CN115400845A - 磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法及系统，本磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法包括：通过输入磨砂机的相关参数；根据相关参数中相应参数获取转差系数；根据转差系数和转子工艺模型，获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型，获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制；以及根据稳态调制进行控制，实现了自动动态研磨的砂磨工艺，砂磨能耗于工艺生产挂钩，提高良率的稳定性。

Description

磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法及系统
技术领域
本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法及系统。
背景技术
砂浆研磨是旋转主轴上的分散盘带动球形研磨介质。研磨介质和物料都随着主轴分散盘进行运动，靠近表面的研磨介质和物料受黏度和阻力随着分散盘运动，形成环型湍流。研磨介质受分散盘作用产生相互间的作用力，使介质间的物料受到应力作用。物料经分离器流出砂磨机。分类由于形式结构等设计差异也有所不同。现以转子结构为主，发展史由球磨到立式，由立式到卧式。
传统的砂浆研磨需要人工干预及经验管控，且无法进行能耗控制及工艺管理。
因此，基于上述技术问题需要设计一种新的磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法及系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，包括：
输入磨砂机生产的相关工艺参数；
根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数；
将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。
第二方面，本发明还提供一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化系统，包括：
输入模块，输入磨砂机生产的相关工艺参数；
转差系数计算模块，根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数；
转速稳态调制模块，将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；
流量稳态调制模块，根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。
第三方面，本发明还提供一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备，包括：
信息输入单元，输入磨砂机生产的相关工艺参数；
检测单元，获取磨砂机的实时检测数值；
控制模块，根据实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数，再将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。
本发明的有益效果是，本发明输入磨砂机生产的相关工艺参数；根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数；将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制，实现了自动动态研磨的砂磨工艺，节省了磨砂工艺的能源损耗和消耗。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法的流程图；
图2是本发明的一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法控制系统结构示意图；
图3是本发明的一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法PID动态串级控制原理图；
图4是本发明的一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备的机械结构示意图；
图5(a)是本发明的一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备部分电气信息输入单元示意图；
图5(b)是本发明的一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备部分电气主控柜内部示意图；
图6是本发明的一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备另一部分电气执行组件示意图。
图中：
1-液位传感器，2-电机隔膜泵，3-进水温度传感器，4-出水温度传感器，5-研磨仓，6-转速传感器，7-主轴研磨电机，8-流量传感器，9-控制面板，10-上位机通讯模块，11-控制模块，12-主轴变频器，13-隔膜泵变频器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图6所示，本实施例1提供了一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，包括：输入磨砂机生产的相关工艺参数；根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数；将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制，实现了自动动态研磨的砂磨工艺，节省了磨砂工艺的能源损耗和消耗。
在本实施例中，通过信息输入单元，用以输入所需研磨的温度，工艺线速，研磨介质装载率等参数；通过检测单元，所述检测单元包括温度传感器、转速传感器和流量传感器8，所述温度传感器分别安装在砂磨机冷却板换的进出口管道上，用以实时检测冷却水温，并将检测到的水温反馈至控制模块；所述转速传感器也固定安装在主轴后部联动处，用以实时检测砂磨机主轴的转速，并将检测到的转速反馈至控制模块；所述流量传感器8固定安装在砂磨机出料管道上，用以实时检测砂磨机的出料流量，并反馈至控制模块；通过控制模块，用以根据所述信息输入单元输入工艺加工温度，工艺研磨线速度，砂磨机设计参数等；根据所述信息输入单元输入的相关工艺信息，以及实时检测冷却水温，并将检测到的水温反馈至控制模块运用PID(比例，积分，微分)控制器生成稳态加工线速的调节变量,输入给设计算法；根据所述转速检测单元检测到砂磨机主轴转速的实时数据,以及所述信息输入单元输入工艺线速信息及设计算法生成的转速设定值，控制模块运用PID(比例，积分，微分)控制器生成研磨主轴的调节变量，以控制研磨用主轴变频器12；根据所述流量检测单元检测到砂磨机主轴流量的实时数据,以及设计算法生成的流量设定值，控制模块运用PID(比例，积分，微分)控制器生成砂浆流量的调节变量，以控制隔膜泵电机变频器；通过执行单元，所述执行单元包括主轴变频器12和隔膜泵电机变频器13，所述主轴变频器12根据所述控制模块的控制命令控制主轴，以生成符合生产工艺要求的研磨自动工艺；所述隔膜泵电机变频器13根据所述控制模块的控制命令控制隔膜泵。
