專利名稱：帶有穩(wěn)定溫度重調(diào)的擠壓機溫度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有穩(wěn)定溫度重調(diào)的擠壓機溫度控制器，以及一種用于控制擠壓設(shè)備中的熔化材料的溫度的方法。具體地，本發(fā)明涉及擠壓機溫度控制器以及用于控制熔化壓出物的溫度的方法，其中當在擠壓機系統(tǒng)的最大功率或接近最大功率情況下生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號時將控制告警延遲預(yù)定時間。
背景技術(shù)：
塑料業(yè)或其它工業(yè)中常常使用擠壓設(shè)備來持續(xù)熔化、混合、成形和固化塑料或其它材料以得到想要的形狀。典型的擠壓設(shè)備包括一個共軸地安裝在一個加熱的圓柱形筒內(nèi)的螺旋件。該螺旋件在該筒內(nèi)轉(zhuǎn)動并且迫使諸如塑料等熔化材料通過該筒。熔化材料被強制通過該筒末端的一個模子或開口。擠壓材料離開該加熱筒時產(chǎn)生的溫度下降使該材料固化成由該模子的形狀所決定的模制形狀。
必須控制擠壓機筒內(nèi)的擠壓材料或塑料的溫度以盡可能保持接近所需溫度?？梢圆僮鲾D壓機筒以在三種狀態(tài)中的一種或多種狀態(tài)下控制筒內(nèi)擠壓材料的溫度。擠壓機筒可以(1)為材料增加熱量，(2)從材料提取熱量，或者(3)保持材料的熱量。當擠壓機運行在某速度下時出現(xiàn)保持擠壓材料的溫度的第三狀態(tài)，該速度下當在該擠壓機筒中處理該材料而由材料摩擦產(chǎn)生的熱量近似等于該擠壓機筒損失的熱量。這種不增加或者不損失熱量的狀態(tài)稱為“絕熱”狀態(tài)。
大多數(shù)擠壓設(shè)備具有多個熱交換區(qū)?？梢元毩⒌乜刂泼總€熱交換區(qū)的溫度，從而一個或多個熱交換區(qū)加熱待處理的材料而其余的熱交換區(qū)處于絕熱狀態(tài)或者正在冷卻擠壓材料。通常把擠壓機筒尾端附近的一個熱交換區(qū)用于在把材料擠壓通過模子之前冷卻該擠壓材料。該過程使擠壓材料一旦在模子中就能迅速地凝固。一個擠壓機筒典型地具有八個熱交換區(qū)，不過區(qū)的數(shù)量可以改變。
擠壓設(shè)備可以利用熱交換元件控制它的擠壓機筒的溫度。擠壓機筒由一個含有多個熱交換元件的殼體所包圍。熱交換件可以是(1)加熱器，諸如電阻加熱器，其可提高擠壓機筒溫度，和(2)用于循環(huán)水或其它冷卻劑的冷卻管，用來降低擠壓機筒溫度。也可以使用替代的熱交換元件。例如，冷卻結(jié)構(gòu)可以是一個帶吹風機的有散熱片的殼，其中該吹風機使空氣經(jīng)過這些散熱片循環(huán)。
諸如熱電偶等溫度傳感器設(shè)置在擠壓機筒內(nèi)，以便報告?zhèn)鞲衅魑恢锰幍臏囟?。通常每個筒區(qū)設(shè)置二個熱電偶，并且它們彼此電絕緣。第一個熱電偶稱為該對熱電偶中的“A”熱電偶并且位于擠壓機筒的內(nèi)表面。第二熱電偶稱為該對熱電偶中的“B”熱電偶并且位于加熱器/冷卻器殼體內(nèi)。擠壓機的每個區(qū)類似地設(shè)置一對熱電偶A和B并且位于類似的位置?？諝饫鋮s式擠壓機系統(tǒng)也具有位于殼內(nèi)的B熱電偶。
擠壓機溫度控制器接收來自溫度傳感器的信號。該擠壓機溫度控制器判定某給定熱交換區(qū)的溫度是否過高或過低。并且如果需要，通知適當?shù)臒峤粨Q件以便提高或者降低該控制器所調(diào)節(jié)的該特定區(qū)中的熱量。
