CN118170084A - 基于物联网工控用plc控制决策优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于物联网工控用PLC控制决策优化方法及系统，包括结构强度评估模块、效益决策模块和优化控制模块，所述结构强度评估模块用于对当前生产塑料件的结构强度进行评估，所述效益决策模块用于分析当前生产塑料件进行施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料的必要性并进行决策判断，所述优化控制模块用于对当前生产塑料件在实际生产环境下的不同参数变化后对控制指令进行优化，所述结构强度评估模块与效益决策模块电连接，所述效益决策模块与优化控制模块电连接，本发明，具有实用性强和可智能控制决策的特点。
Description
技术领域
本发明涉及PLC控制技术领域，具体为基于物联网工控用PLC控制决策优化方法及系统。
背景技术
PLC控制系统是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的远程控制系统。具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
随着传统工业水平的不断升级，工业物联网的快速发展，PLC在工业产线上运用越来越广泛。现有的注射成型是通过注塑机和模具来实现的。利用注塑工艺过程来形成在零部件外壳中使用的塑料部件是众所周知。随着人们对产品工艺追求不断提高，许多塑料饰件较为轻薄，且对表面光洁度要求高，进而用于装饰和支撑作用。在注塑生产过程中，塑料件与注塑流道内的固化废料相连，通常需要人工剪切的方式将注塑件相连部位的浇口废料切除，这种人工剪切的方式效率不高，而且剪切位置易于出现偏差，导致产品的质量参差不齐。而部分采用PLC控制系统通过制在保压完毕之后冷却成型之前施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料的方式难以适用于当下不断迭代的轻薄、光洁的塑料饰件，切除浇口废料的操作不当反而加剧脱模后翘曲变形、断裂等现象，造成良品率降低，生产效益得不到提高。因此，设计实用性强和可智能控制决策的基于物联网工控用PLC控制决策优化方法及系统是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供基于物联网工控用PLC控制决策优化方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于物联网工控用PLC控制决策优化方法及系统，包括结构强度评估模块、效益决策模块和优化控制模块，所述结构强度评估模块用于对当前生产塑料件的结构强度进行评估，所述效益决策模块用于分析当前生产塑料件进行施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料的必要性并进行决策判断，所述优化控制模块用于对当前生产塑料件在实际生产环境下的不同参数变化后对控制指令进行优化，所述结构强度评估模块与效益决策模块电连接，所述效益决策模块与优化控制模块电连接。
根据上述技术方案，所述结构强度评估模块包括批货结构分类模块、模具截面面积获取模块和压模厚度采集模块，所述批货结构分类模块用于将当前批次生产塑料件进行批次货物结构的划分，所述模具截面面积获取模块用于获取当前伸出塑料件的截面面积，所述压模厚度采集模块用于分布式采集磨具间隙，获取当前生产塑料件的厚度。
根据上述技术方案，所述效益决策模块包括初始算法输出模块、模拟运行模块和对比判断模块，所述初始算法输出模块用于根据强度和批次货物的划分输出初始的废料切除算法，所述模拟运行模块用于根据初始算法模拟生产运行过程，推算决策影响，所述对比判断模块用于对比执行废料切除工序的利弊影响并输出判断结果。
根据上述技术方案，所述优化控制模块包括实时参数采集模块、优化算法模块和控制输出模块，所述实时参数采集模块用于生产塑料件的实时各项参数进行采集，所述优化算法模块用于根据实时采集参数对每一个生产塑料件的算法进行优化，所述控制输出模块用于根据优化算法控制输出程序，使机器按照实时输出程序的方式切除注塑件浇口的废料。
根据上述技术方案，该方法包括以下步骤：
步骤S1：注塑机在工作过程中，系统通过结构强度评估模块对当前生产塑料件的结构强度进行评估，并通过电信号将评估结果传输至效益决策模块；
