一种片材机的螺杆保护方法

技术领域

本发明涉及片材生产设备，具体涉及一种片材机的螺杆保护方法。

背景技术

螺杆是片材机的主机装置中比较重要的部件之一，其主要是用于对机筒内的原材料颗粒进行推进，实现对机筒内的原材料颗粒边推进边溶解加热的过程。

以往在片材机的生产过程中，由于片材的工艺繁多，生产要求也有所不同，所使用的螺杆的技术参数要求也不同，这就对电气控制上也提出了新的要求，需要螺杆应用不同的线速度，以满足不同量的原材料颗粒的推进，且由于原材料的颗粒材质不同，也会带来了负荷负载的不同，需要使片材机的螺杆驱动电机加大转矩，才能够应付不同原材料颗粒的推进。这就导致了螺杆在长期使用中，需要应付不同的负荷的高低负荷运行，或是加速或是减速等不同的变化，可能存在螺杆等重要部件断裂或是损伤等因素，例如：参考图4，随着螺杆驱动电机的启动运行时间的增加，其转矩逐渐增大，形成了一转矩控制根据直角平面坐标系x轴为时间t(s)，y轴为转矩百分比TN，通过观察螺杆驱动电机运行限制转矩的曲线条曲线，当没有转矩限制时，转矩超过100%，达到了150%，这个时候对于螺杆来说很快就会损坏；而一旦螺杆损坏，轻则损伤影响产品出品质量，重则断裂卡死造成停机停产，导致短时间内无法正常生产，降低了机器的使用效率，浪费了资金与人力维护，并严重影响了终端客户的生产计划。因此需要有必要的保护措施或方法来保护螺杆，避免螺杆等重要组件的损坏或损伤情况发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种片材机的螺杆保护方法，这种螺杆保护方法能够很好地抑制片材机的螺杆驱动电机转矩的超出，可避免螺杆等重要组件的损坏或损伤情况发生。采用的技术方案如下：

一种片材机的螺杆保护方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）设置驱动器、总线、现场总线控制器和后台总线控制器，驱动器相应的输出端与所述片材机的螺杆驱动电机电连接，现场总线控制器通过总线与所述驱动器相应的输入输出端电连接，后台总线控制器与现场总线控制器通信连接；驱动器内置有过程PID控制器，过程PID控制器能够调节所述片材机的螺杆驱动电机的转速及转矩；

（2）直接在驱动器的过程PID控制器上设置螺杆驱动电机的固定给定值，或者，后台总线控制器通过现场总线控制器给定信号至驱动器，向驱动器的过程PID控制器内设置螺杆驱动电机的固定给定值，固定给定值包括速度给定值和转矩给定值；

（3）直接在驱动器的过程PID控制器上选定螺杆驱动电机的工作控制模式，或者，后台总线控制器通过现场总线控制器在驱动器的过程PID控制器上选定螺杆驱动电机的工作控制模式：①速度控制模式：在该模式下螺杆驱动电机按照驱动器的给定速度值运行；②转矩控制模式：在该模式下螺杆驱动电机按照驱动器的给定转矩值运行；③最小控制模式：在该模式下输出转矩给定和转矩给定值 ，并选择两者中的较小值来控制螺杆驱动电机运行；

（4）在片材机运行过程中，驱动器控制螺杆驱动电机按照选定的工作控制模式运行，同时接收螺杆驱动电机反馈回来的实际反馈值，并将实际反馈值与固定给定值进行比较，再由驱动器对螺杆驱动电机的实际转速或转矩进行调节，使螺杆驱动电机的转速实际值或转矩实际值保持在所需的固定给定值的误差范围内。

所述步骤（2）、（3）中，可让现场的工作人员直接调试设定，向驱动器的过程PID控制器内设置螺杆驱动电机的固定给定值及工作控制模式，或者，让后台的工作人员通过后台总线控制器的触摸屏调试固定给定值，调试设定，再通过现场总线控制器向驱动器的过程PID控制器内设置螺杆驱动电机的固定给定值及工作控制模式。

所述步骤（3）中，所述螺杆驱动电机可以选定的三种工作控制模式都属于矢量控制，速度控制模式、转矩控制模式、最小控制模式在现场控制和远程控制皆可使用。矢量控制是一种针对需要高精度控制的应用的电机控制模式，需要在开始运行时进行辨识运行，通过驱动器辨识电机运行后，使之成为一种精确的电机模型，保存在驱动器参数内，矢量控制主要涉及转矩与速度模式的选择。