擠壓機筒和各熱交換件都是熱交換器，從而造成擠壓機溫度控制器發(fā)出的提高或降低某區(qū)的溫度的指令之間的延遲。例如，當擠壓機溫度控制器指示某加熱元件停止加熱時，該加熱元件中儲存的能量繼續(xù)對擠壓機筒的該區(qū)加熱。該繼續(xù)供熱造成在該區(qū)中擠壓機筒的溫度繼續(xù)提高。從擠壓機溫度控制器發(fā)出指令到熱交換元件做出響應(yīng)之間的滯后造成擠壓機筒的溫度在所需溫度附近振蕩。
授予Gardiner的美國3,866,669號專利以及授予Waterloo的美國3,751,014號專利都致力于解決擠壓機筒溫度振蕩的問題。在Gardiner和Waterloo專利說明的系統(tǒng)中，第一溫度探頭或熱電偶提供表示擠壓材料溫度的“深”溫度測量。第二熱電偶位于包圍擠壓機筒的殼體內(nèi)以提供表示熱交換件的溫度的“淺”溫度測量。組合來自這對熱電偶的電信號從而提供平均值。擠壓機溫度控制器監(jiān)視該平均值并且選擇性地激勵加熱元件和冷卻件以便把平均值保持在其一溫度上，該溫度近似等于代表擠壓材料所需溫度的設(shè)定點。
通過擠壓機溫度控制器響應(yīng)溫度的平均值而不是響應(yīng)正受到處理的擠壓材料的實際溫度對熱交換元件進行控制，減小了溫度和/或控制了信號的振蕩。這種溫度振蕩的一個例子發(fā)生在電阻加熱元件加熱以提高擠壓機筒溫度的操作狀態(tài)期間。當激勵該加熱元件時，淺溫度測量高于深溫度測量。由于淺溫度探頭位于受激勵的加熱元件的附近，所以出現(xiàn)這種溫度差。相應(yīng)地，擠壓機溫度控制器的平均值也大于深溫度測量或擠壓材料的實際溫度。當平均值達到溫度設(shè)定點而擠壓材料的實際溫度仍低于所需溫度。擠壓機溫度控制器在平均值達到該溫度設(shè)定點后但在擠壓材料達到所需溫度之前激勵該加熱元件。該加熱元件中儲存的熱量繼續(xù)朝所需溫度方向提高擠壓材料的溫度。在擠壓材料正在降溫的操作狀態(tài)期間也會發(fā)生這樣的溫度振蕩。
在擠壓材料達到所需溫度之前對熱交換件去激勵防止了擠壓材料溫度“超過”所需溫度，這種超過會引起不希望的溫度振蕩。該優(yōu)點是以降低對擠壓材料溫度的控制精度為代價達到的。更具體地，由于僅當平均溫度值偏離所需溫度時擠壓機溫度控制器才校正溫度，所以即使當擠壓材料的溫度保持低于所需的升高溫度或者高于所需的冷卻溫度時，擠壓機溫度控制器也可能不試圖去調(diào)整溫度。
授予Faillace的美國31,903號再公告專利說明了一種預(yù)測擠壓機筒中溫度變化的擠壓機溫度控制器。該系統(tǒng)監(jiān)視平均溫度值以便判定何時該溫度在規(guī)定的時間段內(nèi)未明顯改變或者判定何時系統(tǒng)已是穩(wěn)定的。一旦系統(tǒng)變穩(wěn)定，擠壓機溫度控制器檢查由深溫度測量表示的擠壓材料實際溫度并且比較該實際溫度和所需溫度。如果實際溫度明顯不同于所需溫度，則擠壓機溫度控制器計算并改變溫度設(shè)定點，從而使平均值顯得需要溫度調(diào)節(jié)。如果實際的擠壓材料溫度例如太低，F(xiàn)aillace的擠壓機溫度控制器把設(shè)定點提高到該所需溫度之上。從而平均值低于該設(shè)定點，這使得擠壓機溫度控制器調(diào)整溫度直至平均值近似地等于該溫度設(shè)定點。
在擠壓作業(yè)線的啟動和停止期間擠壓機螺旋件的轉(zhuǎn)動速度或“螺旋速度”的改變是正常的。但是，螺旋轉(zhuǎn)動速度的改變典型地引起熱負載變化，這在擠壓工藝中是很麻煩的。這種情況的一個例子發(fā)生在吹塑法工藝中，其中當模具中有模制件時該模制件卡在里面。檢測卡著件的傳感器迅速關(guān)閉擠壓機系統(tǒng)以防止發(fā)生更多的卡塞并防止對制模系統(tǒng)的潛在損害。吹塑法工藝中正常操作期間擠壓機系統(tǒng)以給定速度運行。