步骤S2：效益决策模块获取生产塑料件的评估结果，分析决策是否需要在注塑生产时施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料；
步骤S3：当决策注塑生产时需要进行切除注塑件浇口废料时，优化控制模块启动，进一步对切除指令进行优化控制。
根据上述技术方案，所述步骤S1进一步包括以下步骤：
步骤S11：获取当前批次生产塑料件的结构类型，通过批货结构分类模块将当前批次的结构类型进行划分，并输出划分后的结构类型系数k；
步骤S12：然后获取模具的截面面积s；
步骤S13：同时利用压模厚度采集模块预先在模具内侧通过模具合模时采集监测点厚度值h1、h2、…、hn，并通过公式计算获取压模厚度值/>
步骤S14：利用结构强度评估模块计算当前批次生产塑料件的结构强度评估值，其中计算公式为：
根据上述技术方案，所述步骤S2进一步包括以下步骤：
步骤S21：获取结构强度评估结果值q，系统匹配最适合结构强度为q的控制指令算法，并通过初始算法输出模块输出为初始算法指令；
步骤S22：将注塑机引入初始算法，并进行模拟运行生产过程，获取模拟生产过程中因引入算法控制指令而降低的成品率p；
步骤S23：同时对比人工切除操作所需要的单件人力成本r和产品质量因参差不齐而降低的单件价值u；
步骤S24：对比判断模块开始分析判断，当p·x·y≤x·(r+u)时输出判断结果，并且决策启动控制指令，在注塑生产时推动切刀切除注塑件浇口的废料；其中x为当前批次总共需要生产的件数、y为当前生产塑料件的单价。
根据上述技术方案，所述步骤S3进一步包括以下步骤：
步骤S31：决策启动控制指令后，实时参数采集模块同步运行，在每一个注塑件生产过程中，实时采集开模瞬时风速m、环境温度n以及注塑压力值g参数；
步骤S32：将上述参数分别以控制参数α导入初始算法并介入控制切除时机，其中以及以控制参数β导入初始算法并介入控制切除速度，其中/> 其中，k2、k3分别为控制参数α、控制参数β的转换系数，均为大于0的常数、Δg为对应塑料件生产时的注塑压力与该塑料件标准压力差值；
步骤S33：最后利用控制输出模块，将每个塑料件生产过程件优化后的算法指令实施在相对应的塑料件生产过程中，对切除指令进行优化控制实施。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，可以将不同的批次生产的塑料件先进行同结构类型或者同维度下再进行横截面积、厚度的分析运算，进而可以精确的评估该模具生产出的塑料件的结构强度值，并在注塑机在实际生产过程中，决策输出初始算法指令程序后，进一步的根据每个塑料件生产时的实际风速、温度以及注塑机注塑压力值等参数影响，进行每一个塑料件单独的运行优化，减少传统单一算法指令局限性强，条件要求高而导致难以适用的问题，大大提高了企业生产效益。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的系统模块组成示意图。
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。
请参阅图1，本发明提供技术方案：基于物联网工控用PLC控制决策优化方法及系统，包括结构强度评估模块、效益决策模块和优化控制模块，结构强度评估模块用于对当前生产塑料件的结构强度进行评估，效益决策模块用于分析当前生产塑料件进行施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料的必要性并进行决策判断，优化控制模块用于对当前生产塑料件在实际生产环境下的不同参数变化后对控制指令进行优化，结构强度评估模块与效益决策模块电连接，效益决策模块与优化控制模块电连接。
结构强度评估模块包括批货结构分类模块、模具截面面积获取模块和压模厚度采集模块，批货结构分类模块用于将当前批次生产塑料件进行批次货物结构的划分，模具截面面积获取模块用于获取当前伸出塑料件的截面面积，压模厚度采集模块用于分布式采集磨具间隙，获取当前生产塑料件的厚度。
效益决策模块包括初始算法输出模块、模拟运行模块和对比判断模块，初始算法输出模块用于根据强度和批次货物的划分输出初始的废料切除算法，模拟运行模块用于根据初始算法模拟生产运行过程，推算决策影响，对比判断模块用于对比执行废料切除工序的利弊影响并输出判断结果。
优化控制模块包括实时参数采集模块、优化算法模块和控制输出模块，实时参数采集模块用于生产塑料件的实时各项参数进行采集，优化算法模块用于根据实时采集参数对每一个生产塑料件的算法进行优化，控制输出模块用于根据优化算法控制输出程序，使机器按照实时输出程序的方式切除注塑件浇口的废料。
