发明名称 --- PVC混合料柔性比例供料系统及其控制方法
申请号-：CN201610774255
申请日：2016.08.31
公开（公告）号-：CN106273322B
公开（公告）日：2019.03.08
IPC分类号：B29C48/285; B29C48/92
申请（专利权）人：广东联塑机器制造有限公司;
发明人：黄彦淇;黄正雄;
申请人地址：广东省佛山市顺德区龙江镇大坝工业区;
申请人邮编：528318;
CPC分类号：B29C47/1027;B29C47/92;B29C47/1009;B29C2947/92828
摘要：本发明公开了一种PVC混合料柔性比例供料系统及其控制方法，所述系统包括输送管链、挤出生产线的多台挤出机和控制器，所述输送管链输送PVC混合料到挤出生产线的多台挤出机上；还包括喂料式称重控制装置，安装在每台挤出机上端，且与控制器连接，在控制器控制下调节挤出机喂料速度，控制每台挤出机的喂料量；所述控制方法包括通过对整个输送管链输送的每台挤出机主电机的启动、速度等信号进行采集，然后根据各挤出机速度信号进行数值运算，控制挤出机的喂料量，然后再通过喂料量计算出每条生产线所需的供料量，然后再将供料量换算成输送管链的速度，实时对输送管链速度进行调节。本发明能够保证PVC混合料的柔性供给，保证管材壁厚的均匀。
权利要求书
1.一种PVC混合料柔性比例供料系统，包括输送管链、挤出生产线的多台挤出机及一套控制器，所述输送管链输送PVC混合料到挤出生产线的多台挤出机上，其特征在于，所述控制器用于对每台挤出机的运行状态进行采集和控制，且根据挤出生产线实际所需供料量来控制输送管链的速度；还包括喂料式称重控制装置，安装在每台挤出机上端，且与控制器连接，在控制器控制下调节挤出机喂料速度，控制每台挤出机的喂料量。
2.根据权利要求1所述的PVC混合料柔性比例供料系统，其特征在于，所述每台挤出机的运行状态包括挤出机的启动、速度、电流和扭矩参数。
3.根据权利要求1所述的PVC混合料柔性比例供料系统，其特征在于，所述控制器对挤出生产线的每台挤出机通过总线通讯进行采集。
4.根据权利要求3所述的PVC混合料柔性比例供料系统，其特征在于，所述控制器通过以太网交换机及网线连接挤出生产线的每台挤出机，且通过MOBUS TCP/IP通讯协议建立通讯。
5.根据权利要求4所述的PVC混合料柔性比例供料系统，其特征在于，还包括远程操作计算机，所述远程操作计算机通过通讯网关以及安全通讯模块与控制器连接。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的PVC混合料柔性比例供料系统，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。
7.根据权利要求6所述的一种PVC混合料柔性比例供料系统的控制方法，其特征在于，采用的步骤包括如下：
步骤1：所述控制器对挤出生产线的每台挤出机的运行状态包括主电机的启动和速度进行信号采集；
步骤2：所述控制器根据各挤出机的速度信号进行数值运算，确定每台挤出机合适的喂料量，然后通过喂料式称重控制装置控制挤出机的喂料量；
步骤3：所述控制器通过喂料量计算出每条生产线所需的供料量，然后再将供料量换算成输送管链的速度，实时地对输送管链速度进行调节。
8.根据权利要求7所述的一种PVC混合料柔性比例供料系统的控制方法，其特征在于，对于步骤2具体控制方法包括：对于每台挤出机通过监控单位时间△t内原料的喂料量△h，对进入挤出机的原料进行不间断的称量；若当检测出第一台挤出机挤出速度为a1时，控制器根据挤出机挤出速度与产量的比例关系K1计算出此时挤出机的产量为h1，然后通过喂料式称重控制装置自动调节喂料速度，使喂料量达到h1，从而与主机螺杆的转速建立负反馈闭环控制。
9.根据权利要求8所述的一种PVC混合料柔性比例供料系统的控制方法，其特征在于，对于步骤3具体控制方法包括：计算出每台挤出机的喂料量然后相加得出总产量为H，即得出输送管链所需要输送的混合料量，再根据输送管链输送速度与输送量的比例关系K0，计算出此时输送管链运转的速度V，具体公式为
；其中an表示第n台挤出机的挤出速度，Kn表示第n台挤出机的挤出速度与产量的比例关系，且Kn不包括K0。
10.根据权利要求7所述的一种PVC混合料柔性比例供料系统的控制方法，其特征在于，所述每台挤出机的运行状态还包括电流和扭矩参数，且当存在挤出机超扭矩报警时，所述控制器会自动关闭报警挤出机所对应的输送管链的输送管道出料口，并控制喂料式称重控制装置停止；所述控制器为可编程逻辑控制器。
说明书
PVC混合料柔性比例供料系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及PVC管材供料技术领域，尤其涉及PVC混合料柔性比例供料系统及其控制方法。
背景技术
