CN115592915A - 一种注塑机运行数据监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注塑机监测技术领域，具体公开了一种注塑机运行数据监测预警系统，所述系统包括：温度监测模块，用于获取注塑机料筒多段位置的实时温度数据；环境参数监测模块，用于检测注塑机所处环境参数；监测预警模块，用于根据注塑机所处环境参数确定注塑机的预测升温曲线，及根据注塑机升温过程中的实时温度数据与注塑机预测升温曲线比较对注塑机升温过程进行监测预警。本发明能够判断升温组件的升温过程是否出现异常，进而能够提前发现升温组件出现的性能衰减问题，进而通过提前更换的方式避免在注塑过程中出现更换升温组件的问题，实现了对升温组件性能监测的准确性及提前性。

Description

一种注塑机运行数据监测预警系统

技术领域

本发明涉及注塑机监测技术领域，具体为一种注塑机运行数据监测预警系统。

背景技术

注塑机是塑料成型过程中常见的一种成型设备，其一般由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成，借助螺杆或柱塞的推力，将已塑化好的熔融状态的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品。

注塑机在工作过程中需要进行分段加热控制，通过在料筒上设置多组加热组件及热电偶，通过温度控制器使得料筒的不同位置达到设定的温度。

现有技术中，在料筒上设置的加热组件多通过电加热圈实现，此结构在长时间使用过程中容易出现烧坏、故障等风险，而若在注塑过程中出现电加热圈故障的问题，一方面更换过程影响注塑的效率，另一方面，维修完成后需要重新调整注塑参数，因此容易造成料筒及热流道中的注塑料造成浪费，因此提前发现电加热圈的故障并提前进行更换，能够有效保证注塑机的正常运行；现有技术中判断电加热圈是否故障的方法主要判断电加热圈是否能够在设定范围内完成加热过程，当能够完成，则判断加热圈正常，否则判断电加热圈异常，而现有注塑机的温度控制方式主要通过PID控制方法，当电加热圈初期升温较慢时，会通过提高电压方式提高升温效率，显然，此种判断电加热圈异常的方法只有在电加热圈性能完全失效时方能进行故障判断，因此判断过程具有一定的滞后性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注塑机运行数据监测预警系统，解决以下技术问题：

如何提高注塑机升温组件异常监测的准确性及提前性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种注塑机运行数据监测预警系统，所述系统包括：

温度监测模块，用于获取注塑机料筒多段位置的实时温度数据；

环境参数监测模块，用于检测注塑机所处环境参数；

监测预警模块，用于根据注塑机所处环境参数确定注塑机的预测升温曲线，及根据注塑机升温过程中的实时温度数据与注塑机预测升温曲线比较对注塑机升温过程进行监测预警。

于一实施例中，所述环境参数包括环境温度及环境湿度；

预先在不同温度区间及湿度区间下测定注塑机标准升温曲线模型；

根据检测的环境温度及环境湿度与标准升温曲线模型的映射关系确定预测升温曲线。

于一实施例中，所述监测预警的过程为：

计算升温到设定温度值所需升温时间t_u，将升温时间t_u与预测升温曲线中的升温时间t_h进行比对：

若t_u-t_h≥t_p，则判断升温组件故障并进行预警；

若t_u-t_h＜t_p，则通过公式

计算出升温状态系数P，将P与预设阈值P_th进行比对：

若P≤P_th，则判断升温组件状态正常；

若P＞P_th，则判断升温组件状态异常并进行预警；

其中，t_p为预设偏差值，T_u(t)为实时温度随时间变化曲线；T_h(t)为预测升温曲线。

于一实施例中，所述温度监测模块还用于监测注塑料在升温组件上一位置的温度值T_l；

所述系统还包括电压监测模块及运行模块；

所述电压监测模块用于获取升温组件工作电压随时间变化曲线U；

所述运行模块用于统计单次注射量；

所述监测预警模块还用于根据环境参数、T_l、U、升温组件设定温度值T_s及单次注射量Q对注塑机保温过程进行分析及预警。

于一实施例中，注塑机保温过程进行分析及预警的过程为：

通过△T＝f_t(T_S-T_l，Q)计算出每次注塑中升温组件的衰减量△T；

其中，f_t()为当前环境参数下的温度衰减函数；

根据环境参数、衰减量△T及设定温度值T_S确定预测电压变化曲线U_p，根据电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p进行比对，通过比对结果判断电压是否正常。

