CN206085632U - 螺杆挤出机温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及螺杆挤出机温度控制系统，该温度控制系统包括温度采集模块、第一处理器、第二处理器、第三处理器、功率控制模块、市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及显示模块。本实用新型将智能控制、智能控制参数设定以及外部监测分别采用独立的处理器进行处理，提高了智能控制的稳定性，尤其是在螺杆转速跃变时系统的稳定性。

Description

螺杆挤出机温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及螺杆挤出机温度控制系统。

背景技术

塑料加工过程中最主要的是成型加工,它的作用是将各种形态的塑料制成一定形状的制品或型坯,是塑料制品生产中不可缺少的环节。塑料加工成型工艺主要有挤出成型、注射成型、压缩成型、压注成型等。其中,挤出成型是最基本的工艺,主要用于生产连续的型材,例如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆等的涂覆和涂层塑件等,还可用于中空塑料型坯、料粒的加工。挤出成型工艺是利用挤出成型设备将原料通过加热、加压而使之以粘流状态在高温、高压下通过具有特定截面形状的口模,然后进行冷却定型已获得具有所需截面形状的型材。

目前，挤出机的温度控制存在智能化程度不高、抗扰动能力差、控制精度有限等问题,例如我国常规挤出机的控温精度为正负5℃。这个范围内的温度波动可以引起塑料熔体一的流速波动,从而使制品壁厚的不均匀。这一方面使生产质量下降,另一方面也造成材料的浪费。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种螺杆挤出机温度控制系统，所述温度控制系统包括温度采集模块、第一处理器、第二处理器、第三处理器、功率控制模块、市电电压采集模块、挤出机转速采集模块，所述温度采集模块用于采集挤出机筒体内的温度；所述功率控制模块用于控制加热器的功率；所述第一处理器用于根据温度采集模块智能控制所述加热器，所述第二处理器用于设定第一处理器的智能控制参数，所述第三处理器用于根据市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及温度采集模块监控挤出机温度、市电电压和挤出机转速。

所述温度采集模块包括温度传感器和数字转化模块，所述温度传感器用于检测挤出机的温度，得到温度模拟信号，所述数字转化模块用于将温度传感器得到的温度模拟信号转化成温度数字信号。

所述功率控制模块包括D/A转换电路、V/I转换电路以及可控硅，所述可控硅与加热器电性连接，所述第一处理器的数字信号经过D/A转换模块、V/I转换模块转换得到模拟电流信号，所述模拟电流信号对可控硅控制进而控制所述加热器的功率。

所述温度控制系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块与第二处理器连接，用于显示、设定智能控制参数。

所述智能控制参数包括温度和控制模式。

所述第二处理器存储控制模式的数据，所述第二处理器用于将所述控制模式数据传送至第一处理器，所述第一处理器根据第二处理器的控制模式数据控制所述加热器的功率。

所述控制模式包括PID控制、模糊控制以及神经元网络控制。

所述PID控制包括固定取值的PID控制、自适应PID控制、非线性PID控制、基于神经网络的自适应PID控制、基于模糊控制的自适应PID控制、基于遗传算法的自适应PID控制、基于单纯形的自适应PID控制。

所述模糊控制包括Fuzzy-PID复合控制、自适应模糊控制、参数自整定模糊控制、专家模糊控制、仿人智能模糊控制、神经模糊控制、多变量模糊控制。

本实用新型采用三核处理技术，将智能控制、智能控制参数设定以及外部监测分别采用独立的处理器进行处理，提高了温度智能控制的稳定性，尤其是在螺杆转速跃变时系统的稳定性。此外，将智能控制与智能控制参数设定的处理器设置在挤出机附近，将外部检测处理器设置在监控室内，将市电电压以及挤出机转速纳入检测范围，便于观察螺杆转速跃变时系统的控制效果，便于操作人员改变智能控制参数。

由于环境极其复杂，将智能控制参数的设定采用独立的处理器处理，有利于迅速改变智能控制参数，例如，当市电电压不稳定时，可以将使用自适应PID控制的第一处理器更改为模糊控制。