本发明的螺杆保护方法中，可直接在驱动器的过程PID控制器上设置螺杆驱动电机的固定给定值，并在驱动器的过程PID控制器上选定螺杆驱动电机的工作控制模式，或者，后台总线控制器通过现场总线控制器给定信号至驱动器，并在驱动器的过程PID控制器上选定螺杆驱动电机的工作控制模式；在片材机运行中，驱动器根据信号指令或数据，控制限制螺杆驱动电机的转矩及转速并执行相应的工作控制模式，使螺杆驱动电机从启动到平稳生产的阶段，或是从低速到到高速运行生产，再到高速时降到低速区间等情况下，通过驱动器的限制，能够很好地抑制转矩的超出（如果说转矩给定了100%，而且同时也限制上限为100%，那实际转矩也在稳定运行中，到达了100%后不再攀升），可避免螺杆等重要组件的损坏或损伤情况发生，并采集反馈回来的实际反馈值与固定给定值进行比较，形成闭环监测以实现自动调节，无需手动人工本地操作设定驱动器，调节更为精准、方便。

作为本发明的优选方案，所述步骤（2）中，向过程PID控制器内设置螺杆驱动电机的速度给定值的过程包括：①速度给定源选择I；②速度给定源选择II；③速度给定斜坡和曲线；④速度误差计算；⑤速度控制器的给定选择。

作为本发明的优选方案，所述步骤（2）中，向过程PID控制器设置转矩给定值的过程包括：①源选择和修正；②转矩控制器的给定选择；③转矩限值的设置。

作为本发明的优选方案，所述步骤（2）中，先选择驱动器处于本地固定模式或远程通讯模式，再通过现场总线控制器或后台总线控制器给定信号至驱动器；当驱动器处于本地固定模式下时，只能通过现场总线控制器设置及更改螺杆驱动电机的固定给定值，而能可通过后台总线控制器设置或更改固定给定值；当驱动器处于远程通讯模式下时，只能通过后台总线控制器设置及更改螺杆驱动电机的固定给定值，而不能通过现场总线控制器设置或更改固定给定值。

当驱动器处于本地固定模式下时，驱动器程序内置限制，工人师傅只能通过现场总线控制器手动设置及更改螺杆驱动电机的固定给定值，而不可通过后台通信方式设置或更改，不易发生远程误操作。例如：在本地固定模式下，向驱动器设置的转矩给定值如下：①转矩给定功能设置为数据存储器：功能名为转矩给定1选择，作用为转矩的命令源选择，这里设置你需要的数据存储1（命令源取用下面第④点的参数内容）；②外部1控制模式设置为最小控制模式；功能名为外部1控制模式，作用可以设置驱动器运行控制模式，这里设置你需要的模式为最小控制模式；③转矩限制值设置为90%；功能名为最大转矩给定，作用可以设置转矩给定限制，这里设置你需要的转矩限制值。比如转矩90%，设为90。④数据存储设置为90；功能名为数据存储 1 real 32，作用可以存储数据，这里设置你需要的转矩限制值。比如转矩90%，设为90存储。正常情况下转矩设置为90%左右，可驱动器设置给定上限90%，同时后台总线控制系统程序中也设置了上限，同时限制保护，从而保护了应有的保护功能，总而根据实际生产要求，可自行调整搭配使用，目的就是为了更好的保护运行设备。

