CN112742301B - 干法制粒机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干法制粒机控制系统，包括控制模块、输入模块、生成模块和检测模块，所述控制模块、输入模块、生成模块和检测模块分别通讯连接，所述输入模块用于输入制成品粒径数值和制成品硬度数值；所述生成模块用于生成压轮工作指令、实时输粒转速增速、压轮间距数值区间、液压压力范围区间、压轮转速数值、破碎转速数值和整粒转速数值；所述检测模块用于检测获得实时产品硬度数值；所述控制模块用于设置对应部件的工作参数并控制各工作机构工作。其操作设置更加便捷，有效提高设备的使用效果和使用效率。

Description

干法制粒机控制系统

技术领域

本发明涉及粉末制粒技术领域，尤其是一种干法制粒机控制系统。

背景技术

干法制粒机的原理就是将干粉直接压制成片再进行粉碎和整粒，目前市面上的干法制粒机的控制方式普遍采用直接输入各种机器运行参数对生产过程进行控制，这种控制方式复杂且不易掌握。由于干法制粒机的机器参数较多，包括有搅拌转速、输料转速、压轮转速、破碎刀转速、整粒刀转速、液压压力和压轮间隙，这些参数范围较宽，存在各个参数相互关联的现象，一个参数发生变换，都会使得整体产品的粒径和硬度出现偏差，同时输料负载率、压轮负载率、位移传感器检测值、物料在受挤压区所受的挤压力这些数值也与产品参数息息相关，因此各个参数的具体数值的确定严重依赖设备操作人员的经验，制成品的质量高低受与操作人员的水平影响严重，使得设备在生产时，需要有熟练工进行操作和设置，在生产过程中也需要操作者进行反复抽检，及时对设置参数进行调整，而熟练工不易培训，需要长时间的摸索，降低设备的使用效率以及使用效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种干法制粒机控制系统，操作设置更加便捷，有效提高设备的使用效果和使用效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种干法制粒机控制系统，包括控制模块、输入模块、生成模块和检测模块，所述控制模块、输入模块、生成模块和检测模块分别通讯连接，

所述输入模块用于输入制成品粒径数值和制成品硬度数值，并将制成品粒径数值和制成品硬度数值发送给生成模块和控制模块；

所述生成模块用于接收实时产品硬度数值、制成品粒径数值和制成品硬度数值，并根据制成品粒径数值计算生成压轮间距数值区间，用于根据制成品硬度数值计算生成液压压力范围区间和压轮转速数值，根据压轮转速数值计算生成破碎转速数值和整粒转速数值，用于根据实时产品硬度数值与制成品硬度数值的差值生成输粒转速实时增速，所述实时产品硬度数值与制成品硬度数值的差值越大实时输粒转速增速越大，当实时产品硬度数值与制成品硬度数值的差值为0时，所述实时输粒转速增速为0，用于在生成实时输粒转速增速时生成搅拌转速数值，所述搅拌转速数值与输粒转速数值成正比，用于在实时产品硬度数值达到制成品硬度数值50％时生成压轮工作指令，并将压轮工作指令、实时输粒转速增速、压轮间距数值区间、液压压力范围区间、压轮转速数值、破碎转速数值和整粒转速数值发送给控制模块和检测模块；

所述检测模块用于检测获得实时产品硬度数值，并将实时产品硬度数值发送给生成模块和控制模块；

所述控制模块用于接收实时产品硬度数值、压轮工作指令、实时输粒转速增速、压轮间距数值区间、液压压力范围区间、压轮转速数值、破碎转速数值和整粒转速数值，并根据实时输粒转速增速、压轮间距数值区间、液压压力范围区间、压轮转速数值、破碎转速数值和整粒转速数值设置对应部件的工作参数并控制搅拌机构和输粒机构开始工作，用于在接收到压轮工作指令时控制压轮开始工并同步生成破碎工作指令和整粒工作指令，并根据破碎工作指令和整粒工作指令控制破碎机构和整粒机构开始工作。