该方法包括以下步骤：
步骤S1：注塑机在工作过程中，系统通过结构强度评估模块对当前生产塑料件的结构强度进行评估，并通过电信号将评估结果传输至效益决策模块；
步骤S2：效益决策模块获取生产塑料件的评估结果，分析决策是否需要在注塑生产时施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料；
步骤S3：当决策注塑生产时需要进行切除注塑件浇口废料时，优化控制模块启动，进一步对切除指令进行优化控制。
步骤S1进一步包括以下步骤：
步骤S11：获取当前批次生产塑料件的结构类型，通过批货结构分类模块将当前批次的结构类型进行划分，并输出划分后的结构类型系数k；
步骤S12：然后获取模具的截面面积s；
步骤S13：同时利用压模厚度采集模块预先在模具内侧通过模具合模时采集监测点厚度值h1、h2、…、hn，并通过公式计算获取压模厚度值/>
步骤S14：利用结构强度评估模块计算当前批次生产塑料件的结构强度评估值，其中计算公式为：
式中，塑料件的结构强度评估值与模具的截面面积、压模厚度以及结构类型系数有关，当生产塑料件结构在结构类型相同时，其模具截面面积反应出塑料件的大小，压模厚度反应出塑料件的平均厚度，对于同一结构类型的塑料件，当其面积越大或厚度越薄时，其结构强度评估值也越小，反之则越大，通过上述公式，可以将不同的批次生产的塑料件先进行同结构类型或者同维度下再进行横截面积、厚度的分析运算，进而可以精确的评估该模具生产出的塑料件的结构强度值，进而为后续系统决策提供基础判断条件。
步骤S2进一步包括以下步骤：
步骤S21：获取结构强度评估结果值q，系统匹配最适合结构强度为q的控制指令算法，并通过初始算法输出模块输出为初始算法指令；
步骤S22：将注塑机引入初始算法，并进行模拟运行生产过程，获取模拟生产过程中因引入算法控制指令而降低的成品率p；
步骤S23：同时对比人工切除操作所需要的单件人力成本r和产品质量因参差不齐而降低的单件价值u；
步骤S24：对比判断模块开始分析判断，当p·x·y≤x·(r+u)时输出判断结果，并且决策启动控制指令，在注塑生产时推动切刀切除注塑件浇口的废料；其中x为当前批次总共需要生产的件数、y为当前生产塑料件的单价；式中通过分别计算因加入切除浇口废料指令而导致成品率降低的损失价值与单独人工切除所消耗成本进行对比，在经济效益方便多维分析决策切除浇口废料指令的必要性，大大提高决策准确性，避免决策失误导致的利益损失。
步骤S3进一步包括以下步骤：
步骤S31：决策启动控制指令后，实时参数采集模块同步运行，在每一个注塑件生产过程中，实时采集开模瞬时风速m、环境温度n以及注塑压力值g参数；
步骤S32：将上述参数分别以控制参数α导入初始算法并介入控制切除时机，其中以及以控制参数β导入初始算法并介入控制切除速度，其中/> 其中，k2、k3分别为控制参数α、控制参数β的转换系数，均为大于0的常数、Δg为对应塑料件生产时的注塑压力与该塑料件标准压力差值；式中，α与集开模瞬时风速m正比，与环境温度n成反比，当控制参数α越大，则优化算法使得控制切除时机越提前；β与塑料件标准压力差值成反比，当控制参数β越大，则切除速度越快，反之则越慢；当开模风速大，或者环境温度低时，均会加快塑料件完全固化成型时间，进而提前切除时机，减少切除时的受力阈值，从而大大降低因切除力矩过大导致生产塑料件翘曲变形、断裂等现象，同样的当注塑时压力参数与标准发生偏差时，通过降低切除速度，降低断裂现象；通过上述步骤，可以使得注塑机在实际生产过程中，在决策输出初始算法指令程序后，进一步的根据每个塑料件生产时的实际风速、温度以及注塑机注塑压力值等参数影响，进行每一个塑料件单独的运行优化，减少传统单一算法指令局限性强，条件要求高而导致难以适用的问题，大大提高了企业生产效益；