参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。

附图说明

图1为螺杆挤出机的温度控制系统示意图。

图2为螺杆挤出机的温度控制系统另一种示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

螺杆挤出机温度控制系统，所述螺杆挤出机包括挤出机筒体、环绕设置于挤出机筒体外侧的加热器以及温度控制系统，所述温度控制系统包括温度采集模块、第一处理器、第二处理器、第三处理器、功率控制模块、市电电压采集模块、挤出机转速采集模块，以及显示模块，所述温度采集模块用于采集挤出机筒体内的温度；所述功率控制模块用于控制加热器的功率；所述第一处理器用于根据温度采集模块智能控制所述加热器，所述第二处理器用于设定第一处理器的智能控制参数，所述第三处理器用于根据市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及温度采集模块监控挤出机温度、市电电压和挤出机转速，所述显示模块与第三处理器连接，用于显示挤出机温度、市电电压和挤出机转速数据。

本实用新型的螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机，也可以是双螺杆挤出机或者三螺杆挤出机。处理器可以选择市面上常见的微控制器或微处理器，例如STM32或MAX32600。处理器之间采用RS485连接通信。虽然市面上的微控制器或微处理器均具有处理多个任务的能力，但是由于工业现场环境极其复杂，不可避免会使得系统的稳定性降低。本实用新型采用三核处理技术，将智能控制、智能控制参数设定以及外部监测分别采用独立的处理器进行处理，提高了温度智能控制的稳定性，尤其是在螺杆转速跃变时系统的稳定性。此外，将智能控制与智能控制参数设定的处理器设置在挤出机附近，将外部检测处理器设置在监控室内，将市电电压以及挤出机转速纳入检测范围，便于观察螺杆转速跃变时系统的控制效果，便于操作人员改变智能控制参数。

使用本实用新型的系统，可以有效降低事故的发生，同时也提高了遇到事故的处理能力，有利于迅速判断事故原因。

所述第二处理器存储控制模式的数据，所述第二处理器用于将所述控制模式数据传送至第一处理器，所述第一处理器根据第二处理器的控制模式数据控制所述加热器的功率。所述智能控制参数包括温度和控制模式，所述控制模式包括PID控制、模糊控制以及神经元网络控制，所述PID控制包括固定取值的PID控制、自适应PID控制、非线性PID控制、基于神经网络的自适应PID控制、基于模糊控制的自适应PID控制、基于遗传算法的自适应PID控制、基于单纯形的自适应PID控制，所述模糊控制包括Fuzzy-PID复合控制、自适应模糊控制、参数自整定模糊控制、专家模糊控制、仿人智能模糊控制、神经模糊控制、多变量模糊控制。本实用新型的第二处理器可以设定第一处理器的控制模式，并将所述控制模式数据传送至第一处理器，当第三处理器的数据显示控制效果异常时，通过第二处理器迅速改变第一处理器的控制模式，实现更高效的控制。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的温度采集模块包括温度传感器和数字转化模块，所述温度传感器用于检测挤出机的温度，得到温度模拟信号，所述数字转化模块用于将温度传感器得到的温度模拟信号转化成温度数字信号。温度传感器可以选择市面上的那些，优选电阻温度传感器或热电偶传感器。

作为一种优选的技术方案，功率控制模块包括D/A转换电路、V/I转换电路以及可控硅，D/A转换电路将数字信号转化成模拟信号，V/I转换电路将电压模拟信号转化成电流模拟信号，可控硅根据电流模拟信号控制电加热器，实现电加热器的功率控制。

实施例1

如图1，螺杆挤出机包括挤出机筒体、环绕设置于挤出机筒体外侧的加热器以及温度控制系统，温度控制系统包括温度采集模块、第一处理器、第二处理器、第三处理器、功率控制模块、市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及显示模块，温度采集模块用于采集挤出机筒体内的温度；功率控制模块用于控制加热器的功率；第一处理器用于根据温度采集模块智能控制加热器，第二处理器用于设定第一处理器的智能控制参数，第三处理器用于根据市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及温度采集模块监控挤出机温度、市电电压和挤出机转速。处理器采用MAX32600，处理器之间采用RS485通信，所述显示模块与第三处理器连接，用于显示挤出机温度、市电电压和挤出机转速数据。所述第二处理器存储控制模式的数据，所述第二处理器用于将所述控制模式数据传送至第一处理器，所述第一处理器根据第二处理器的控制模式数据控制所述加热器的功率。