随着人工成本及能耗成本占生产成本的比重越来越大，以及环境污染对健康带来的影响，所以如何提高PVC管材挤出生产线PVC粉体原料的智能上料程度，及对降低生产成本，提高PVC配混的准确性，改善生产环境，一直是生产厂家追求的目标。
现阶段我国大部分生产企业采用人工上料，小部分大企业采用自动上料，但供料过程只能局限在定量供料，这种供料方式在实际生产中，会出现不少问题及供料性能的局限性。如下游挤出机生产数量、速度变化时，供料系统不能随之变化，造成供送过程的能耗增加、输送原料容易出现堵塞、输送设备容易损坏和磨损、原料因为不连续下料导致挤出机螺杆容易扭断，更重要的是挤出成型后的塑料制品受定量喂料不均的问题导致产品壁厚不均的严重质量问题，影响整个生产。且现阶段供料系统下游料位采用料位开关检测料位控制输送管链启停，这样频繁启停，容易造成输送管链断裂，设备寿命短。
专利申请号：201420638563.9、专利名称：一种PVC自动送混料系统的实用新型专利公开该系统包括若干投料设备、管道、螺旋加料电子称、混料设备、管链输送机和挤出机，其中投料设备、螺旋加料电子称、混料设备、管链输送机和挤出机依次连接；投料设备包括相互连接的投料站和压送罐，压送罐通过管道与螺旋加料电子称连接；混料设备为高混机。该技术了一定程度上提高了生产效率以及PVC 管材生产的自动化程度，但是它不能实时根据挤出机的运行状态动态控制调整管链输送PVC混料，也容易出现上述提及的PVC混合料输送存在问题和管材质量问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种PVC混合料柔性比例供料系统，它保证了PVC混合料在挤出生产线上方长距离的柔性供给，更重要的是每条输送线能够实时采集下游挤出机的运行产量和状态，从而动态调节挤出机喂料量及PVC混合料的准确供给量，保证原料的准确均匀地供应。
本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种PVC混合料柔性比例供料系统，包括输送管链、挤出生产线的多台挤出机和控制器，所述输送管链输送PVC混合料到挤出生产线的多台挤出机上，所述控制器用于对每台挤出机的运行状态进行采集和控制，且根据挤出生产线实际所需供料量来控制输送管链的速度；还包括喂料式称重控制装置，安装在每台挤出机上端，且与控制器连接，在控制器控制下调节挤出机喂料速度，控制每台挤出机的喂料量。
本发明采用上述系统通过控制器能够实时监测每台挤出机的运行状态，从而动态调节挤出机喂料量和PVC混合料供给量，保证了PVC混合料在挤出生产线上方长距离的柔性供给，也提升了管材的生产质量。
进一步地，所述每台挤出机的运行状态包括挤出机的启动、速度、电流和扭矩参数。
进一步地，所述控制器对挤出生产线的每台挤出机通过总线通讯进行采集。
本发明中对于下游挤出机运行状态通过总线通讯进行采集，这样不仅能达到好的控制效果而且成本较低，实施方案可靠性强。
进一步地，所述控制器通过以太网交换机及网线连接挤出生产线的每台挤出机，且通过MOBUS TCP/IP通讯协议建立通讯。
进一步地，本发明还包括远程操作计算机，所述远程操作计算机通过通讯网关以及安全通讯模块与控制器连接，进而提高整个系统自动化、信息化程度。使用户以后可以拓展出更多的功能。
进一步地，所述控制器为可编程逻辑控制器。
基于上述供料系统，本发明还公开了一种PVC混合料柔性比例供料控制方法，采用的步骤包括如下：
步骤1：所述控制器对挤出机生产线的每台挤出机的运行状态包括主电机的启动和速度进行信号采集；
步骤2：所述控制器根据各挤出机的速度信号进行数值运算，确定每台挤出机合适的喂料量，然后通过喂料式称重控制装置控制挤出机的喂料量；
步骤3：所述控制器通过喂料量计算出每条生产线所需的供料量，然后再将供料量换算成输送管链的速度，实时地对输送管链速度进行调节。
本发明实现了不间断供料，避免了对设备的冲击，增加设备寿命。即当下游挤出机主电机速度突然增大时或挤出机运行数量增加时，随之供料系统会立即检测出速度的变化及用料量的增加，相应提高喂料速度，进而相应地按比例增加管链的输送速度；反之，当下游挤出机主电机速度突然减小时或挤出机运行数量减少时，供料系统随之相应降低喂料速度，同时相应地按比例减小输送管链的输送速度。
进一步地，对于步骤2具体控制方法包括：对于每台挤出机通过监控单位时间△t内原料的喂料量△h，对进入挤出机的原料进行不间断的称量；若当检测出第一台挤出机挤出速度为a1时，控制器根据挤出机挤出速度与产量的比例关系K1计算出此时挤出机的产量为h1，然后通过喂料式称重控制装置自动调节喂料速度，使喂料量达到h1，从而与主机螺杆的转速建立负反馈闭环控制。
进一步地，对于步骤3具体控制方法包括：计算出每台挤出机的喂料量然后相加得出总产量为H，即得出输送管链所需要输送的混合料量，再根据输送管链输送速度与输送量的比例关系K0，计算出此时输送管链运转的速度V，具体公式为