于一实施例中，曲线U与预测电压变化曲线U_p比对的过程为：

通过公式

计算出电压偏离系数S，将S与预设阈值S_th进行比对：

若S≥S_th，则判断升温组件故障并进行预警；

若S＜S_th，则判断升温组件正常运行；

其中，t为当前时间点，t₀为预设时段，t-t_x＞t₀，t_x为开始注塑时间点，U(t)为电压实时变化曲线，U_p(t)为预测电压变化曲线。

于一实施例中，所述系统还包括故障远程诊断模块；

所述故障远程诊断模块用于获取注塑机关键参数信息并根据关键参数信息对注塑机进行故障诊断；

所述关键参数信息包括当前时间点参数、注塑对应产品的历史参数。

于一实施例中，所述故障诊断的过程包括：

根据当前注塑产品的历史注塑参数计算出参数平均值集合

将实时检测的参数{A₁、A₂、...、A_N}分别与平均值集合中的对应参数进行比对：

若

则判断该项参数异常；

若

则判断该项参数与对应上次注塑参数进行比对：

若

则判断该项参数异常；

若

则判断该项参数正常；

其中，N为参数的总数目，i∈[1，N]；A_i为第i项参数值，

为第i项参数历史平均值，A_il为第i项参数上次监测值，A_it为第i项参数的预设阈值；

根据异常参数项的种类预测故障类型。

于一实施例中，故障类型预测的方法为：

针对每种故障类型设定关键参数项，并根据关联度对关键参数项进行排序；

通过公式

计算出每种故障类型的概率值X；

其中，θ_j为第j名关键参数项的权重系数，θ_j+1＞θ_j；π_j为第j名关键参数项的异常系数，当关键参数项异常时，π_j＝1，否则，π_j＝0；

获取所有故障类型的概率值X并进行排序，选择概率值X排序第一的故障类型作为预测故障类型。

本发明的有益效果：

(1)本发明根据注塑机所处的环境参数信息确定升温组件在生产状态下的升温曲线，根据检测的实时温度数据形成实施温度变化曲线，通过变化曲线的比对，能够判断升温组件的升温过程是否出现异常，进而能够提前发现升温组件出现的性能衰减问题，进而通过提前更换的方式避免在注塑过程中出现更换升温组件的问题，实现了对升温组件性能监测的准确性及提前性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明注塑机运行数据监测预警系统的概要框示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了一种注塑机运行数据监测预警系统，系统包括：

温度监测模块，用于获取注塑机料筒多段位置的实时温度数据；

环境参数监测模块，用于检测注塑机所处环境参数；

监测预警模块，用于根据注塑机所处环境参数确定注塑机的预测升温曲线，及根据注塑机升温过程中的实时温度数据与注塑机预测升温曲线比较对注塑机升温过程进行监测预警。

通过上述技术方案，根据注塑机所处的环境参数信息确定升温组件在生产状态下的升温曲线，同时，根据检测的实时温度数据形成实施温度变化曲线，通过变化曲线的比对，不仅能够判断出升温组件是否在规定时间内达到设定的温度，还能判断升温组件的升温过程是否出现异常，进而能够提前发现升温组件出现的性能衰减问题，进而通过提前更换的方式避免在注塑过程中出现更换升温组件的问题，实现了对升温组件性能监测的准确性及提前性。

作为本发明的一种实施方式，环境参数包括环境温度及环境湿度；

以料筒一个位置点的升温组件为例，预先在不同温度区间及湿度区间下测定注塑机标准升温曲线模型；

根据检测的环境温度及环境湿度与标准升温曲线模型的映射关系确定预测升温曲线。

通过上述技术方案，由于环境参数会影响到升温组件实际升温的过程，因此本实施例通过环境参数监测模块获取环境温度及环境湿度，并根据标准升温曲线模型的映射关系确定预测升温曲线，进而能够确定参考的标准，为升温组件的升温过程判断提供较为准确的参考标准。

需要说明的是，注塑机标准升温曲线模型为预先测定获得的，根据注塑机所在环境的温度范围设定若干个区间，根据注塑机所在环境的湿度范围设定若干个区间，分别在不同温度区间及不同湿度区间下测定同型号升温组件的升温曲线，进而形成标准升温曲线模型，因此通过检测的环境温度及环境湿度，进而能够获得对应的预测升温曲线。

