CN108839377A - 干法制粒机压片压力控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干法制粒机压片压力控制系统及方法，压力传感器测量实时压辊压力P1，使能模块驱动压辊间隙调整伺服电机以调整压辊间隙或驱动供料速度控制伺服电机以调整供料速度，控制模块设定压辊初始间隙S0、设定初始压力P0、初始供料速度V0、允许的压力增量上限为△H、压力减量下限为△L、允许的压力最大值为H、压力下限值为L，动态压力差判定模块获得动态压力差△P，判断△P所处区间，在△L<△P<△H时，按当前供料速度、当前压辊间隙运行，在当△P>△H、△P<△L且维持此状态时间超过持续时间t0时，压辊间隙调整伺服电机调整压辊间隙，或控制供料速度控制伺服电机以调整供料速度。具有控制稳定可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，确切的说是干法制粒机上粉料挤压成片操作时压片压力自动调节的控制系统。
背景技术
现有干法制粒机压力控制方式：设备内部装载液压站，通过液压机给压辊施加外力，将药粉压片。在外部压力、压辊转速一定的情况下，输料速度越快，作用在压辊上的压力越大；间隙越小，作用在压辊上的压力越大。
该控制为一种开环控制，该控制方式下，随进料药粉量、外部压力不稳定变化，作用在压辊压力不恒定，药粉压制成片后密度不均匀，一致性差，一次得率较低。
发明内容
本发明发明目的：为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种压片压力闭环控制，压片压力一致性好的干法制粒机压片压力控制系统和方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种干法制粒机压片压力控制系统，包括压力传感器，用于实时测量压辊之间的实时压辊压力P1，
压辊间隙调整伺服电机或者供料速度控制伺服电机，
使能模块，驱动压辊间隙调整伺服电机以调整压辊间隙或者驱动供料速度控制伺服电机以调整供料速度，
控制模块，设定压辊初始间隙S0，设定初始压力P0，初始供料速度V0，允许的压力增量上限为△H，压力减量下限为△L，允许的压力最大值为H，压力下限值为L，控制模块与使能模块连接，
动态压力差判定模块，与控制模块、压力传感器连接，实时检测实时压辊压力P1与设定压力P0的差值并获得动态压力差△P，判断△P所处区间，△P<L，△P>H，△L<△P<△H，
并在动态压力差判定模块获得△L<△P<△H时，按当前供料速度、当前压辊间隙运行，
在当△P>△H、△P<△L时，且维持此状态时间超过动态压力差判定模块设定的持续时间t0时，控制模块控制使能模块启动以驱动压辊间隙调整伺服电机来调整压辊间隙，或者控制使能模块启动以驱动供料速度控制伺服电机以调整供料速度。
优选的，所述控制模块为PID控制模块，PID控制模块通过V1=PID（V0，△P）获得调整供料速度V1，控制模块驱动使能模块启动供料速度控制伺服电机以调整供料速度V1运行，压力传感器将变化后的实时压辊压力P1反馈给控制模块，直至调整至符合△L<△P<△H，调整完成。
优选的，所述控制模块为线性化模块，线性化模块通过S1=SCALE（S0，△P）获得调整间隙S1，线性化模块内部根据压力差△P标定补偿间隙△S，当△P>△H，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S增大间隙距离，计算公式为S1=S0+n*△S，n为补偿系数因子；当△P<△L，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S减小间隙距离，计算公式为S1=S0-n*△S，n为补偿系数因子，控制使能模块启动压辊间隙调整伺服电机以调整压辊间隙S1运行，压力传感器将变化后的实时压辊压力P1反馈给控制模块，直至调整至符合△L<△P<△H，调整完成。
优选的，所述压力传感器为全桥应变片，通过放大器与动态压力差判定模块连接。
优选的，还包括故障停机保护模块，故障停机保护模块判定实时压辊压力P1所处区间，当P 1>H或P1<L时，故障停机保护模块控制设备停机检修。
本发明还提供一种干法制粒机压片压力控制方法，包括：设定压辊初始压力P0，允许的压力增量上限为△H，压力减量下限为△L，允许的压力最大值为H，压力下限值为L，步骤一，以设定的初始供料速度V0、压辊初始间隙S0启动设备；
步骤二，获取压辊的实时压辊压力P1，比较实时压辊压力P1和初始压力P0获得动态压力差△P，判断动态压力差△P所处的区间，△P<L，△P>H，△L<△P<△H，
当△L<△P<△H时，按当前供料速度、当前压辊间隙运行；
当△P>△H、△P<△L时，并持续的时间超过设定的持续时间t0时，进行压力调整；
