一种用于样品前处理的加液仪控制系统设计

发布时间：2021-07-24 17:55

　　针对人工检测食品或者化学样本时,前处理误差大、效率低等问题,设计了一套用于样品前处理的加液仪控制系统。该系统采用PLC作为主控制器,根据前处理仪的控制需求,对系统的软硬件进行设计。结合S型加减速算法的特性和非接触式加液的特点,通过控制加液过程中减速阶段的加速度,让针尖悬挂液滴更好地脱落,提出了一种适合加液的分段式电机控制模型,并对加液体积进行了拟合分析和误差补偿。试验结果表明,其加液误差在±0.5%以内,满足了前处理仪设计的加液精度要求（±1%）,且具有96个样品位,适合大批量的样品进行前处理。 

【文章来源】：食品与机械. 2020,36(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

控制系统结构组成

样品前处理仪结构见图2，主要由注射泵1、X轴电机3、Y轴电机4、Z轴电机6、废液槽5、加液针管7、超声池8等组成。其工作原理是先在控制面板上设定待添加试剂的种类、剂量、加液方法及待处理的样本序号。点击启动按钮，上位机将设定的参数有序地传给PLC,PLC控制Z轴电机上升和注射泵抽取试剂，待Z轴达到指定位置后，控制X、Y轴电机移动到指定的样本上方，Z轴下降，注射泵通过加液管道供样本试管定量加液。当该样本加液完成后，重复上述动作，进行下个样本加液，直到完成所有样本的同一种试剂添加，启动超声，加快试剂与样本之间的反应速率，同时加液针管轴移动到废液槽中清洗，等待下次加液。2 控制系统设计

加液的运动控制是前处理仪器实现精准加液的关键，要求稳定运行、高精度定位。在传统的加减速控制方法中，直线加减速和指数加减速在过渡节点都存在加速度突变的情况，不适合高精度加液，而S型曲线则能很好地避免这种突变现象，为此在针对泵的加液控制上提出了一种优化后的S型加减速控制方式，使其更适合加液控制。当采用非接触式加样方式加液时，减速阶段的停止速度Ve和加速度都会对加液的精度产生影响，若加液结束时Ve过小会导致加液针口上有液滴未脱落，影响加液的精度，同时减速阶段的加速度越大，越容易克服黏滞力和张力，但过大则会导致电机失步[9]，故在减速阶段需要选择合适的Ve和加速度。传统的S型加减速模型，其加速度在加减速的始、末位置数值为0[10]，但在加液过程中其减速阶段需要具有一定的加速度才能更好地使液滴脱落，则优化后的S模型主要规划分为6阶段，整个过程包括：加加速、匀加速、减加速、匀速、加减速、匀减速。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]高效前处理装置及快速检测仪器在第三方检测实验室中的应用[J]. 周晓萍,汪雨,邵鹏,管笛,杜美红,钱春燕,杜宁,王尉,魏炜,张经华.  分析仪器. 2017(05)
[3]非接触式微量加样方法研究[J]. 肖亚男,周哲海,郭阳宽,贺庆,祝连庆.  自动化仪表. 2017(03)
[4]基于TMCM-6110和LabVIEW的全自动酶联免疫前处理仪的设计[J]. 万娟,张莉,张冰洋,武力,周盟.  制造业自动化. 2016(10)
[5]基于PLC控制的全自动在线清洗系统的设计[J]. 李湘伟,刘尉.  食品与机械. 2015(06)
[6]基于PLC食品检测实验室自动加液装置的设计与实现[J]. 韩慧,倪荣军,孙计赞.  食品与机械. 2014(01)
[7]仪器分析中的样品前处理技术[J]. 刘家常,刘芳芳.  食品研究与开发. 2012(09)

硕士论文
[1]基于FPGA的自动加样器设计与实现[D]. 赵明俐.重庆大学 2015
[2]全自动生化分析仪精密取样系统的研究与开发[D]. 刘爽.东北大学 2014
[3]高精度微量液体加样装置的设计[D]. 周洋平.重庆大学 2013



本文编号：3301139