作为本发明的进一步设置，所述检测模块还用于获取实时压轮间距数值，在实时压轮间距数值达到压轮间距数值区间中间值时，计算实时产品硬度数值与制成品硬度数值比值，当比值小于99％时，生成增压阀工作指令，并将增压阀工作指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收增压阀工作指令，并控制增压阀工作。

作为本发明的进一步设置，所述检测模块还用于在实时产品硬度数值与制成品硬度数值的比值大于或等于99％时或实时压轮间距小于压轮间距数值区间下限值时生成增压阀关闭指令，并将增压阀关闭指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收增压阀关闭指令，并控制增压阀关闭。

作为本发明的进一步设置，所述检测模块还用于在实时压轮间距大于压轮间距数值区间上限值时生成停止增速指令，并将停止增速指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收停止增速指令并控制输粒机构停止加速。

作为本发明的进一步设置，所述生成模块还用于在实时产品硬度数值大于成品硬度数值时生成输料设备减速指令，并将输料设备减速指令发生给控制模块；所述控制模块用于接收输料设备减速指令并控制输料设备降低输料转速。

作为本发明的进一步设置，所述检测模块还用于检测压轮负载率和输料负载率，当压轮负载率或输料负载率中的任何一项超过100％时，生成输料设备降速指令，并将输料设备降速指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收输料设备降速指令并控制输料设备降低输料转速。

作为本发明的进一步设置，所述检测模块还用于在压轮负载率或输料负载率中的任何一项超过100％并持续单位时间后生成报警信号，并将报警信号发送给控制模块；所述控制模块用于接收报警信号，并控制整体设备顺序停机。

作为本发明的进一步设置，所述控制模块还用于在接收到报警信号后控制减压电磁阀和压轮回位电磁阀开启。

作为本发明的进一步设置，还包括存储模块，所述检测模块用于将报警信号发送给存储模块；所述存储模块用于接收报警信息并记录设备状态。

这样设置的有益效果是：可以通过输入模块设置制成品粒径和制成品硬度，这里的成品粒径指的是用以对应筛网的目数，通常为10至30目，同时在受挤压区设置压力检测传感器，即检测模块的一部分，压力传感器可以检测到物料在受挤压区所受的挤压力大小，并且通过与设置的制成品硬度对应的受压力进行比较，来对油压的高低和输料转速和压轮转速的高低进行控制。

生成模块通过制成品粒径，计算出压轮间距范围。通过制成品硬度，计算出液压压力范围和压轮转速，再通过计算出来的压轮转速确定破碎转速和整粒转速。输料转速的确定与实时产品硬度数值和制成品硬度设定值的差值相关联。当设备启动后，输料启动，输料转速的增速与实时产品硬度数值和制成品硬度设定值的差值成正比，差值越大，增速越快，当差值为零时，增速停止。搅拌转速和输粒转速相关联，输料启动的同时启动搅拌，搅拌转速与输粒转速成正比关系。

压轮启动条件由实时产品硬度数值与制成品硬度设定值的差值决定，当实时产品硬度数值达到制成品设定值的50％后，压轮启动。压轮启动的同时启动破碎和整粒。

在整体设备开机后，通过输入模块设置好制成品的关键数值，制成品粒径和制成品硬度，操作运行，生成模块计算出液压压力值范围，启动液压系统，使液压压力值达到计算的范围的下限值。液压压力值达到计算出的范围的下限值后，生成模块根据制成品粒径，计算出压轮间距范围值，控制液压系统电磁阀的动作，使位移传感器检测值的实际值达到系统计算出的压轮间距范围的下限值。压轮间距调节完成。压轮间距调节完成后，系统自动开启输料电机并且自动匹配输料电机转速，输料启动后，输料转速由低向高增加，输料转速增加的终止条件与实时产品硬度数值和制成品硬度设定值的差值关联，系统计算出差值为零时，输料转速会自动停止增加并保持当前转速，当计算差值为负时，会使输料转速下降。终止输料转速增加的条件还包括压轮间距，当系统监控到压轮间距达到系统计算出的间距范围的上限时，输料转速会停止增加并保持当前转速。系统检测到输料转速增加的两个终止条件中的任何一个达成，都会使输料电机转速停止增加并保持当前转速。