步骤三，压力调整：通过V1=PID（V0，△P）获得调整供料速度V1，并以调整供料速度V1运行；或者通过S1=SCALE（S0，△P）获得调整间隙S1，线性化模块内部根据压力差△P标定补偿间隙△S，当△P>△H，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S增大间隙距离，计算公式为S1=S0+n*△S，n为补偿系数因子；当△P<△L，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S减小间隙距离，计算公式为S1=S0-n*△S，n为补偿系数因子，并以调整压辊间隙S1运行；
步骤四，重复步骤二、步骤三操作直至△L<△P<△H；完成压力调整。
本发明创造具有如下有益效果：根据实施监测的压辊压力，利用压力差区间判定的方式对供料速度或者压力辊间隙进行调节，实现闭环控制，使得实时测量的压力在设定压力允许的范围内，保证压辊压力维持在稳定状态，使得压片的密度均匀，一致性好；具有调节稳定可靠以及控制精确可靠的优点。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为供料调整控制方式的流程框图；
图3为间隙调整控制方式的流程框图；
图4为供料调整下压力与供料速度实时曲线图；
图5为间隙调整下压力与间隙实时曲线图。
具体实施方式
参见附图1~5，本发明公开的一种干法制粒机压片压力控制系统，包括压力传感器，用于实时测量压辊之间的实时压辊压力P1，
压辊间隙调整伺服电机，用于调整压辊间隙，并具有在设备初始启动时运行的压辊初始间隙S0，或\和供料速度控制伺服电机，用于调节进入压辊之间物料的供料速度，并在设备初始启动时以初始供料速度V0运行；
使能模块，驱动压辊间隙调整伺服电机以调整压辊间隙或者驱动供料速度控制伺服电机以调整供料速度；
控制模块，设定压辊初始间隙S0，设定初始压力P0，初始供料速度V0，允许的压力增量上限为△H，压力减量下限为△L，允许的压力最大值为H，压力下限值为L，控制模块与使能模块连接，
动态压力差判定模块，与控制模块、压力传感器连接，将从压力传感器获得的实时压辊压力P1与控制模块的初始压力P0进行比较计算，实时检测实时压辊压力P1与设定压力P0的差值并获得动态压力差△P，判断△P所处区间，△P<L，△P>H，△L<△P<△H，
设备工作时，控制系统驱动设备以压辊初始间隙S0、初始供料速度V0运转，动态压力差判定模块投入运行获取动态压力差△P，并进行相应判定，
在动态压力差判定模块获得△L<△P<△H时，按当前供料速度、当前压辊间隙运行，即如果在初始启动过程中，获得得△L<△P<△H，则设备按压辊初始间隙S0和一定的供料速度V0运行；
在当△P>△H、△P<△L时，且维持此状态时间超过动态压力差判定模块设定的持续时间t0时，控制模块控制使能模块启动以驱动压辊间隙调整伺服电机来调整压辊间隙，或者控制使能模块启动以驱动供料速度控制伺服电机以调整供料速度。在设备采用压辊间隙调整时，供料速度保持不变；设备采用供料速度调整时，压辊间隙保持不变；在一次调整时，采用压辊间隙调整或供料速度调整，则本发明的控制系统可选择性的设置压辊间隙可调和\或供料速度可调。
在供料速度调整模式时，所述控制模块为PID控制模块，PID控制模块通过V1=PID（V0，△P）获得调整供料速度V1，PID 控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，其中系统误差是压力，控制量是供料速度，利用工程整定方法得到PID 控制器的比例、积分、微分3 个参数，PID控制器参数整定完成后，根据压力值就可以得到应该调整的供料速度值V1，PID控制模块驱动使能模块启动，进入供料速度调整模式，供料速度控制伺服电机以调整供料速度V1运行，在一次调整完成后，压力传感器将变化后的实时压辊压力P1反馈给控制模块，实现闭环控制，在调整后仍然不符合△L<△P<△H，进行下次调整，直至调整至符合△L<△P<△H，调整完成，以当前调整获得的供料速度运行。其中，供料速度控制伺服电机本身控制本本领域常规技术，可通过编码器检测供料速度控制伺服电机转速并反馈给其伺服控制器，伺服控制计算转速误差，调整供料速度控制伺服电机电压、频率，保证供料速度稳定在V1；
在压辊间隙调整模式时，供料速度保持不变，所述控制模块为线性化模块，线性化模块通过S1=SCALE（S0，△P）获得调整间隙S1，线性化模块内部根据压力差△P标定补偿间隙△S，补偿间隙△S为单次步长调整，针对设备特性，其中补偿间隙△S根据需要进行标定，如出厂默认的补偿间隙△S为0.3mm，当△P>△H，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S增大间隙距离，计算公式为S1=S0+n*△S，n为补偿系数因子；当△P<△L，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S减小间隙距离，计算公式为S1=S0-n*△S，n为补偿系数因子，其中n为补偿系数因子，针对物料特性，根据物料的相关可压缩性、分子之间的相互作用力、所要求的压缩后堆密度等参数的不同，根据所生产的物料进行试验可获得相应的补偿系数因子n；线性化模块获得调整间隙S1后，控制使能模块启动压辊间隙调整伺服电机以调整压辊间隙S1运行，在一次调整完成后，压力传感器将变化后的实时压辊压力P1反馈给控制模块，实现闭环控制，在调整后仍然不符合△L<△P<△H，进行下次调整，直至调整至符合△L<△P<△H，调整完成。其中，对于压辊间隙调整伺服电机的自身稳定性控制，可采用绝对编码器检测压辊间隙调整伺服电机的旋转角度并反馈给其伺服控制器，伺服控制器计算角度误差，调整压辊间隙调整伺服电机电压、频率，保证压辊间隙稳定在S1。