Faillace的再公告專利的擠壓機溫度控制器在吹塑法工藝中為每個熱交換區(qū)決定重調(diào)(reset)值。該重調(diào)值與該熱交換區(qū)的溫度偏離成比例，其中該溫度偏離與該熱交換區(qū)的熱負載成比例。Faillace的擠壓機溫度控制器逐一地為每個熱交換區(qū)決定一個重調(diào)值。
當采用Faillace再公告專利的控制器的用于吹塑法工藝的擠壓機系統(tǒng)由于卡塞而停止時，它通常在幾分鐘內(nèi)再次啟動。一個熱交換區(qū)經(jīng)控制必須變成穩(wěn)定的最短時間或“最短重調(diào)穩(wěn)定時間”大約為四分鐘。一個熱交換區(qū)從負載的階躍改變，例如突然停止狀態(tài)恢復(fù)的實際時間大約為10到12分鐘。因而，F(xiàn)aillace溫度控制器中的重調(diào)裝置不能足夠快地響應(yīng)以補償持續(xù)時間短于10到12分鐘的負載階躍改變。該情況的后果是，熱交換區(qū)溫度的偏離等于常規(guī)螺旋運行速度下的熱負載和螺旋停止下的熱負載的差。另外，假如擠壓機系統(tǒng)在一段時間保持停止以便能啟動重調(diào)，例如當清除卡住件并且擠壓機系統(tǒng)回到正常的運轉(zhuǎn)螺旋速度時，不正確的熱交換區(qū)溫度重調(diào)值造成溫度偏離。該溫度偏離持續(xù)到能在正常螺旋速度下決定重調(diào)值并且補償該螺旋速度下的熱負載。吹塑法工藝中的這種情況造成從擠壓機系統(tǒng)輸出的模制塑料特性上的明顯變化。這些變化造成吹塑產(chǎn)品重量上的偏差。由于造成產(chǎn)品壁厚的不同，該偏差降低了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。這種質(zhì)量偏差導(dǎo)致浪費、低效率和過度的花費。
授予Faillace的5,149,193號美國專利公開了一種擠壓機溫度控制器，一旦擠壓機系統(tǒng)的螺旋速度變化，該控制器搶先(preempt)得到一熱交熱區(qū)的溫度控制設(shè)定點。響應(yīng)螺旋速度的變化，該擠壓機溫度控制器調(diào)整控制設(shè)定點，這使得該控制器能搶先進行擠壓機筒溫度以及筒內(nèi)擠壓材料溫度的逆向改變。存儲為各種螺旋速度事先計算出的控制設(shè)定點集合使該擠壓機溫度控制器能通過從存儲器中檢索與當前的或?qū)嶋H的螺旋速度對應(yīng)的控制設(shè)定點而快速地確定適當?shù)目刂圃O(shè)定點。事先算出的各控制設(shè)定點能使擠壓機系統(tǒng)避免擠壓材料溫度或筒溫度波動中的明顯改變，這二種溫度波動通常伴隨著搜索一個控制設(shè)定點以提供所需筒溫。
Faillace的193號專利的改進型控制器允許為每種分布(profile)輸入熱交換區(qū)“重調(diào)值表”。一旦選擇了分布號，也選擇了對應(yīng)的各重調(diào)值表。而且，這種控制器的自適應(yīng)重調(diào)能力允許通過對可持續(xù)地或未預(yù)料地改變擠壓機的螺旋速度的塑料擠壓加工過程采用溫度重調(diào)以進行深溫度以及淺溫度控制。該控制器在所有的螺旋運行速度下把筒溫度控制典型地保持在華氏1度的溫度穩(wěn)定性范圍內(nèi)。該控制器的自適應(yīng)重調(diào)能力改善了螺旋運行速度的持續(xù)變化或未預(yù)料變化期間擠壓機系統(tǒng)的塑料制品輸出。這種能力大大地縮短了出現(xiàn)螺旋速度改變后穩(wěn)定熱交換區(qū)溫度控制的時間、改進了擠壓加工線啟動和停止期間的產(chǎn)品質(zhì)量并且減少了廢品。