液位传感器1设置在砂浆搅拌桶上，砂浆搅拌桶与电机隔膜泵2连接，并且电机隔膜泵2与研磨仓5连接，在研磨仓5的进水口附近处设置有进水温度传感器3，出水口附近处设置有出水温度传感器4，通过主轴研磨电机7驱动研磨仓5转动，并且在主轴研磨电机7和研磨仓5之间设置有转速传感器6，在研磨仓5的出口处还设置有流量传感器8；整体设备可以由控制面板9(相当于信息输入单元、输入模块、人机交互模块)进行具体的操作控制，并且控制面板9可以与上位机通讯模块10进行通讯，并且上位机通讯模块10与控制模块11连接，并且在整体设备中可以设置主轴变频器12和隔膜泵变频器13，以对主轴和电机隔膜泵2进行变频控制。
所述输入磨砂机生产的相关工艺参数的方法包括：
开启砂磨机控制系统，输入研磨工艺限定温度SMc、砂磨线速度vsm、转子直径Dsm、砂磨机转轴直径差asm、砂磨机转轴长度bsm和研磨效率系数e。
所述根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数的方法包括：
根据研磨工艺限定温度SMc以及进出冷却水口的温度传感器实时检测冷却水温的采样数据，通过PID控制器调制，生成转差系数γw；其中
Figure BDA0003848564010000061
式中，冷却水温度LTo，调制增益为Kp，积分时间T1，微分时间TD，采样时间T；k为梯度算符；1为研磨时间延迟常数。
所述将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数的方法包括：
所述转子工艺模型为
Figure BDA0003848564010000062
以获得砂磨工艺转速nsj；
根据转速传感器反馈的主轴实时转速对砂磨机主轴的转速进行PID控制器调制，形成稳态工艺研磨转轴调节系数γa；
Figure BDA0003848564010000071
式中，nsjd为转速传感器测得的主轴实时转速。
所述根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数的方法可以包括：
所述砂浆工艺流量模型为：
Figure BDA0003848564010000072
以获得砂浆工艺流量Qsc；
其中，nsm为隔膜泵工艺转速，
Figure BDA0003848564010000073
k为梯度算符；1为研磨时间延迟常数；m为研磨介质装载率；ρ为物料密度；本实施例仅是对砂浆工艺流量模型一种优选的实施方式进行描述，以获得砂浆工艺流量Qsc，现有技术也有相关的砂浆工艺流量Qsc计算方式。
根据流量传感器反馈的实时流量对砂磨机供给流量进行PID控制器调制，形成稳态工艺砂浆流量调节系数γs；其中
Figure BDA0003848564010000074
式中，Qsjd为流量传感器测得的实时流量。
通过液位传感器1当前段工序液位检测有料状态，通过稳态工艺研磨转轴调节系数γa对主轴变频器进行控制，以调整研磨转速，以及根据稳态工艺砂浆流量调节系数γs对隔膜泵电机变频器进行调频,以调整研磨砂浆供给流量；以及当前段工序液位检测到过低时，研磨转速将保持当前段工序液位检测正常时转速值；当前工段无料，停止隔膜泵供料，主轴研磨电机则延时停机，具体延时时间可以根据工况自行设定。
在上述磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法的基础上，本实施例还提供一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化系统，包括：
输入模块，输入磨砂机的相关参数。
转差系数计算模块，根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数。
转速稳态调制模块，将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制。
流量稳态调制模块，根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。其中转差系数计算模块、转速稳态调制模块和转速稳态调制模块的具体功能是通过控制模块实现。所述控制模块例如但不限于采用PLC、工控机等。
在上述磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法和磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化系统的基础上，本实施例还提供一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备，包括
信息输入单元，所述信息输入单元适于输入磨砂机的相关参数；
检测单元，获取磨砂机的实时检测数值；
控制模块，根据实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数，再将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。
在本实施例中，所述检测单元包括温度传感器、转速传感器和流量传感器8；所述温度传感器包括进水温度传感器3和出水温度传感器4分别固定安装在砂磨机冷却板换的进出口管道上，用以实时检测冷却水温，并将检测到的水温反馈至控制模块；所述转速传感器也固定安装在主轴后部联动处，用以实时检测砂磨机的主轴实时转速，并将检测到的转速反馈至控制模块；所述流量传感器8固定安装在砂磨机出料管道上，用以实时检测砂磨机的实时流量，并反馈至控制模块。
在本实施例中，控制模块，用以根据所述信息输入单元输入工艺加工温度，工艺研磨线速度，砂磨机设计参数等；根据所述信息输入单元输入的相关工艺信息，以及实时检测冷却水温，并将检测到的水温反馈至控制模块运用PID(比例，积分，微分)控制器生成稳态加工线速的调节变量,输入给设计算法；根据所述转速检测单元检测到砂磨机主轴转速的实时数据,以及所述信息输入单元输入工艺线速信息及设计算法生成的转速设定值，控制模块运用PID(比例，积分，微分)控制器生成研磨主轴的调节变量，以控制研磨用主轴变频器12；根据所述流量检测单元检测到砂磨机主轴流量的实时数据,以及设计算法生成的流量设定值，控制模块运用PID(比例，积分，微分)控制器生成砂浆流量的调节变量，以控制隔膜泵电机变频器。