作为本发明的一种实施方式，监测预警的过程为：

计算升温到设定温度值所需升温时间t_u，将升温时间t_u与预测升温曲线中的升温时间t_h进行比对：

若t_u-t_h≥t_p，则判断升温组件故障并进行预警；

若t_u-t_h＜t_p，则通过公式

计算出升温状态系数P，将P与预设阈值P_th进行比对：

若P≤P_th，则判断升温组件状态正常；

若P＞P_th，则判断升温组件状态异常并进行预警；

其中，t_p为预设偏差值，T_u(t)为实时温度随时间变化曲线；T_h(t)为预测升温曲线。

通过上述技术方案，本实施例提供了一种监测预警的方法，具体的，首先根据升温的时间进行初步的比对，将升温时间t_u与预测升温曲线中的升温时间t_h进行比对，当t_u-t_h≥t_p时，说明升温时间较长，因此判断升温组件故障，当t_u-t_h＜t_p时，说明实际升温时间t_u与预测升温时间t_h差别较小，因此进一步分析；需要说明的是，由于电压的限制，因此不会出现t_u远小于t_h的状况。

在进一步分析过程中，通过公式

计算出升温状态系数P，根据公式可知，升温状态系数P表示实时温度随时间变化曲线与预测升温曲线围成面积的差值，通过将P与预设阈值P_th进行比对，显然，当P≤P_th时，说明实时温度随时间变化曲线与预测升温曲线面值差值较小，两曲线贴合性较高，因此判断升温组件正常，而当P＞P_th，说明实时温度随时间变化曲线与预测升温曲线产生较大的偏差，因此判断升温组件的性能出现问题，因此进行预警，提醒管理人员及时更换升温组件。

需要说明的是，上述技术方案中的t_p、P_th均通过多组同型号升温组件测定的数据拟合选定，通过与其比对，能够对升温组件是否异常进行判断。

作为本发明的一种实施方式，温度监测模块还用于监测注塑料在升温组件上一位置的温度值T_l；

系统还包括电压监测模块及运行模块；

电压监测模块用于获取升温组件工作电压随时间变化曲线U；

运行模块用于统计单次注射量；

监测预警模块还用于根据环境参数、T_l、U、升温组件设定温度值T_s及单次注射量Q对注塑机保温过程进行分析及预警。

通过上述技术方案，本实施例提供了一种在注塑机批量生产过程中对升温组件进行监测分析的方法，具体地，通过温度监测模块获取注塑料进入该升温组件前的温度T_l，再根据电压监测模块检测升温组件的工作电压随时间变化曲线U，通过运行模块用于统计单次注射量，进而能够根据环境参数、作用注塑量、温度变化量对作用电压进行预测，通过将实际电压U与预测作用电压进行比对，进而能够判断出升温组件是否出现异常问题。

作为本发明的一种实施方式，注塑机保温过程进行分析及预警的过程为：

通过△T＝f_t(T_S-T_l，Q)计算出每次注塑中升温组件的衰减量△T；

其中，f_t()为当前环境参数下的温度衰减函数；

根据环境参数、衰减量△T及设定温度值T_s确定预测电压变化曲线U_p，根据电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p进行比对，通过比对结果判断电压是否正常。

通过上述技术方案，本实施例提供了一种注塑机保温过程分析预警的方法，首先根据△T＝f_t(T_S-T_l，Q)计算出每次注塑中升温组件的衰减量△T，其中，f_t()为当前环境参数下的温度衰减函数，其根据单次注射量及温度变化量确定温度的衰减系数△T，其中，温度变化量根据加热后的温度T_S与加热前的温度T_l确定，因此，通过△T＝f_t(T_S-T_l，Q)，能够确定每次注塑作业温度的衰减量，进而通过衰减量及设定温度值T_S确定预测电压变化曲线U_p，之后再通过电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p的比对，进而能够判断电压升温组件的电压是否异常，实现升温组件的预警。

进一步说明，本实施例中的温度衰减函数在不同的环境参数条件下预先测定获得，其与单次注射量Q及温度变化量(T_S-T_l)正相关，即当单次注射量较大时，对温度的损耗较多，当温度的调节量较大，即(T_S-T_l)较大时，对于温度的损耗也较多。

进一步对预测电压变化曲线U_p确定的方法进行说明，首先，根据环境参数及设定温度值T_s，能够获取非注塑损耗状态下的电压变化曲线，此过程通过对标准升温组件预先测定获得，同时，通过计算的衰减量△T对非注塑损耗状态下的电压变化曲线进行调整，进而能够获得与预测电压变化曲线U_p，此过程首先根据衰减量△T确定增加电压量△U，之后将增加电压量△U与非注塑损耗状态下的电压变化曲线结合，进而能够获取预测电压变化曲线U_p；需要说明的是，增加电压量△U增加的时间点根据每次注塑的时间点确定，具体的结合方式通过现有技术容易实现，在此不作详述。