；其中an表示第n台挤出机的挤出速度，Kn表示第n台挤出机的挤出速度与产量的比例关系，且Kn不包括K0。
进一步地，所述每台挤出机的运行状态还包括电流和扭矩参数，且当存在挤出机超扭矩报警时，所述控制器会自动关闭报警挤出机所对应的输送管链的输送管道出料口，并控制喂料式称重控制装置停止，进而保证挤出机喂料量不再增加，从而使挤出机输出扭矩下降，有效地保护挤出机螺杆；所述控制器为可编程逻辑控制器。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
能够动态调节挤出机喂料量及PVC混合料的准确供给量，保证原料的准确均匀地供应，保证了产品壁厚的均匀，节省了材料的消耗。
附图说明
图1是本发明供料系统结构示意图；
图2是本发明输送管链速度闭环控制原理示意图；
图3是本发明供料系统拓扑结构示意图；
图4是本发明的流程处理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例
本实施例所涉及的挤出生产线包括13台挤出机1，如图1至3所示，一种PVC混合料柔性比例供料系统，包括输送管链2、挤出生产线的13台挤出机：1#挤出机、2#挤出机……13#挤出机和控制器，所述输送管链2输送PVC混合料到挤出生产线的13台挤出机上，所述控制器用于对每台挤出机的运行状态进行采集和控制，且根据挤出生产线实际所需供料量来控制输送管链2的速度；还包括喂料式称重控制装置3，安装在每台挤出机上端，且与控制器信号连接，在控制器控制下调节挤出机喂料速度，控制每台挤出机的喂料量。其中，由料仓4输出PVC混合料到输送管链2，通过输送管链2将其输送给13台挤出机，然后PVC混合料输送到每台挤出机的料斗5，再由喂料式称重控制装置3在控制器控制下调节挤出机喂料速度。
所述每台挤出机的运行状态包括挤出机的启动、速度、电流和扭矩参数。
控制器通过以太网交换机及网线将下游13台挤出机系统连接起来，并通过MODBUSTCP/IP通讯协议建立通讯。为整个系统控制提供了可靠的连接方式。系统还可以通过通讯网关及安全通讯模块建立一个远程的操作监控系统。进而提高整个系统自动化、信息化程度。使用户以后可以拓展出更多的功能。
所述控制器为可编程逻辑控制器。
基于上述系统，本实施例采用的控制方法如图4所示，采用的步骤包括如下：
步骤1：所述控制器对挤出机生产线的每台挤出机的运行状态包括主电机的启动和速度进行信号采集；
步骤2：所述控制器根据各挤出机的速度信号进行数值运算，确定每台挤出机合适的喂料量，然后通过喂料式称重控制装置控制挤出机的喂料量；
步骤3：所述控制器通过喂料量计算出每条生产线所需的供料量，然后再将供料量换算成输送管链的速度，实时地对输送管链速度进行调节。
具体算法如下：
下游共13台挤出机，在挤出生产线每台挤出机上端安装喂料式称重控制装置，采用喂料式称量的原理，通过监控单位时间△t内原料的喂料量△h（即挤出机的喂料量），对进入挤出机的原料进行不间断的称量。如当检测出第一台挤出机速度为a1时，控制器根据挤出机速度与产量的比例关系K1计算出此时挤出机的产量为h1，然后通过喂料式称重控制装置，自动调节喂料速度，使喂料量达到h1，从而与挤出机螺杆的转速建立负反馈闭环控制。由于控制器中央CPU控制单元运算速度快，扫描周期短，因此能知道很短的单位时间△t控制挤出机喂料量h1,，一旦△h有细微的变化，控制器可以迅速通过内部的PID调节，自动调整喂料的转速（如果△h变大，则提高转速，反之降低转速）。通过适时的调节喂料机转速，从而使h1稳定。在生产线速度（生产线速度可通过装在用于牵引管材的牵引机处的编码器采集）一定的情况下，单位时间△t内所生产的制品长度△L也一定，由此可知：以上装置能有效地保持△h/△L（即单位长度的重量，俗称“米重”――每米制品的重量）的恒定。
因为：h=р*V和V =S*L，可得出：S=h/(р*L) ，即：S=h/L*(1/р)
由上式可以看出：由于1/р为常数，所以只要h/L稳定，那么S就能保持恒定，即：壁厚能保持均匀。（说明：其中р为材料的密度，V为制品的体积，S为制品的横截面，L为长度，h为重量。）
通过稳定的挤出量的控制，达到产品“米重”的相对恒定，从而保证产品壁厚的均匀。由于壁厚的均匀，在节省了材料的消耗的同时又保证了产品的质量。如此类推，计算出每台挤出机的喂料量，然后相加，得出总产量为H。从而可得出管链所需要输送的混合料量，再根据管链输送速度与输送量的比例关系K0，计算出此时管链应该运转的速度V。具体公式如下：
其中an表示第n台挤出机的挤出速度，Kn表示第n台挤出机的挤出速度与产量的比例关系，且Kn不包括K0。
文章来源：国家知识产权局，转载仅供科学普及和知识分享。
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