执行单元，所述执行单元包括主轴变频器12和隔膜泵电机变频器13，所述主轴变频器12根据所述控制模块的控制命令控制主轴，以生成符合生产工艺要求的研磨自动工艺；所述隔膜泵电机变频器根据所述控制模块的控制命令控制隔膜泵。
当前段工序液位检测有料状态，通过稳态工艺研磨转轴调节系数γa对主轴变频器进行控制，以调整研磨转速，以及根据稳态工艺砂浆流量调节系数γs对隔膜泵电机变频器进行调频,以调整研磨砂浆供给流量；以及当前段工序液位检测到过低时，研磨转速将保持当前段工序液位检测正常时转速值；当前工段无料，停止隔膜泵供料，主轴研磨电机则延时停机，具体延时时间可以根据工况自行设定。
综上所述，本发明通过输入磨砂机的相关参数；根据相关参数中相应参数获取转差系数；根据转差系数和转子工艺模型，获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型，获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制；以及根据稳态调制进行启停控制，实现了自动动态研磨的砂磨工艺，节省了磨砂工艺的能源损耗和消耗。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，其特征在于，包括：
输入磨砂机生产的相关工艺参数；
根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数；
将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，其特征在于，
所述输入磨砂机生产的相关工艺参数的方法包括：
输入研磨工艺限定温度SMc、砂磨线速度vsm、转子直径Dsm、砂磨机转轴直径差asm、砂磨机转轴长度bsm和研磨效率系数e。
3.如权利要求2所述的磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，其特征在于，
所述根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数的方法包括：
根据研磨工艺限定温度SMc以及进出冷却水口的温度传感器实时检测冷却水温的采样数据，通过PID控制器调制，生成转差系数γw；其中
Figure FDA0003848563000000011
式中，冷却水温度LTo，调制增益为Kp，积分时间T1，微分时间TD，采样时间T；k为梯度算符；1为研磨时间延迟常数。
4.如权利要求3所述的磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，其特征在于，
所述将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数的方法包括：
所述转子工艺模型为
Figure FDA0003848563000000021
以获得砂磨工艺转速nsj；
根据转速传感器反馈的主轴实时转速对砂磨机主轴的转速进行PID控制器调制，形成稳态工艺研磨转轴调节系数γa；
Figure FDA0003848563000000022
式中，nsjd为转速传感器测得的主轴实时转速。
5.如权利要求4所述的磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，其特征在于，
所述根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数的方法包括：
所述砂浆工艺流量模型为：
Figure FDA0003848563000000023
以获得砂浆工艺流量Qsc；
其中，nsm为隔膜泵工艺转速，
Figure FDA0003848563000000024
m为研磨介质装载率；ρ为物料密度；
根据流量传感器反馈的实时流量对砂磨机供给流量进行PID控制器调制，形成稳态工艺砂浆流量调节系数γs；其中
Figure FDA0003848563000000025
式中，Qsjd为流量传感器测得的实时流量。
6.如权利要求5所述的磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化方法，其特征在于，还包括：
当前段工序液位检测有料状态，通过稳态工艺研磨转轴调节系数γa对主轴变频器进行控制，以调整研磨转速，以及根据稳态工艺砂浆流量调节系数γs对隔膜泵电机变频器进行调频,以调整研磨砂浆供给流量；以及
当前段工序液位检测到过低时，研磨转速将保持当前段工序液位检测正常时转速值；
当前工段无料，停止隔膜泵供料，主轴研磨电机则延时停机。
7.一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化系统，其特征在于，包括：
输入模块，输入磨砂机生产的相关工艺参数；
转差系数计算模块，根据相关传感器的实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数；
转速稳态调制模块，将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；
流量稳态调制模块，根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。
8.一种磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备，其特征在于，包括：
信息输入单元，输入磨砂机生产的相关工艺参数；
检测单元，获取磨砂机的实时检测数值；
控制模块，根据实时检测数值及相应工艺参数获取转差系数，再将转差系数代入转子工艺模型以获得砂磨工艺转速，并结合转速传感器测得的主轴实时转速获取稳态工艺研磨转轴调节系数，以进行转速稳态调制；根据砂浆工艺流量模型获得砂浆工艺流量，并结合流量传感器测得的实时流量获取稳态工艺研磨砂浆流量调节系数，以进行流量稳态调制。
9.如权利要求8所述的磷酸铁锂砂磨单机台生产工艺自动化设备，其特征在于，
所述检测单元包括温度传感器、转速传感器和流量传感器；
所述温度传感器分别安装在砂磨机冷却板换的进出口管道上，用以实时检测冷却水温，并反馈至控制模块；
所述转速传感器固定安装在主轴后部联动处，用以实时检测砂磨机的主轴实时转速，并反馈至控制模块；
所述流量传感器固定安装在砂磨机出料管道上，用以实时检测砂磨机的实时流量，并反馈至控制模块。
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