实施例2

如图2，螺杆挤出机包括挤出机筒体、环绕设置于挤出机筒体外侧的加热器以及温度控制系统，温度控制系统包括温度采集模块、第一处理器、第二处理器、第三处理器、功率控制模块、市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及显示模块，温度采集模块用于采集挤出机筒体内的温度；功率控制模块用于控制加热器的功率；第一处理器用于根据温度采集模块智能控制加热器，第二处理器用于设定第一处理器的智能控制参数，第三处理器用于根据市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及温度采集模块监控挤出机温度、市电电压和挤出机转速。温度采集模块包括温度传感器和数字转化模块，温度传感器用于检测挤出机的温度，得到温度模拟信号，数字转化模块用于将温度传感器得到的温度模拟信号转化成温度数字信号。温度传感器为铂电阻温度传感器，功率控制模块包括D/A转换电路、V/I转换电路以及可控硅，可控硅与加热器电性连接，第一处理器的数字信号经过D/A转换模块、V/I转换模块转换得到模拟电流信号，模拟电流信号对可控硅控制进而控制加热器的功率。温度控制系统还包括人机交互模块，人机交互模块与第二处理器连接，用于显示、设定智能控制参数，所述显示模块与第三处理器连接，用于显示挤出机温度、市电电压和挤出机转速数据。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本实用新型的专利范围内。

Claims (9)

1.螺杆挤出机温度控制系统，其特征在于，所述温度控制系统包括温度采集模块、第一处理器、第二处理器、第三处理器、功率控制模块、市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及显示模块，所述温度采集模块用于采集挤出机筒体内的温度；所述功率控制模块用于控制加热器的功率；所述第一处理器用于根据温度采集模块智能控制所述加热器，所述第二处理器用于设定第一处理器的智能控制参数，所述第三处理器用于根据市电电压采集模块、挤出机转速采集模块以及温度采集模块监控挤出机温度、市电电压和挤出机转速，所述显示模块与第三处理器连接，用于显示挤出机温度、市电电压和挤出机转速数据。

2.根据权利要求1所述的螺杆挤出机温度控制系统，其特征在于，所述温度采集模块包括温度传感器和数字转化模块，所述温度传感器用于检测挤出机的温度，得到温度模拟信号，所述数字转化模块用于将温度传感器得到的温度模拟信号转化成温度数字信号。

3.根据权利要求1所述的螺杆挤出机温度控制系统，其特征在于，所述功率控制模块包括D/A转换电路、V/I转换电路以及可控硅，所述可控硅与加热器电性连接，所述第一处理器的数字信号经过D/A转换模块、V/I转换模块转换得到模拟电流信号，所述模拟电流信号对可控硅控制进而控制所述加热器的功率。

4.根据权利要求1所述的螺杆挤出机温度控制系统，其特征在于，所述温度控制系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块与第二处理器连接，用于显示、设定智能控制参数。

5.根据权利要求1所述的螺杆挤出机温度控制系统，所述智能控制参数包括温度和控制模式。

6.根据权利要求5所述的螺杆挤出机温度控制系统，所述第二处理器存储控制模式的数据，所述第二处理器用于将所述控制模式数据传送至第一处理器，所述第一处理器根据第二处理器的控制模式数据控制所述加热器的功率。

7.根据权利要求5所述的螺杆挤出机温度控制系统，所述控制模式包括PID控制、模糊控制以及神经元网络控制。

8.根据权利要求7所述的螺杆挤出机温度控制系统，所述PID控制包括固定取值的PID控制、自适应PID控制、非线性PID控制、基于神经网络的自适应PID控制、基于模糊控制的自适应PID控制、基于遗传算法的自适应PID控制、基于单纯形的自适应PID控制。

9.根据权利要求7所述的螺杆挤出机温度控制系统，所述模糊控制包括Fuzzy-PID复合控制、自适应模糊控制、参数自整定模糊控制、专家模糊控制、仿人智能模糊控制、神经模糊控制、多变量模糊控制。