當加熱輸出達到百分之百時，F(xiàn)aillace的193專利的擠壓機溫度控制器觸發(fā)控制告警。該控制告警重置穩(wěn)定定時器并且在三或四分鐘的予定時間內(nèi)不計算新的重調(diào)。這種特性不必要地限制了該擠壓機系統(tǒng)在其加熱能力為百分之百或接近百分之百情況下的運行。該控制器在擠壓機筒溫度穩(wěn)定時不“學(xué)習(xí)”對各螺旋速度的新重調(diào)值，并且當檢測到明顯的加工變化時不清除已存儲的螺旋速度。
工業(yè)上缺少一種用于擠壓機系統(tǒng)的帶有自適應(yīng)重調(diào)能力的溫度控制器并且缺少一種能讓擠壓機系統(tǒng)在或接近其最大加熱功率情況下運行的雙傳感器溫度控制器。此外，工業(yè)上缺少一種當擠壓機筒溫度穩(wěn)定時學(xué)習(xí)對各螺旋速度的新重調(diào)值和/或當檢測到明顯的加工變化時清除已存儲的螺旋速度的控制器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于擠壓機系統(tǒng)的擠壓機溫度控制器。本發(fā)明包括用于感測擠壓機筒內(nèi)擠壓機螺旋件的實際螺旋速度的裝置。該擠壓機筒具有至少一個熱交換裝置。該擠壓機溫度控制器具有用于編索引(index)和存儲多個螺旋速度的裝置。該多個存儲的螺旋速度中的每一個具有一個對應(yīng)的溫度重調(diào)值。該擠壓機溫度控制器具有一個用于進行比較和進行選擇的裝置。該用于比較和選擇的裝置把實際螺旋速度和每個已存儲的螺旋速度進行比較并且選擇已存儲的螺旋速度中的一個。該選定的螺旋速度是該多個已存儲螺旋速度中其值在算術(shù)上與實際螺旋速度最等值的一個成員。該用于比較和選擇的裝置檢索與該選定的已存儲螺旋速度對應(yīng)的溫度重調(diào)值。本發(fā)明包括一個用于生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置。該控制輸出驅(qū)動器信號響應(yīng)由用于比較和選擇的裝置檢索出的溫度重調(diào)值。本發(fā)明還包括一個用于當該生成至熱交熱裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置在最大功率下或最大功率附近工作時將控制告警延遲預(yù)定時間的裝置。
本發(fā)明包括一種用于控制擠壓機筒的溫度的方法。該方法包括感測擠壓機筒中的擠壓機螺旋件的實際螺旋速度。該擠壓機筒具有至少一個熱交換裝置。該方法還包括對多個螺旋速度編索引并進行存儲。每個存儲的螺旋速度對應(yīng)于一個溫度重調(diào)值。把實際的螺旋速度和每個存儲的螺旋速度進行比較。接著選出已存儲的螺旋速度中的一個，該選定的螺旋速度是該多個已存儲螺旋速度中其值在算術(shù)上和實際螺旋速度最等值的一個成員。該選擇步驟檢索與該選定的已存儲螺旋速度對應(yīng)的溫度重調(diào)值。產(chǎn)生至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號。該控制輸出驅(qū)動器信號響應(yīng)該檢索到的溫度重調(diào)值。本發(fā)明還包括當在最大功率或接近最大功率情況下生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號時將控制告警延遲預(yù)定的時間。