作为优选的，所述压力传感器为全桥应变片，通过放大器与动态压力差判定模块连接。具有结构简单，检测可靠的优点。
为保护设备，还包括故障停机保护模块，故障停机保护模块判定实时压辊压力P1所处区间，当P 1>H或P1<L时，故障停机保护模块控制设备停机检修。
Claims (7)
1.一种干法制粒机压片压力控制系统，包括压力传感器，用于实时测量压辊之间的实时压辊压力P1，
压辊间隙调整伺服电机或者供料速度控制伺服电机，
使能模块，驱动压辊间隙调整伺服电机以调整压辊间隙或者驱动供料速度控制伺服电机以调整供料速度，
控制模块，设定压辊初始间隙S0，设定初始压力P0，初始供料速度V0，允许的压力增量上限为△H，压力减量下限为△L，允许的压力最大值为H，压力下限值为L，控制模块与使能模块连接，
动态压力差判定模块，与控制模块、压力传感器连接，实时检测实时压辊压力P1与设定压力P0的差值并获得动态压力差△P，判断△P所处区间，△P<L，△P>H，△L<△P<△H，
并在动态压力差判定模块获得△L<△P<△H时，按当前供料速度、当前压辊间隙运行，
在当△P>△H、△P<△L时，且维持此状态时间超过动态压力差判定模块设定的持续时间t0时，控制模块控制使能模块启动以驱动压辊间隙调整伺服电机来调整压辊间隙，或者控制使能模块启动以驱动供料速度控制伺服电机以调整供料速度。
2.根据权利要求1所述干法制粒机压片压力控制系统，其特征在于：所述控制模块为PID控制模块，PID控制模块通过V1=PID（V0，△P）获得调整供料速度V1，控制模块驱动使能模块启动供料速度控制伺服电机以调整供料速度V1运行，压力传感器将变化后的实时压辊压力P1反馈给控制模块，直至调整至符合△L<△P<△H，调整完成。
3.根据权利要求1所述干法制粒机压片压力控制系统，其特征在于：所述控制模块为线性化模块，线性化模块通过S1=SCALE（S0，△P）获得调整间隙S1，线性化模块内部根据压力差△P标定补偿间隙△S，当△P>△H，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S增大间隙距离，计算公式为S1=S0+n*△S，n为补偿系数因子；当△P<△L，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S减小间隙距离，计算公式为S1=S0-n*△S，n为补偿系数因子，控制使能模块启动压辊间隙调整伺服电机以调整压辊间隙S1运行，压力传感器将变化后的实时压辊压力P1反馈给控制模块，直至调整至符合△L<△P<△H，调整完成。
4.根据权利要求1所述干法制粒机压片压力控制系统，其特征在于：所述压力传感器为全桥应变片，通过放大器与动态压力差判定模块连接。
5.根据权利要求1所述干法制粒机压片压力控制系统，其特征在于：还包括故障停机保护模块，故障停机保护模块判定实时压辊压力P1所处区间，当P 1>H或P1<L时，故障停机保护模块控制设备停机检修。
6.一种干法制粒机压片压力控制方法，包括：设定压辊初始压力P0，允许的压力增量上限为△H，压力减量下限为△L，允许的压力最大值为H，压力下限值为L，步骤一，以设定的初始供料速度V0、压辊初始间隙S0启动设备；
步骤二，获取压辊的实时压辊压力P1，比较实时压辊压力P1和初始压力P0获得动态压力差△P，判断动态压力差△P所处的区间，△P<L，△P>H，△L<△P<△H，
当△L<△P<△H时，按当前供料速度、当前压辊间隙运行；
当△P>△H、△P<△L时，并持续的时间超过设定的持续时间t0时，进行压力调整；
步骤三，压力调整：通过V1=PID（V0，△P）获得调整供料速度V1，并以调整供料速度V1运行；或者通过S1=SCALE（S0，△P）获得调整间隙S1，线性化模块内部根据压力差△P标定补偿间隙△S，当△P>△H，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S增大间隙距离，计算公式为S1=S0+n*△S，n为补偿系数因子；当△P<△L，累积此条件下的时间超过t0时，控制模块根据补偿△S减小间隙距离，计算公式为S1=S0-n*△S，n为补偿系数因子，并以调整压辊间隙S1运行；
步骤四，重复步骤二、步骤三操作直至△L<△P<△H；完成压力调整。
7.根据权利要求6所述干法制粒机压片压力控制方法，其特征在于：所述的步骤二还包括有实时压辊压力P1判定，当P 1>H或P1<L时，控制设备停机检修。
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