專利名稱：糖液錘度和純度自動測量裝置及其測量方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明 涉及一種工業(yè)生產(chǎn)用的測量裝置及其測量方法，尤其是制糖工業(yè)中糖液錘度和純度自動測量裝置及其測量方法。
背景技術(shù)：
在制糖工業(yè)生產(chǎn)中，糖液的錘度和純度的測量，既是對制糖生產(chǎn)過程各工序結(jié)果的檢驗，又是控制生產(chǎn)操作的主要依據(jù)。其中，錘度表示糖液含糖的濃度，純度是表示糖液中的蔗糖含量；糖液錘度和純度以及其制成品的純度測量在制糖工業(yè)中有著非常重要的意義。目前糖液錘度、純度以及其制成品的純度測量還停留于手工檢測手段，還沒有一種快速測量或在線測量設備，人工測量流程為檢驗員從各檢測點采樣回到化驗室后，將高濃度糖液及糖制品首先按要求用天平稱取一定重量的糖液或糖制品和相應重量的蒸餾水，算出糖水比例或倍數(shù)，然后糖水混合攪拌均勻，形成低濃度糖液，倒入量筒或其它容器，用玻璃錘度計或折光儀測量錘度和溫度，然后取少些低濃度糖液，用旋光儀測量旋光度，最后通過人工計算得出原糖液錘度和純度值，再將測量值記錄在案及交給有關(guān)操作人員。整過操作過程非常耗時繁瑣，對生產(chǎn)過程實時性沒有多大指導作用。隨著制糖工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在非常迫切需要能在線或快速糖液及糖制品多項指標的測量裝置，可以在短時間內(nèi)了解糖的多項指標，以便及時調(diào)整操作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種糖液錘度和純度自動測量裝置及其測量方法，它可自動快速檢測糖液的錘度和純度，以及糖制品的純度。一種糖液錘度和純度自動測量裝置，包括觸摸屏和PLC，其特征在于
還包括樣品稀釋裝置、錘度檢測器和旋光度檢測器，其中，樣品稀釋裝置稀釋的糖液通過排料管道引入錘度檢測器的檢測容器中；旋光度檢測器的起偏器與檢偏器，分別設置在錘度檢測器檢測容器對應兩側(cè)玻璃透鏡的外側(cè)；
樣品稀釋裝置、錘度檢測器和旋光度檢測器由PLC控制，并將檢測數(shù)據(jù)輸送給PLC處理，相關(guān)數(shù)據(jù)在觸摸屏上顯示。其中，PLC是Programmable logic Controller的縮寫，中文意思為可編程控制器。所述的樣品稀釋裝置包括進料漏斗、攪拌器及其驅(qū)動電機、排料閥、控制閥門升降的電機、稀釋容器、稀釋重量傳感器；其中，進料漏斗下端與稀釋容器相通；攪拌器設置于稀釋容器內(nèi)；稀釋容器下面連通排料管；稀釋重量傳感器固定在稀釋容器的下面。所述的錘度檢測器包括錘度重量傳感器、固定頭、連接桿、錘度檢測容器、溢流管、浮體、溫度傳感器和排出管；其中，浮體設在錘度檢測容器內(nèi)，連接桿下端與浮體連接，上端與固定有錘度重量傳感器的固定頭套接；錘度檢測容器一側(cè)上端設置有溢流管，下面連通有設置了排出閥的排出管，排出管上還設置有溫度傳感器。
所述的旋光度檢測器包括光源、起偏器、檢偏器和光電接收器；其中檢偏器受伺服電機控制；光源和起偏器與檢偏器和光電接收器，分別設置在錘度檢測器檢測容器對應兩側(cè)玻璃透鏡的外側(cè)，檢偏器下面設置有伺服電機。一種利用糖液錘度和純度自動測量裝置測量糖液錘度和純度的方法，其特征在于包括以下步驟
(1)編制程序，在PLC中編制測量糖液錘度和純度相應的運算和操作控制程序；
(2)糖液稀釋，按PLC指令稱量樣品稀釋裝置的毛重并存儲數(shù)據(jù)，用定量容器在稀釋容器中加入定重量的水，稱量水的重量后存儲數(shù)據(jù)，加入糖液并稱量后 存儲數(shù)據(jù)，PLC控制系統(tǒng)測算水和糖的混合比例并存儲數(shù)據(jù)，攪均混合糖液；
(3)稀釋糖液錘度和溫度的測量，將樣品稀釋裝置攪均的糖液注入到錘度檢測容器中，通過錘度檢測器的錘度重量傳感器和溫度傳感器完成稀釋糖液的錘度測量和溫度測量，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳給PLC ；
(4)稀釋糖液旋光度的測量，利用分別設置在錘度檢測容器對應兩側(cè)玻璃透鏡外側(cè)的旋光度檢測器，完成對錘度檢測容器中稀釋糖液的旋光度測量，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳給PLC，PLC利用旋光度傳來的數(shù)據(jù)計算糖液的純度；