作为本发明的一种实施方式，电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p比对的过程为：

通过公式

计算出电压偏离系数S，将S与预设阈值S_th进行比对：

若S≥S_th，则判断升温组件故障并进行预警；

若S＜S_th，则判断升温组件正常运行；

其中，t为当前时间点，t₀为预设时段，t-t_x＞t₀，t_x为开始注塑时间点，U(t)为电压实时变化曲线，U_p(t)为预测电压变化曲线。

通过上述技术方案，本实施例提供了一种电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p进行比对的方法，通过公式

计算出电压偏离系数S，将S与预设阈值S_th进行比对，显然，当S≥S_th时，说明实际作用电压曲线与预设电压曲线重合性较差，说明实际作用电压较大方能满足保温的需求，因此说明升温组件出现故障几率较大，进而判断升温组件故障并进行预警，当S＜S_th时，说明实际作用电压与预设电压较为接近，因此判断升温组件正常运行；因此通过电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p的比对，进而能够对升温组件的异常进行前瞻性的判断，进而通过预警提醒管理人员及时更换掉性能出现问题的升温组件。

作为本发明的一种实施方式，系统还包括故障远程诊断模块；

故障远程诊断模块用于获取注塑机关键参数信息并根据关键参数信息对注塑机进行故障诊断；

关键参数信息包括当前时间点参数、注塑对应产品的历史参数。

通过上述技术方案，通过设置故障远程诊断模块，能够在注塑机的相关关键参数出现异常时，分析出故障类型，进而能够协助修理人员快速的找到故障点，具体地，通过获取当前时间点参数、注塑对应产品的历史参数，通过参数的偏差，进而能够实现对故障的准确判断。

作为本发明的一种实施方式，故障诊断的过程包括：

根据当前注塑产品的历史注塑参数计算出参数平均值集合

将实时检测的参数{A₁、A₂、...、A_N}分别与平均值集合中的对应参数进行比对：

若

则判断该项参数异常；

若

则判断该项参数与对应上次注塑参数进行比对：

若|A_i-A_il|≥A_ith，则判断该项参数异常；

若

则判断该项参数正常；

其中，N为参数的总数目，i∈[1，N]；A_i为第i项参数值，

为第i项参数历史平均值，A_il为第i项参数上次监测值，A_ith为第i项参数的预设阈值；

根据异常参数项的种类预测故障类型。

通过上述技术方案，本实施例根据当前注塑产品的历史注塑参数计算出参数平均值集合

通过实时检测参数与平均值集合的对应参数进行比对，进而判断参数是否出现较大的偏差，具体地，首先判断是否

显然，当为是时，说明实际检测参数与该参数对应平均值产生较大的偏差，因此判断该项参数异常；当

时，判断该项参数相对上次的参数是否发生较大的变化，当|A_i-A_il|≥A_ith时，说明该项参数与上次参数产生较大的变化，因此判断该项参数异常，因此通过参数数据的比对，进而能够判断出异常的参数项。

需要说明的时，对于同一种注塑产品，其注塑过程的参数会存在一定的偏差，但差量会在合理的范围内，同时，对于时间连续的注塑过程，其相关参数变化量会较小。

作为本发明的一种实施方式，故障类型预测的方法为：

针对每种故障类型设定关键参数项，并根据关联度对关键参数项进行排序；

通过公式

计算出每种故障类型的概率值X；

其中，θ_j为第j名关键参数项的权重系数，θ_j+1＞θ_j；π_j为第j名关键参数项的异常系数，当关键参数项异常时，π_j＝1，否则，π_j＝0；

获取所有故障类型的概率值X并进行排序，选择概率值X排序第一的故障类型作为预测故障类型。

通过上述技术方案，根据注塑机常见的问题及每种问题出现时关键参数的异常项发生概率确定关键参数项与故障类型的关联性，然后针对每种故障类型进行关键参数项按关联性排序，之后通过公式

计算出每种故障类型的概率值X，当关键参数项异常时，令π_j＝1，当关键参数项正常时，令π_j＝0，因此通过权重系数与异常系数乘积的累加，能够根据异常关键参数项确定每种故障类型的概率值X，进而通过对概率值X排序并选择排序第一的作为预测故障类型，能够准确预测出与实际状况最为接近的故障类型。