圖1是包括本發(fā)明的擠壓筒溫度控制器的擠壓機筒的剖面圖；圖2是在各種熱負載條件下該擠壓機溫度控制器優(yōu)選實施例的運行事件圖；圖3是一種擠壓機溫度控制器的方塊圖，該溫度控制器包括一個依據(jù)本發(fā)明的帶有一個將控制告警延遲預(yù)定時間的裝置的自適應(yīng)重調(diào)控制器。
具體實施例方式
本發(fā)明包括一種用于熱交換裝置的擠壓機溫度控制器，其中熱交換裝置用于控制至少一個擠壓機筒區(qū)的溫度。本發(fā)明包括用于感測或者確定實際螺旋速度的裝置。該擠壓機溫度控制器具有用于對多個螺旋速度編索引并且進行存儲的裝置。每個螺旋速度與多個存儲的溫度重調(diào)值中的單個成員對應(yīng)，本發(fā)明包括一個用于比較并從多個存儲的螺旋速度中進行選擇的裝置。該用于比較和選擇的裝置把實際螺旋速度和多個存儲的螺旋速度中的每一個進行比較并從這些存儲的螺旋速度中選擇一個默認螺旋速度。和其它任何被比較的存儲的螺旋速度相比，該默認螺旋速度與實際螺旋速度的偏離較小。本發(fā)明還包括一個用于生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置。該控制輸出驅(qū)動器信號是從與該默認螺旋速度對應(yīng)的存儲的溫度重調(diào)值導(dǎo)出的。本發(fā)明還包括一個用于當該生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置運行在最大功率下或最大功率附近時將控制告警延遲預(yù)定時間的裝置。
出于本發(fā)明的目的，術(shù)語“重調(diào)值”對應(yīng)于螺旋速度而不是筒溫。為穩(wěn)定的螺旋速度確定重調(diào)值并且和一個溫度設(shè)定點相關(guān)地存儲在擠壓機溫度控制器中。在本發(fā)明的理想的實施例中不人工地輸入重調(diào)值。重調(diào)值或者為零或者是一個解出值(resolved value)。典型地，根據(jù)正常運行期間擠壓機系統(tǒng)的熱力負載為每個擠壓機筒區(qū)解出一個重調(diào)值。
本發(fā)明包括用于確定實際螺旋速度的裝置。用于確定實際螺旋速度的裝置可以是一個用于感測擠壓機螺旋件單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)的電子或機電裝置。適當?shù)挠糜诖_定實際螺旋速度的裝置包括商業(yè)上可買到的數(shù)字編碼器或轉(zhuǎn)速計，它們適合于為擠壓機溫度控制器提供實際螺旋速度輸入信號。
該擠壓機溫度控制器包括一個用于存儲多個螺旋速度的裝置。該存儲裝置必定存儲螺旋速度，其中每個存儲的螺旋速度對應(yīng)于每一螺旋速度下用于各個擠壓機筒區(qū)的一個特定的或?qū)嶋H的溫度重調(diào)值。各個螺旋速度以及它們各自對應(yīng)的實際溫度重調(diào)值是通過一個重調(diào)值信號輸入裝置輸入的，該重調(diào)值信號輸入裝置用于輸入代表每個存儲的螺旋速度下各個擠壓機筒區(qū)所需的實際溫度重調(diào)值的溫度重調(diào)值輸入信號。該用于存儲的裝置最好是一個電子存儲裝置。適用的存儲裝置在技術(shù)上是周知的并且適合于由本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明中采用。