(5)結(jié)果顯示，通過PLC的綜合運算，得出原糖液錘度和純度標準值，并在觸摸屏中顯
/Jn ο所述測量糖液錘度和純度方法的步驟(3)包括
將樣品稀釋裝置中的糖液通過排料管道排空，并引入至錘度檢測容器中，多余的糖液從溢流管中排出；
采集重量值，錘度重量傳感器將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至PLC，PLC用預先根據(jù)《糖液錘度和密度比照表》建立好的數(shù)學模型計算出相應的錘度值；
采集溫度值，錘度溫度傳感器將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至PLC，PLC自動根據(jù)《糖液錘度溫度補償表》進行溫度補償錘度值，得出稀釋糖液的標準錘度值。所述測量糖液錘度和純度方法的步驟(4)包括
旋光度檢測器光源一直保持通電狀態(tài)，光源發(fā)出的光線經(jīng)過起偏器產(chǎn)生偏振光，偏振光通過錘度檢測容器一側(cè)上的玻璃透鏡，透過檢測容器內(nèi)的糖液從另一側(cè)的玻璃透鏡和檢偏器射入光電接收器而產(chǎn)生光電信號，光電信號經(jīng)光電放大器放大轉(zhuǎn)換成電信號，并輸送給PLC，PLC發(fā)出指令，通過伺服電機把起偏器和檢偏器的光軸面調(diào)制成相互直交，光電信號為最低數(shù)值，相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在PLC中；
通過PLC指令打開排料閥門，排空檢測容器內(nèi)的糖液，偏振光線透過排空的檢測容器，起偏器和檢偏器的光軸面不再相互直交，有部分光進入光電接收器，光電接收器將測到的光信號傳輸至PLC ； PLC通過伺服電機轉(zhuǎn)動調(diào)整檢偏器，找出最低的光電信號數(shù)值，伺服電機所轉(zhuǎn)動的角度就為糖液旋光角，PLC根據(jù)預先設定的運算程序，得出起偏器轉(zhuǎn)動的角度=糖液旋光度，再根據(jù)糖液旋光度計算稀釋糖液的純度。綜上所述，通過測量糖和水比例、稀糖液的錘度和純度測量結(jié)果，PLC計算出原糖液的錘度和純度值或制品純度值，并在觸摸屏上呈現(xiàn)。上述的糖液錘度和純度自動測量裝置及測量方法，可以快速檢測糖液的錘度和純度以及糖制品的純度，使操作人員能夠快速、準確、全面地掌握糖液的錘度和純度變化，及時調(diào)整相應的操作，從而提升了糖液的品質(zhì)，同時，將PLC引入至測量裝置中，實現(xiàn)了自動化檢測操作，較之傳統(tǒng)人工檢測的方法，安全可靠，操作方便，大大縮短了檢測的時間，提高了工作效率及測量的準確度。
圖I是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意 圖2是樣品稀釋裝置與錘度檢測器的組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，PLC1，觸摸屏2，樣品稀釋裝置3，檢測器4，排料管道5，排料閥6，閥桿7，閥門電機8，攪拌電機9，進料漏斗10，攪拌器11，稀釋容器12，固定連接板13，稀釋重量傳感器14 ;排空閥門15，溫度傳感器16，浮體17，光源18，起偏器19，溢流管20，錘度重量傳感器21、固定頭22、連接桿23、檢偏器24，光電接收器25，伺服電機26，檢測容器27，排空管28，玻璃透鏡29。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步說明