系统在输料电机启动的同时启动搅拌电机，并且使搅拌转速与输料转速成正比关系。系统监控到实时产品硬度数值达到制成品硬度设定值的50％后，会启动压轮电机。压轮电机的转速由生成模块根据制成品硬度通过计算得出。系统在压轮电机启动的同时，启动破碎电机和整粒电机，破碎电机和整粒电机的转速由生成模块根据压轮电机的转速计算得出。

当监控到压轮间距达到间距范围的中间值时，同时监控到实时产品硬度数值在达不到制成品硬度值的99％时，则会开启液压系统的增压阀，使液压压力增加。系统中增压阀关闭条件是实时产品硬度数值达到制成品硬度值的99％或者压轮间距低于系统计算出的压轮间距范围值下限，两者中的任何一种条件达成，系统都会控制关闭增压阀。系统以实时产品硬度数值做运行过程控制，在设备运行过程中，系统能够使实时产品硬度数值与制成品硬度设定值能够保持一致，浮动范围控制在制成品硬度设定值的99％～101％。实时产品硬度数值达到制成品硬度设定值的101％时，及超过预设值时，系统会降低输料转速。实时产品硬度数值低于制成品硬度设定值的99％时，及低于预设值时，系统会增加输料转速。最终实现实时产品硬度数值与制成品硬度设定值保持一致。

同时系统对压轮负载率和输料负载率实行过程监控，在设备运行过程中，系统检测到压轮负载率和输料负载率中的任何一项超过100％时，输料转速会下降。系统检测到压轮负载率和输料负载率中的任何一项超过100％并保持单位时间后就会报警，这里单位时间由人为设置，不用快速反应进行停机，可以预留一定时间供设备进行自我调整，若单位时长中无法完成调整，则记录报警数据并按顺序停机，同时开启减压电磁阀和压轮回位电磁阀，避免机械损伤。

这种控制系统使操作人员在输入模块需要输入制成品明确要求的两个关键数据后，设备就能受到系统控制，自动匹配出各种最佳的机器参数进行生产，并且能够避免因参数不当导致的各种机械损伤，所有的机器参数实现闭环控制，使制成品的一致性大大提高。该系统对熟练个人的依赖度不高，便于上手，能够有效提高设备的使用效果和使用效率。

下面结合实施例做进一步的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构布局示意图。

具体实施方式

本发明干法制粒机控制系统的实施例如图1所示：本发明干法制粒机控制系统的实施例如图1所示：制成品粒径范围会有明确的要求，用以对应筛网的目数(设置范围10～30目)。可以通过在输入模块输入筛网目数，系统通过计算来确定压轮间隙的范围，计算出的值用f表示，f+0.3mm为压轮间距上限值，用g表示。f-0.3mm为压轮间距下限值，用e表示。设备运行时的实时压轮间距用d表示，当计算出的范围超出规定的压轮间距数值区间极限时，以压轮范围极限为准。

在用乳糖进行测试时，设备在最低压轮转速、最小压轮间距和最高液压压力下，使输料负载率和压轮负载率当中的任何一个达到100％的状态下，用最大输料转速进行输料时，物料受压最大值为硬度比100％。可以通过在输入模块输入硬度百分比，即制成品硬度数值，系统通过计算确定和调整搅拌转速、输料转速、压轮转速、破碎刀转速、整粒刀转速和液压压力的具体运行参数。具体计算和调整的条件和方法如下表所示：