該擠壓機溫度控制器包括用于對該多個存儲的螺旋速度進行比較和從中選擇的裝置。該用于比較和選擇的裝置把實際螺旋速度和這些存儲的螺旋速度中的每個成員進行比較。該用于比較和選擇的裝置選擇與該實際螺旋速度最接近的已存儲螺旋速度。如果某熱交換區(qū)的實際溫度和該選定的存儲的螺旋速度的實際溫度重調(diào)值之間的差是明顯的，則該擠壓機溫度控制器默認或者選擇該選定的存儲的螺旋速度。該擠壓機溫度控制器利用與該默認的或選定的螺旋速度對應(yīng)的實際溫度重調(diào)值為每個擠壓機筒區(qū)得到一個新的溫度“個體重調(diào)值”。
本發(fā)明還包括一個用于生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置。該用于生成控制輸出驅(qū)動器信號的裝置包括一個用于把控制輸出驅(qū)動器信號發(fā)送到擠壓機系統(tǒng)的擠壓機筒內(nèi)的每個熱交換區(qū)的裝置。該用于生成控制輸出驅(qū)動器信號的裝置響應(yīng)和默認的螺旋速度對應(yīng)的存儲的溫度重調(diào)值輸出信號。該生成控制輸出驅(qū)動器信號的裝置包括一個用于響應(yīng)對每個熱交換區(qū)的修正重調(diào)值改變控制輸出驅(qū)動器信號的裝置。該控制輸出驅(qū)動器信號控制或者操作每個熱交換區(qū)的熱交換裝置。用于生成控制輸出驅(qū)動器信號的裝置典型地被編程用于改變至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號，以使影響擠壓材料溫度的熱交換區(qū)實際溫度不會在擠壓機螺旋件改變速度時發(fā)生變化。各種其它因素，例如壓力、擠壓機筒內(nèi)擠壓材料的摩擦力和受擠壓材料的類型都影響擠壓材料的實際溫度。
本發(fā)明最理想的實施例包括具有和至少一個其它用于連續(xù)地監(jiān)視、比較和調(diào)整擠壓機系統(tǒng)運行溫度的擠壓機溫度控制器一起使用的本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器的擠壓機系統(tǒng)。當擠壓機螺旋件以恒定速度運行時，該其它連續(xù)地監(jiān)視、比較并調(diào)整擠壓機系統(tǒng)運行溫度的擠壓機溫度控制器工作良好。本發(fā)明和這種擠壓機溫度控制器的結(jié)合提供一種具有一旦改變速度時能存儲和檢索重調(diào)值的附加能力的擠壓機系統(tǒng)。包含本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器的擠壓機溫度控制器運行靈活性的提高通過減少在運行期間改變螺旋速度時產(chǎn)生的廢擠壓材料量提供了經(jīng)濟上的優(yōu)勢。具有持續(xù)的或未預(yù)計的螺旋速度改變的加工過程尤能體現(xiàn)這種“雙擠壓機溫度控制器”的這些經(jīng)濟優(yōu)勢。本發(fā)明的用于延遲擠壓機溫度控制器的控制告警的裝置通過允許擠壓機系統(tǒng)利用其設(shè)計功率在最大功率條件下或最大功率附近運行熱交換裝置也改進了操作靈活性。
即使在持續(xù)的或者未預(yù)計的螺旋速度轉(zhuǎn)換期間，本發(fā)明的優(yōu)選實施例雙擠壓機溫度控制器也對擠壓機筒的各區(qū)保持穩(wěn)定和準確的溫度控制。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是對授予Faillace的美國5,149,193號專利中所說明的擠壓機溫度控制器以及方法的改進，該專利在此引用作為參考資料。由于技術(shù)術(shù)語使用標準、對擠壓機進行了概括說明以及說明了具有自適應(yīng)重調(diào)的擠壓機溫度控制器，所以在此引用Facillace公開的內(nèi)容。
