；

38、s2-11、顺时针运动步数，控制注射泵抽取空气；

39、s2-12、设定反应釜的通道；

40、s2-13、控制注射泵排出空气至反应釜，用于排出通道内部的积液；

41、s2-14、检测所有通道的清洗状况，若有未清洗的通道，则设定目标通道+1，同时跳至s2-1再次进行，反之，则结束清洗，同时进行恢复初始化的处理。

42、s1-15、管道指示灯指示亮绿，管道清洗完成，等待下一次取样。

43、优选的，在上述一种微型自动取样装置的控制方法内，所述的plc模块控制单片机的方法为寄存器操作，转而通过modbus-tcp的协议。

44、优选的，所述的清洗方法与取样方法还包括以下步骤：

45、判断是否收到急停命令，若收到急停命令，则plc模块控制取样装置停止当前步骤，同时控制取样装置复位。

46、通过采用上述技术方案，通过plc模块对单片机的控制，从而实现对于物料的抽取与释放，完成液体取样与装置的清洗，同时通过八向阀实现样品从反应釜到样品瓶的转移，八向阀的通道口的开合通过控制装置控制，操作简便，方便实现液体的转移，且通过注射泵作为转移样品的动力来源，实现对于液体转移的控制，提高了液体取样的效率，自动化程度高。

47、进一步的，为了提高取样毫升的精确度，通过将除通道1外的所有管道的长度保持一致，控制变量方便，同时注射泵内部密封设置，且保留了反应釜与注射泵之间的空气体积，保证了每次多抽取液体，反应釜到注射泵之间不进行液体的交换，提高了准确性，且所述反应釜与取样器的高度保持一致，防止反应釜与取样器之间存在的高度差，对于实际取样的体积产生影响。

48、同时，为了防止软管内部存在液体，通过设置两组情况来计算液体排出的体积量，情况1：存在液体，则实际排出体积量＝设定排出体积量；情况2：原先软管中不存在液体，则实际排出体积量＝设定排出体积量-软管残留体积量(由于液体吸附力被附着在管壁上的残留液体)，所述的计算公式如下：

49、v＝r 2×π×l-v

50、其中，v为软管内的参数体积，r为软管的内部半径，l为软管的长度,v为实际损失量。

51、例如，以500mm长度，2mm管内径四氟管，液体水，为例多次测得实际损失量约为1.768ml

52、进一步的通过八向阀与注射泵的配合，实现取样之前对于装置的清洗，防止了装置内残留的杂质与积液对液体的品质与体积产生影响，同时在清洗与取样的过程中检测急停命令，对于每个不同步骤的急停后都有不同的复位处理方式，大幅降低了溶剂的损失，降低了生产的成本。

技术特征：

1.一种微型自动取样装置，其特征在于，包括取样管、八向阀、注射泵、废液瓶以及清洗瓶，所述八向阀与注射泵被配置为用于转移取样管内的样品，所述取样管、八向阀、注射泵、废液瓶以及清洗瓶之间设有用于通过液体的四氟管，所述注射泵内部设有刻度线，用于测量取样液体的体积，且所述注射器内密封设置。

2.根据权利要求1所述的一种微型自动取样装置，其特征在于，所述八向阀顶端设有8个液体通道，所述注射泵抽取通道与八向阀中心通道连接，用于抽取和释放液体，八向阀可以切换选择注射泵抽取液体的通道，也可以切换选择注射泵释放的通道。所述通道1为反应釜通道，所述反应釜通道用于抽取反应釜内的物料。所述通道2-4为取样通道，所述取样通道与取样管连接，反应釜液体通过通道1先经过注射泵抽取先到达注射泵中，再通过八向阀切换，切换置2-4其中之一通道释放置取样管中，实现取样任务。通道5为废液通道，用于排放废液，通道6为清洗液释放通道，用于存放使用后的清洗液，通道7为清洗液抽取通道，用于抽取清洗液，通道8闲置以扩充。

3.根据权利要求2所述的一种微型自动取样装置，其特征在于，所述通道2-8等长设置，所述橡胶管内部的参数体积的计算公式如下：

4.一种根据权利要求1-3所述的微型自动取样装置的取样方法，其特征在于，还包括plc模块，用于控制八向阀与注射泵抽取与释放液体；单片机，用于接收plc模块的，命令，并控制取样装置，所述取样方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种微型自动取样装置的取样方法，其特征在于，所述步骤s1的初始化八向阀通道为通道7，用于防止电机复位时将管道残留液体排入反应釜。

6.根据权利要求4所述的一种微型自动取样装置，其特征在于，所述单片机为stm32f103vet6单片机。

7.一种根据权利要求1-3所述的微型自动取样装置的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求4或7所述的一种微型自动取样装置的控制方法，其特征在于，所述plc模块控制单片机的方法为寄存器操作，转而通过modbus-tcp的协议。

9.根据权利要求4或7所述的一种微型自动取样装置的控制方法，其特征在于，所述清洗方法与取样方法还包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种液体取样设备，旨在提供一种自动化程度高，操作简单，且取样过程的安全性高的微型自动取样装置及其控制方法，其技术方案要点是通过PLC模块对单片机的控制，从而实现对于物料的抽取与释放，完成液体取样与装置的清洗，同时通过八向阀实现样品从反应釜到样品瓶的转移，八向阀的通道口的开合通过控制装置控制，操作简便，方便实现液体的转移，且通过注射泵作为转移样品的动力来源，实现对于液体转移的控制，提高了液体取样的效率，自动化程度高，本发明适用于液体物料生产检测领域。

技术研发人员：陈超
受保护的技术使用者：台州道致科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23