需要说明的是，权重系数θ_j根据历史数据中该项故障类型出现第j种关键参数项异常的几率判断，当几率较大时，θ_j数值也较大。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，所述系统包括：

温度监测模块，用于获取注塑机料筒多段位置的实时温度数据；

环境参数监测模块，用于检测注塑机所处环境参数；

监测预警模块，用于根据注塑机所处环境参数确定注塑机的预测升温曲线，及根据注塑机升温过程中的实时温度数据与注塑机预测升温曲线比较对注塑机升温过程进行监测预警。

2.根据权利要求1所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，所述环境参数包括环境温度及环境湿度；

预先在不同温度区间及湿度区间下测定注塑机标准升温曲线模型；

根据检测的环境温度及环境湿度与标准升温曲线模型的映射关系确定预测升温曲线。

3.根据权利要求2所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，所述监测预警的过程为：

计算升温到设定温度值所需升温时间t_u，将升温时间t_u与预测升温曲线中的升温时间t_h进行比对：

若t_u-t_h≥t_p，则判断升温组件故障并进行预警；

若t_u-t_h＜t_p，则通过公式

计算出升温状态系数P，将P与预设阈值P_th进行比对：

若P≤P_th，则判断升温组件状态正常；

若P＞P_th，则判断升温组件状态异常并进行预警；

其中，t_p为预设偏差值，T_u(t)为实时温度随时间变化曲线；T_h(t)为预测升温曲线。

4.根据权利要求3所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，所述温度监测模块还用于监测注塑料在升温组件上一位置的温度值T_l；

所述系统还包括电压监测模块及运行模块；

所述电压监测模块用于获取升温组件工作电压随时间变化曲线U；

所述运行模块用于统计单次注射量；

所述监测预警模块还用于根据环境参数、T_l、U、升温组件设定温度值T_s及单次注射量Q对注塑机保温过程进行分析及预警。

5.根据权利要求4所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，注塑机保温过程进行分析及预警的过程为：

通过ΔT＝f_t(T_s-T_l，Q)计算出每次注塑中升温组件的衰减量ΔT；

其中，f_t()为当前环境参数下的温度衰减函数；

根据环境参数、衰减量ΔT及设定温度值T_s确定预测电压变化曲线U_p，根据电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p进行比对，通过比对结果判断电压是否正常。

6.根据权利要求5所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，电压实时变化曲线U与预测电压变化曲线U_p比对的过程为：

通过公式

计算出电压偏离系数S，将S与预设阈值S_th进行比对：

若S≥S_th，则判断升温组件故障并进行预警；

若S＜S_th，则判断升温组件正常运行；

其中，t为当前时间点，t₀为预设时段，t-t_x＞t₀，t_x为开始注塑时间点，U(t)为电压实时变化曲线，U_p(t)为预测电压变化曲线。

7.根据权利要求1所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，所述系统还包括故障远程诊断模块；

所述故障远程诊断模块用于获取注塑机关键参数信息并根据关键参数信息对注塑机进行故障诊断；

所述关键参数信息包括当前时间点参数、注塑对应产品的历史参数。

8.根据权利要求7所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，所述故障诊断的过程包括：

根据当前注塑产品的历史注塑参数计算出参数平均值集合

将实时检测的参数{A₁、A₂、…、A_N}分别与平均值集合中的对应参数进行比对：

若

则判断该项参数异常；

若

则判断该项参数与对应上次注塑参数进行比对:

若|A_i-A_il|≥A_ith，则判断该项参数异常；

若

则判断该项参数正常；

其中，N为参数的总数目，i∈[1,N]；A_i为第i项参数值，

为第i项参数历史平均值，A_il为第i项参数上次监测值，A_ith为第i项参数的预设阈值；

根据异常参数项的种类预测故障类型。

9.根据权利要求8所述的一种注塑机运行数据监测预警系统，其特征在于，故障类型预测的方法为：

针对每种故障类型设定关键参数项，并根据关联度对关键参数项进行排序；

通过公式

计算出每种故障类型的概率值X；

其中，θ_j为第j名关键参数项的权重系数，θ_j+1＞θ_j；π_j为第j名关键参数项的异常系数，当关键参数项异常时，π_j＝1，否则，π_j＝0；

获取所有故障类型的概率值X并进行排序，选择概率值X排序第一的故障类型作为预测故障类型。

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