在实际运行中，要求在输入模块设定好粒径范围和颗粒硬度后，点击启动，设备能够自动运行并且自动匹配最佳运行参数，使制成品质量合格的前提下，产量最高。设备启动后各机构具体运行顺序如下：

液压系统6启动，加压至系统计算出的压力预设值。

液压调节压轮间距至e。

输料机构1以系统计算出初始转速运行，同时搅拌机构2以输料转速1/6的速度运行。

当c的值达到50％b后，压轮启动，压轮初始转速由系统计算出来。破碎机构4和整粒机构5同时启动，破碎机构4和整粒机构5的转速由系统计算得出，破碎机构4和整粒机构5转速与压轮转速成比例关系。

压轮系统3达到初始运行转速后，根据c与b的差值和压轮间距实际值与压轮间距范围的差值调整液压压力、输料转速和压轮转速。

检测模块7检测到c<b，d<f时，增加输料转速，直到c＝b和d＝g中任何一个条件达成，输料转速停止增加并保持当前转速；如果输料转速增加至极限后c<b，d<f，则降低压轮转速，直到c＝b和d＝g中任何一个条件达成。此时如果c＝b，d<f，液压系统6压力降低和输料转速提高(如果输料转速已到极限，则降低压轮转速)，直到d＝f时停止并保持；此时如果d＝g，c<b，液压压力上升，直至c＝b和d＝f中任何一个条件达成，液压系统6液压压力停止上升并保持，此时如果d＝f，c<b，则增加输料转速，如果输料转速已到极限，则降低压轮转速，直至c＝b。

检测模块7检测到c>b，d<f时，液压系统6液压压力降低，直到c＝b后停止降低液压压力并保持。此时如果d<f，输料转速增加，直到d＝f后停止增加并保持，如果输料转速增加至极限后d<f，则压轮转速降低，直至d＝f后停止增加并保持。此时如果d＝f，则保持所有参数的运行状态。此时如果d>g，则降低输料机构1输料转速，直到d＝f时停止降低输料转速并保持。

检测模块7检测到c<b，d>g时，增加液压系统6液压压力，直至c＝b和d＝f中任何一个条件达成，液压压力停止增加并保持。此时如果c＝b，d>g，则降低输料转速，直至d＝f。此时如果d＝f，c<b，则增加输料转速，直至c＝b，如果输料转速已到极限，则降低压轮转速，直至c＝b。

检测模块7检测到c>b，d>g时，降低输料机构1输料转速，直至c＝b和d＝f中任何一个条件达成，输料机构1输料转速停止降低并保持。此时如果c＝b，d>g，则继续降低输料转速，同时增加液压压力，直至d＝f。此时如果d＝f，c>b，则继续降低输料转速，同时降低液压压力，直至c＝b。

设备运行时，液压压力实际值高于10MPA时，在第一次d＝f时，主油缸下腔电磁阀需要通电一次1s。该动作只执行一次。

在设备运行中，允许压轮间隙浮动范围为f±0.1mm，允许物料压力c浮动±1％。设备实行过程控制，在设备运行过程中：当压轮间隙浮动范围超出允许值时，优先调整输料转速，在输料转速到极限后调整输料转速。当物料压力c浮动范围超出允许的范围时，优先调整液压压力。

设备运行过程中出现各种异常或者停机时各机构的停止顺序如下：液压系统6动作，压轮抬起。同时停止输料和搅拌。压轮和破碎停止。压轮和破碎停止后约30s，整粒停止。

该干法制粒机控制系统可以对整个生产过程实现闭环控制，系统根据运行时物料受力的大小和实时压轮间距与设定的硬度比和粒径范围进行比较来对所有的机器参数进行控制，来保证运行时物料受力的大小和压轮实际间距与设定的硬度比和粒径范围之间的差距在很小的范围。