当驱动器处于远程通讯模式下时，驱动器程序内置限制，工人师傅只能通过后台通信方式设置及更改，随时根据生产要求调整，此时驱动器的速度与转矩都采用远程总线通讯接收过来的信号，而无法通过现场总线控制器输出给定值于驱动器，不易发生现场工人误操作。例如：在远程通讯设置模式下，向驱动器设置转矩给定值的过程如下①转矩给定1选择设置为FBA 2；FBA为总线适配器，功能名为转矩给定1选择，作用为转矩的命令源选择，这里设置你需要的远程通信通道2（命令源取用下面第③点的参数内容）；②外部1控制模式设置最小控制模式：功能名为外部1控制模式，作用可以设置驱动器运行控制模式，这里设置你需要的模式为最小控制模式；③FBA数据输出3设置REF2：FBA为总线适配器，功能名为FBA 数据输出 3，作用为通信通道的选择，这里设置你需要的远程通信通道2；④最大转矩给定设置90%：功能名为最大转矩给定，作用可以设置转矩给定限制，这里设置你需要的转矩限制值。比如转矩90%，设为90%。正常情况下转矩设置为90%左右，可驱动器设置给定上限90%，同时后台总线控制系统程序中也设置了上限，同时限制保护，从而保护了应有的保护功能，总而根据实际生产要求，可自行调整搭配使用，目的就是为了更好的保护运行设备。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明的螺杆保护方法可直接在驱动器的过程PID控制器上设置螺杆驱动电机的固定给定值，并在驱动器的过程PID控制器上选定螺杆驱动电机的工作控制模式，或者，后台总线控制器通过现场总线控制器给定信号至驱动器，并在驱动器的过程PID控制器上选定螺杆驱动电机的工作控制模式；在片材机运行中，驱动器根据信号指令或数据，控制限制螺杆驱动电机的转矩及转速并执行相应的工作控制模式，使螺杆驱动电机从启动到平稳生产的阶段，或是从低速到到高速运行生产，再到高速时降到低速区间等情况下，通过驱动器的限制，能够很好地抑制转矩的超出（如果说转矩给定了100%，而且同时也限制上限为100%，那实际转矩也在稳定运行中，到达了100%后不再攀升），可避免螺杆等重要组件的损坏或损伤情况发生。另外，驱动器会在生产过程中实时采集反馈回来的实际反馈值与固定给定值进行比较，形成闭环监测以实现自动调节，无需手动人工本地操作设定驱动器，调节更为精准、方便。

附图说明

图1是本发明优选实施例的螺杆保护方法中驱动器、总线、现场总线控制器和后台总线控制器之间连接、配合的示意图。

图2是本发明优选实施例内部的逻辑方框图。

图3是本发明优选实施例中螺杆驱动电机运行限制转矩的曲线条曲线。

图4是现有技术中螺杆驱动电机运行限制转矩的曲线条曲线。

具体实施方式

如图1-图3所示，这种片材机的螺杆保护方法，包括如下步骤：

（1）设置驱动器1、总线2、现场总线控制器3和后台总线控制器4，驱动器1相应的输出端与片材机的螺杆驱动电机5电连接，现场总线控制器3通过总线2与驱动器1相应的输入输出端电连接，后台总线控制器4与现场总线控制器3通信连接；驱动器1内置有过程PID控制器11，过程PID控制器11能够调节片材机的螺杆驱动电机5的转速及转矩；

（2）现场的工作人员直接在驱动器1的过程PID控制器11上设置螺杆驱动电机5的固定给定值，或者，后台的工作人员通过后台总线控制器4的触摸屏调试固定给定值，再由后台总线控制器4通过现场总线控制器3给定信号至驱动器1，向驱动器1的过程PID控制器11内设置螺杆驱动电机5的固定给定值，固定给定值包括速度给定值和转矩给定值；

（3）直接在驱动器1的过程PID控制器11上选定螺杆驱动电机5的工作控制模式，或者，后台总线控制器4通过现场总线控制器3在驱动器1的过程PID控制器11上选定螺杆驱动电机5的工作控制模式：①速度控制模式：在该模式下螺杆驱动电机5按照驱动器1的给定速度值运行；②转矩控制模式：在该模式下螺杆驱动电机5按照驱动器1的给定转矩值运行；③最小控制模式：在该模式下输出转矩给定和转矩给定值 ，并选择两者中的较小值来控制螺杆驱动电机5运行（这三种工作控制模式都属于矢量控制，矢量控制是一种针对需要高精度控制的应用的电机控制模式，需要在开始运行时进行辨识运行，通过驱动器1辨识电机运行后，使之成为一种精确的电机模型，保存在驱动器1参数内，矢量控制主要涉及转矩与速度模式的选择，在现场控制和远程控制皆可使用）；

（4）在片材机运行过程中，驱动器1控制螺杆驱动电机5按照选定的工作控制模式运行，同时接收螺杆驱动电机5反馈回来的实际反馈值，并将实际反馈值与固定给定值进行比较，再由驱动器1对螺杆驱动电机5的实际转速或转矩进行调节，使螺杆驱动电机5的转速实际值或转矩实际值保持在所需的固定给定值的误差范围内。