圖I所示，是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明的糖液錘度和純度自動測量裝置主要由PLC1、觸摸屏2、樣品稀釋裝置3和包括錘度檢測器旋光度檢測器構(gòu)成的檢測器4組成，PLCl通過相關(guān)連線與觸摸屏2、樣品稀釋裝置3和檢測器4電連接。操作人員通過觸摸屏2向PLCl發(fā)出指令，PLCl即可自動控制樣品稀釋裝置3、檢測器4的操作，并接收樣品稀釋裝置3、錘度和純度檢測器4反饋的檢測數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)進行處理，將處理或計算結(jié)果在觸摸屏2上顯示出來。圖2所示，右上方是樣品稀釋裝置3的結(jié)構(gòu)示意圖，樣品稀釋裝置3包括排料管道5，排料閥6，閥桿7，閥門電機8，攪拌電機9，進料漏斗IO，攪拌器11，稀釋容器12，固定連接板13，稀釋重量傳感器14 ;其中，進料漏斗10下端與稀釋容器12相通；攪拌器11設置于稀釋容器12內(nèi)；稀釋容器12下面連通有設置了排料閥門6的排料管道5 ;稀釋容器12通過固定連接板13連接于I號重量傳感器15的上方。在圖2的左下方，是檢測器4的結(jié)構(gòu)示意圖，檢測器4包括錘度檢測器和旋光度檢測器。錘度檢測器包括排空閥門15、溫度傳感器16、浮體17、溢流管20、錘度重量傳感器21、固定頭22、連接桿23、檢測容器27，排空管28 ;旋光度檢測器包括光源18，起偏器19，檢偏器24，光電接收器25，伺服電機26。其中，浮體17設在檢測容器27內(nèi)，連接桿23下端與浮體17連接，上端與固定錘度重量傳感器16的固定頭22套接；檢測容器27左側(cè)設置有溢流管20，下面連通有設置了排空閥門15的排出管28，排空管28上還設置有溫度傳感器16 ;光源18和起偏器19設置于檢測容器27左側(cè)，檢偏器24，光電接收器25，設置于檢測容器27右側(cè)，伺服電機26安裝在檢偏器24側(cè)面。在檢測容器27上端的相對的倆側(cè)設有玻璃透鏡29，與設置在其外側(cè)的光源18和起偏器19、檢偏器24，光電接收器25成一直線，使光源18發(fā)出的光線能經(jīng)過起偏器19、一側(cè)玻璃透鏡29、檢測容器27內(nèi)腔、另一側(cè)玻璃透鏡
29、檢偏器24，到光電接收器25，實現(xiàn)對糖液的光度檢測。利用糖液錘度和純度自動測量裝置檢測糖液錘度和純度的具體操作步驟如下
(I)編制程序，在PLC中編制測量糖液錘度和純度相應的運算和操作控制程序；(2)糖液稀釋，通過PLCl指令樣品稀釋裝置3完成糖液稀釋程序
首先PLC通過閥門電機8將排料閥門6關(guān)閉，然后稱量毛重，I號重量傳感器14采集毛重值并將信號傳輸給PLC1，PLCl接收并儲存；用定量容器盛水從漏斗10倒入稀釋容器12中，稀釋重量傳感器14將重量值傳輸給PLC1，PLCl記錄進水后的重量；然后從漏斗10倒入一定量的糖液，糖液流入到稀釋容器12中，稀釋重量傳感器14采集重量值并傳輸給PLCLPLC1儲存后自動運算水和糖的混合比例，最后向攪拌電機9發(fā)出指令，攪拌電機9驅(qū)動攪拌器11將糖液和水混合均勻；
(3)稀釋糖液錘度和溫度的測量，PLCl指令檢測器4完成稀釋后糖液的錘度和純度測
量 如圖2所示，是樣品稀釋裝置3與檢測器4的組合結(jié)構(gòu)示意圖，當開始測量糖液的錘度時，排空閥門15關(guān)閉，打開排料閥門6，稀釋糖液完全從稀釋容器12通過排料管道5流入檢測容器27中，多余的稀釋糖液從溢流管20中流出；錘度重量傳感器21將重量值傳輸給PLCl, PLCl用預先根據(jù)《糖液錘度和密度比照表》建立好的數(shù)學模型計算出相應的錘度值；溫度傳感器16將稀釋糖液的溫度值傳輸給PLCl，PLCl自動根據(jù)《糖液錘度與溫度補償關(guān)系表》進行溫度補償錘度值，得出稀釋糖液的標準錘度值；
(4)稀釋糖液旋光度的測量，旋光度檢測器通電后光源18—直發(fā)光，光線經(jīng)過起偏器19產(chǎn)生偏振光，從檢測容器27兩側(cè)玻璃透鏡29穿越檢測容器內(nèi)的糖液；因糖具有旋光特性，將穿越的光軸產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，與檢測器無糖液時的光軸形成一定角度；偏振光從檢偏器24射入光電接收器25產(chǎn)生光電信號,經(jīng)光電放大器放大轉(zhuǎn)換成電信號,輸送給PLC1, PLCl發(fā)出指令，通過伺服電機26帶動檢偏器24轉(zhuǎn)動，將起偏器19和檢偏器24的光軸面調(diào)制成相互直交，光電信號為最低數(shù)值并存儲在PLCl中；PLC1指令排空閥門15打開，將檢測容器27內(nèi)糖液排空，因此時的檢測容器27內(nèi)無糖液，光軸恢復原狀，光軸面不再成相互直交，有部分偏振光透過檢偏器24射入光電接收器25,光電接收器25將光電信號傳送給PLCl, PLCl通過伺服電機26轉(zhuǎn)動調(diào)整，找出最低的光電信號數(shù)字，伺服電機26所轉(zhuǎn)動的角度就為糖液旋光角。因為伺服電機26由PLCl發(fā)出的脈沖信號控制，伺服電機26反饋所接收的脈沖信號給PLC1，PLCl通過反饋的脈沖輸出數(shù)，運算得出檢偏器24轉(zhuǎn)動的角度=糖液旋光度，再利用此糖液旋光度值通過預先設定的運算程序計算稀釋糖液的純度；