以上实例，只是本发明优选地具体实例的一种，本领域技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种干法制粒机控制系统，其特征在于：包括控制模块、输入模块、生成模块和检测模块，所述控制模块、输入模块、生成模块和检测模块分别通讯连接，

所述输入模块用于输入制成品粒径数值和制成品硬度数值，并将制成品粒径数值和制成品硬度数值发送给生成模块和控制模块；

所述生成模块用于接收实时产品硬度数值、制成品粒径数值和制成品硬度数值，并根据制成品粒径数值计算生成压轮间距数值区间，用于根据制成品硬度数值计算生成液压压力范围区间和压轮转速数值，根据压轮转速数值计算生成破碎转速数值和整粒转速数值，用于根据实时产品硬度数值与制成品硬度数值的差值生成输粒转速实时增速，所述实时产品硬度数值与制成品硬度数值的差值越大实时输粒转速增速越大，当实时产品硬度数值与制成品硬度数值的差值为0时，所述实时输粒转速增速为0，用于在生成实时输粒转速增速时生成搅拌转速数值，所述搅拌转速数值与输粒转速数值成正比，用于在实时产品硬度数值达到制成品硬度数值50%时生成压轮工作指令，并将压轮工作指令、实时输粒转速增速、压轮间距数值区间、液压压力范围区间、压轮转速数值、破碎转速数值和整粒转速数值发送给控制模块和检测模块；

所述检测模块用于检测获得实时产品硬度数值，并将实时产品硬度数值发送给生成模块和控制模块；

所述控制模块用于接收实时产品硬度数值、压轮工作指令、实时输粒转速增速、压轮间距数值区间、液压压力范围区间、压轮转速数值、破碎转速数值和整粒转速数值，并根据实时输粒转速增速、压轮间距数值区间、液压压力范围区间、压轮转速数值、破碎转速数值和整粒转速数值设置对应部件的工作参数并控制搅拌机构和输粒机构开始工作，用于在接收到压轮工作指令时，控制压轮开始工作 并同步生成破碎工作指令和整粒工作指令，并根据破碎工作指令和整粒工作指令控制破碎机构和整粒机构开始工作;

所述检测模块还用于获取实时压轮间距数值，在实时压轮间距数值达到压轮间距数值区间中间值时，计算实时产品硬度数值与制成品硬度数值比值，当比值小于99%时，生成增压阀工作指令，并将增压阀工作指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收增压阀工作指令，并控制增压阀工作,还用于在实时产品硬度数值与制成品硬度数值的比值大于或等于99%时或实时压轮间距小于压轮间距数值区间下限值时生成增压阀关闭指令，并将增压阀关闭指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收增压阀关闭指令，并控制增压阀关闭,还用于在实时压轮间距大于压轮间距数值区间上限值时生成停止增速指令，并将停止增速指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收停止增速指令并控制输粒机构停止加速; 还用于检测压轮负载率和输料负载率，当压轮负载率或输料负载率中的任何一项超过100%时，生成输料设备降速指令，并将输料设备降速指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收输料设备降速指令并控制输料设备降低输料转速;

所述生成模块还用于在实时产品硬度数值大于成品硬度数值时生成输料设备减速指令，并将输料设备减速指令发送 给控制模块；所述控制模块用于接收输料设备减速指令并控制输料设备降低输料转速。

2.根据权利要求1所述的干法制粒机控制系统，其特征在于：所述检测模块还用于在压轮负载率或输料负载率中的任何一项超过100%并持续单位时间后生成报警信号，并将报警信号发送给控制模块；所述控制模块用于接收报警信号，并控制整体设备顺序停机。

3.根据权利要求1所述的干法制粒机控制系统，其特征在于：所述控制模块还用于在接收到报警信号后控制减压电磁阀和压轮回位电磁阀开启。

4.根据权利要求1所述的干法制粒机控制系统，其特征在于：还包括存储模块，所述检测模块用于将报警信号发送给存储模块；所述存储模块用于接收报警信息并记录设备状态。

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