步骤S33：最后利用控制输出模块，将每个塑料件生产过程件优化后的算法指令实施在相对应的塑料件生产过程中，对切除指令进行优化控制实施。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于物联网工控用PLC控制决策优化系统，其特征在于：该系统包括结构强度评估模块、效益决策模块和优化控制模块，所述结构强度评估模块用于对当前生产塑料件的结构强度进行评估，所述效益决策模块用于分析当前生产塑料件进行施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料的必要性并进行决策判断，所述优化控制模块用于对当前生产塑料件在实际生产环境下的不同参数变化后对控制指令进行优化，所述结构强度评估模块与效益决策模块电连接，所述效益决策模块与优化控制模块电连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网工控用PLC控制决策优化系统，其特征在于：所述结构强度评估模块包括批货结构分类模块、模具截面面积获取模块和压模厚度采集模块，所述批货结构分类模块用于将当前批次生产塑料件进行批次货物结构的划分，所述模具截面面积获取模块用于获取当前伸出塑料件的截面面积，所述压模厚度采集模块用于分布式采集磨具间隙，获取当前生产塑料件的厚度。
3.根据权利要求2所述的基于物联网工控用PLC控制决策优化系统，其特征在于：所述效益决策模块包括初始算法输出模块、模拟运行模块和对比判断模块，所述初始算法输出模块用于根据强度和批次货物的划分输出初始的废料切除算法，所述模拟运行模块用于根据初始算法模拟生产运行过程，推算决策影响，所述对比判断模块用于对比执行废料切除工序的利弊影响并输出判断结果。
4.根据权利要求3所述的基于物联网工控用PLC控制决策优化系统，其特征在于：所述优化控制模块包括实时参数采集模块、优化算法模块和控制输出模块，所述实时参数采集模块用于生产塑料件的实时各项参数进行采集，所述优化算法模块用于根据实时采集参数对每一个生产塑料件的算法进行优化，所述控制输出模块用于根据优化算法控制输出程序，使机器按照实时输出程序的方式切除注塑件浇口的废料。
5.一种基于物联网工控用PLC控制决策优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤S1：注塑机在工作过程中，系统通过结构强度评估模块对当前生产塑料件的结构强度进行评估，并通过电信号将评估结果传输至效益决策模块；
步骤S2：效益决策模块获取生产塑料件的评估结果，分析决策是否需要在注塑生产时施加控制指令推动切刀切除注塑件浇口的废料；
步骤S3：当决策注塑生产时需要进行切除注塑件浇口废料时，优化控制模块启动，进一步对切除指令进行优化控制。
6.根据权利要求5所述的基于物联网工控用PLC控制决策优化方法，其特征在于：所述步骤S1进一步包括以下步骤：
步骤S11：获取当前批次生产塑料件的结构类型，通过批货结构分类模块将当前批次的结构类型进行划分，并输出划分后的结构类型系数k；
步骤S12：然后获取模具的截面面积s；
步骤S13：同时利用压模厚度采集模块预先在模具内侧通过模具合模时采集监测点厚度值h1、h2、…、hn，并通过公式计算获取压模厚度值/>
步骤S14：利用结构强度评估模块计算当前批次生产塑料件的结构强度评估值，其中计算公式为：
7.根据权利要求6所述的基于物联网工控用PLC控制决策优化方法，其特征在于：所述步骤S2进一步包括以下步骤：
步骤S21：获取结构强度评估结果值q，系统匹配最适合结构强度为q的控制指令算法，并通过初始算法输出模块输出为初始算法指令；
步骤S22：将注塑机引入初始算法，并进行模拟运行生产过程，获取模拟生产过程中因引入算法控制指令而降低的成品率p；
步骤S23：同时对比人工切除操作所需要的单件人力成本r和产品质量因参差不齐而降低的单件价值u；
步骤S24：对比判断模块开始分析判断，当p·x·y≤x·(r+u)时输出判断结果，并且决策启动控制指令，在注塑生产时推动切刀切除注塑件浇口的废料；其中x为当前批次总共需要生产的件数、y为当前生产塑料件的单价。
8.根据权利要求7所述的基于物联网工控用PLC控制决策优化方法，其特征在于：所述步骤S3进一步包括以下步骤：
步骤S31：决策启动控制指令后，实时参数采集模块同步运行，在每一个注塑件生产过程中，实时采集开模瞬时风速m、环境温度n以及注塑压力值g参数；
步骤S32：将上述参数分别以控制参数α导入初始算法并介入控制切除时机，其中以及以控制参数β导入初始算法并介入控制切除速度，其中/>其中，k2、k3分别为控制参数α、控制参数β的转换系数，均为大于0的常数、Δg为对应塑料件生产时的注塑压力与该塑料件标准压力差值；
步骤S33：最后利用控制输出模块，将每个塑料件生产过程件优化后的算法指令实施在相对应的塑料件生产过程中，对切除指令进行优化控制实施。
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