在片材机运行中，驱动器1根据信号指令或数据，控制限制螺杆驱动电机5的转矩及转速并执行相应的工作控制模式，使螺杆驱动电机5从启动到平稳生产的阶段，或是从低速到到高速运行生产，再到高速时降到低速区间等情况下，通过驱动器1的限制，能够很好地抑制转矩的超出（参考图3，如果说转矩给定了90%，而且同时也限制上限为90%，那实际转矩也在稳定运行中，到达了90%后不再攀升），可避免螺杆等重要组件的损坏或损伤情况发生，并采集反馈回来的实际反馈值与固定给定值进行比较，形成闭环监测以实现自动调节，无需手动人工本地操作设定驱动器1，调节更为精准、方便。

在本实施例中，所述步骤（2）中，向过程PID控制器11内设置螺杆驱动电机5的速度给定值的过程包括：①速度给定源选择I；②速度给定源选择II；③速度给定斜坡和曲线；④速度误差计算；⑤速度控制器的给定选择。

在本实施例中，所述步骤（2）中，向过程PID控制器11设置转矩给定值的过程包括：①源选择和修正；②转矩控制器的给定选择；③转矩限值的设置。

在本实施例中，所述步骤（2）中，先选择驱动器1处于本地固定模式或远程通讯模式，再通过现场总线控制器3或后台总线控制器4给定信号至驱动器1；当驱动器1处于本地固定模式下时，只能通过现场总线控制器3设置及更改螺杆驱动电机5的固定给定值，而能可通过后台总线控制器4设置或更改固定给定值；当驱动器1处于远程通讯模式下时，只能通过后台总线控制器4设置及更改螺杆驱动电机5的固定给定值，而不能通过现场总线控制器3设置或更改固定给定值。

当驱动器1处于本地固定模式下时，驱动器1程序内置限制，工人师傅只能通过现场总线控制器3手动设置及更改螺杆驱动电机5的固定给定值，而不可通过后台通信方式设置或更改，不易发生远程误操作。具体地，在本地固定模式下，向驱动器1设置的转矩给定值如下：①转矩给定功能设置为数据存储器：功能名为转矩给定1选择，作用为转矩的命令源选择，这里设置你需要的数据存储1（命令源取用下面第④点的参数内容）；②外部1控制模式设置为最小控制模式；功能名为外部1控制模式，作用可以设置驱动器1运行控制模式，这里设置你需要的模式为最小控制模式；③转矩限制值设置为90%；功能名为最大转矩给定，作用可以设置转矩给定限制，这里设置你需要的转矩限制值。比如转矩90%，设为90。④数据存储设置为90；功能名为数据存储 1 real 32，作用可以存储数据，这里设置你需要的转矩限制值。比如转矩90%，设为90存储。正常情况下转矩设置为90%左右，可驱动器1设置给定上限90%，同时后台总线2控制系统程序中也设置了上限，同时限制保护，从而保护了应有的保护功能，总而根据实际生产要求，可自行调整搭配使用，目的就是为了更好的保护运行设备。

当驱动器1处于远程通讯模式下时，驱动器1程序内置限制，工人师傅只能通过后台通信方式设置及更改，随时根据生产要求调整，此时驱动器1的速度与转矩都采用远程总线2通讯接收过来的信号，而无法通过现场总线控制器3输出给定值于驱动器1，不易发生现场工人误操作。具体地，在远程通讯设置模式下，向驱动器1设置转矩给定值的过程如下①转矩给定1选择设置为FBA 2；FBA为总线2适配器，功能名为转矩给定1选择，作用为转矩的命令源选择，这里设置你需要的远程通信通道2（命令源取用下面第③点的参数内容）；②外部1控制模式设置最小控制模式：功能名为外部1控制模式，作用可以设置驱动器1运行控制模式，这里设置你需要的模式为最小控制模式；③FBA数据输出3设置REF2：FBA为总线2适配器，功能名为FBA 数据输出 3，作用为通信通道的选择，这里设置你需要的远程通信通道2；④最大转矩给定设置90%：功能名为最大转矩给定，作用可以设置转矩给定限制，这里设置你需要的转矩限制值。比如转矩90%，设为90%。正常情况下转矩设置为90%左右，可驱动器1设置给定上限90%，同时后台总线2控制系统程序中也设置了上限，同时限制保护，从而保护了应有的保护功能，总而根据实际生产要求，可自行调整搭配使用，目的就是为了更好的保护运行设备。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。