(5)結(jié)果顯示，通過PLCl最終進行綜合運算，得出原糖液的錘度和純度標準值，并顯示在觸摸屏2中。糖制品的純度也可用本發(fā)明的裝置和方法進行測量，測量時PLCl根據(jù)預先設定的程序啟動本發(fā)明的裝置，用糖制成品替代糖液從進料漏斗中加入完成樣品稀釋的步驟，然后再運行測量稀釋樣品的錘度和純度步驟，最后通過PLCl最終程序綜合運算，得出糖制成品的純度標準值，并顯示在觸摸屏2中。本發(fā)明的裝置也可以經(jīng)過調(diào)整控制程序、增加糖液和水的自動控制進入稀釋容器閥門裝置，用于在線測量糖液的錘度和純度。
權(quán)利要求
1.一種糖液錘度和純度自動測量裝置，包括觸摸屏和PLC，其特征在于 還包括樣品稀釋裝置(3)、含錘度檢測器和旋光度檢測器的檢測器(4)，其中，樣品稀釋裝置(3)稀釋的糖液通過排料管(5)引入錘度檢測器的檢測容器(27)中；旋光度檢測器的起偏器(19)與檢偏器(24)，分別設置在檢測容器(27)對應兩側(cè)玻璃透鏡(29)的外側(cè)； 樣品稀釋裝置(3)、錘度檢測器和旋光度檢測器由PLC (I)控制，并將檢測數(shù)據(jù)輸送給PLC (I)處理，相關(guān)數(shù)據(jù)在觸摸屏(2)上顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的糖液錘度和純度自動測量裝置，其特征在于 所述的樣品稀釋裝置(3)包括進料漏斗(10)、攪拌器(11)及其驅(qū)動電機(9)、排料閥(6)、控制閥門升降的電機(8)、稀釋容器(12)、稀釋重量傳感器(14);其中，進料漏斗(10)下端與稀釋容器(12)相通；攪拌器(11)設置于稀釋容器(12)內(nèi)；稀釋容器(12)下面連通排料管(5);稀釋重量傳感器(14)固定在稀釋容器(12)的下面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的糖液錘度和純度自動測量裝置，其特征在于 所述的錘度檢測器包括錘度重量傳感器(21)、固定頭(22)、連接桿(23)、檢測容器(27),溢流管(20)、浮體(17)、溫度傳感器(16)和排空管(28);其中，浮體(17)設在檢測容器(27 )內(nèi)，連接桿(23 )下端與浮體(17 )連接，上端與固定有錘度重量傳感器(21)的固定頭(22)套接；檢測容器(27) —側(cè)上端設置有溢流管(20)，下面連通有設置了排空閥門(15)的排空管(28 )，排空管(28 )上還設置有溫度傳感器(16 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的糖液錘度和純度自動測量裝置，其特征在于 所述的旋光度檢測器包括光源(18)、起偏器(19)、檢偏器(24)和光電接收器(25);其中檢偏器(24)受伺服電機(26)控制；光源(18)和起偏器(19)與檢偏器(24)和光電接收器(25 )，分別設置在檢測容器(27 )對應兩側(cè)玻璃透鏡(29 )的外側(cè)。
5.一種利用糖液錘度和純度自動測量裝置測量糖液錘度和純度的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)編制程序，在PLC(I)中編制測量糖液錘度和純度相應的運算和操作控制程序； (2)糖液稀釋，按PLC(I)指令稱量樣品稀釋裝置(3)的毛重并存儲數(shù)據(jù)，用定量容器在稀釋容器(12)中加入定重量的水，稱量水的重量后存儲數(shù)據(jù)，加入糖液并稱量后存儲數(shù)據(jù)，PLC (I)控制系統(tǒng)測算水和糖的混合比例并存儲數(shù)據(jù)，攪均混合糖液； (3)稀釋糖液錘度和溫度的測量，將樣品稀釋裝置(3)攪均的糖液注入到檢測容器(27)中，通過錘度檢測器的錘度重量傳感器(21)和溫度傳感器(16)完成稀釋糖液的錘度測量和溫度測量，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳給PLC ； (4)稀釋糖液旋光度的測量，利用分別設置在錘度檢測容器(27)對應兩側(cè)玻璃透鏡(29)外側(cè)的旋光度檢測器，完成對錘度檢測容器(27)中稀釋糖液的旋光度測量，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳給PLC (I), PLC (I)利用旋光度傳來的數(shù)據(jù)計算糖液的純度； (5)結(jié)果顯示，通過PLC(I)的綜合運算，得出原糖液錘度和純度標準值，并在觸摸屏(2)中顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量糖液錘度和純度的方法，其特征在于 所述測量糖液錘度和純度方法的步驟(3)包括 將樣品稀釋裝置(3 )中的糖液通過排料管(5 )道排空，并引入至錘度檢測容器(27 )中，多余的糖液從溢流管(20)中排出；采集重量值，錘度重量傳感器(21)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至PLC (I), PLC (I)用預先根據(jù)《糖液錘度和密度比照表》建立好的數(shù)學模型計算出相應的錘度值； 采集溫度值，錘度溫度傳感器(16)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至PLC (I), PLC (I)自動根據(jù)《糖液錘度溫度補償表》進行溫度補償錘度值，得出稀釋糖液的標準錘度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量糖液錘度和純度的方法，其特征在于 所述測量糖液錘度和純度方法的步驟(4)包括 旋光度檢測器光源(18) —直保持通電狀態(tài)，光源(18發(fā)出的光線經(jīng)過起偏器(19)產(chǎn)生偏振光，偏振光通過錘度檢測容器(27) —側(cè)上的玻璃透鏡(29)，透過檢測容器(27)內(nèi)的糖液從另一側(cè)的玻璃透鏡(29)和檢偏器(24)射入光電接收器(25)而產(chǎn)生光電信號,光電信號經(jīng)光電放大器放大轉(zhuǎn)換成電信號，并輸送給PLC(I)，PLC(I)發(fā)出指令，通過伺服電機(26)把起偏器(19)和檢偏器(24)的光軸面調(diào)制成相互直交,光電信號為最低數(shù)值,相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在PLC(I)中； 通過PLC (I)指令打開排空閥門(15)，排空檢測容器(27)內(nèi)的糖液，偏振光線透過排空的檢測容器(27)，起偏器(19)和檢偏器(24)的光軸面不再相互直交，有部分光進入光電接收器(25)，光電接收器(25)將測到的光信號傳輸至PLC(I) ； PLC(I)通過伺服電機(26)轉(zhuǎn)動調(diào)整檢偏器(24)，找出最低的光電信號數(shù)值，伺服電機(26)所轉(zhuǎn)動的角度就為糖液旋光角，PLC(I)根據(jù)預先設定的運算程序，得出起偏器(24)轉(zhuǎn)動的角度=糖液旋光度，再根據(jù)糖液旋光度計算稀釋糖液的純度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種糖液錘度和純度自動測量裝置及其測量方法，該測量裝置包括觸摸屏、PLC、樣品稀釋裝置、檢測裝置，其中樣品稀釋裝置、檢測裝置由PLC控制并將檢測數(shù)據(jù)輸送給PLC處理，最終結(jié)果顯示在觸摸屏上。其測量方法包括編制程序、糖液稀釋、稀釋糖液錘度和溫度的測量和稀釋糖液旋光度的測量等。本發(fā)明可以快速檢測糖液的錘度和純度，使操作人員能夠快速、準確、全面地掌握糖液的錘度和純度指標情況，以便及時調(diào)整相應的操作，從而提升了糖液的品質(zhì)，同時，將PLC引入至測量裝置中，實現(xiàn)了自動化檢測操作，較之傳統(tǒng)人工檢測的方法，大大縮短了檢測的時間，提高了工作效率及測量的準確度。
文檔編號G01N1/38GK102928351SQ20121043287
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月3日
發(fā)明者溫武才 申請人:溫武才