包含著依據(jù)本發(fā)明的擠壓機溫度控制器的擠壓機系統(tǒng)具有一個帶有一根軸及至少一個沿著該軸的熱交換熱區(qū)的筒。該擠壓機系統(tǒng)具有一個在該筒內(nèi)的螺旋件以及一個包圍該筒的殼體。一個“熱交換區(qū)”是其中可以通過一個熱交換裝置控制溫度的筒的一部分以及殼體的對應(yīng)的部分。為每個熱交換區(qū)提供一個熱交換裝置。熱交換裝置包括用于在各個熱交區(qū)中交換熱的熱量交換件。該熱交換件具有熱交換件電源裝置。
依據(jù)本發(fā)明的擠壓機系統(tǒng)具有一個用于確定實際螺旋速度的裝置。該用于確定實際螺旋速度的裝置包括一個用于感測實際螺旋速度的裝置以及一個用于為擠壓機溫度控制器生成實際螺旋速度輸入信號的裝置。該擠壓機系統(tǒng)具有一個溫度重調(diào)值信號輸入裝置，用于輸入代表多個選定的、已存儲螺旋速度中的每個成員的所需筒溫度重調(diào)值的溫度重調(diào)值信號。該擠壓機系統(tǒng)具有一個用于獨立地存儲每個溫度重調(diào)值信號的存儲裝置。該擠壓機系統(tǒng)還具有一個用于比較和選擇的裝置，該裝置比較實際螺旋速度和多個存儲的螺旋速度中的每一個并且從該多個存儲的螺旋速度中選擇一個默認的螺旋速度。和被比較的存儲螺旋速度中的其它任何一個成員相比，該默認螺旋速度與該實際螺旋速度的偏差更小。該默認螺旋速度的選定確定了由本發(fā)明的擠壓機溫度控制器檢索的溫度重調(diào)值信號。
該擠壓機系統(tǒng)還具有用于生成控制輸出驅(qū)動器信號的裝置。如前所述，該用于生成的裝置響應(yīng)存儲的溫度重調(diào)值信號。該用于生成的裝置最好是一個“輸出驅(qū)動器”并且響應(yīng)該默認螺旋速度的存儲的溫度重調(diào)值。該用于生成的裝置包括用于為每個熱交換區(qū)改變控制輸出驅(qū)動器信號的裝置。當因為實際螺旋速度和選定的螺旋速度之間存在顯著的偏差而激勵用于比較和選擇的裝置時，激勵該用于改變的裝置。該溫度重調(diào)值控制設(shè)定點控制用于各個熱交換區(qū)的熱交換電源裝置以便在每個熱交換區(qū)中達到某個溫度。
圖1示出具有二個依據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22的擠壓機系統(tǒng)1的筒部分。擠壓機系統(tǒng)1包括一個安裝在擠壓機筒12內(nèi)的驅(qū)動或擠壓機螺旋件10。該擠壓機螺旋件10的轉(zhuǎn)動迫使熔化的擠壓材料，例如塑料沿著擠壓機筒12的軸移動。擠壓機筒12包括至少一個并最好是多個熱交換區(qū)14。每個熱交換區(qū)14包含一個用來加熱或者冷卻擠壓機筒12的熱交換件15。該熱交換件15例如包括用于提高熱交換區(qū)14溫度的電阻加熱元件18，并且包括管道20，其用于循環(huán)為了降低熱交換區(qū)14的溫度而圍繞熱交換區(qū)14的水或其它冷卻劑。數(shù)字編碼器16確定實際螺旋速度并向自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22提供螺旋速度輸入信號17。具有用來輸入控制信號的鍵盤以及顯示器的控制臺在技術(shù)上是公知的，并且可以按前面提到的Faillace的再公告專利中所說明的那樣設(shè)置這樣的控制臺。
最好每個自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22專用于一個熱交換件15。單個熱交換區(qū)14的熱交換件15由自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22響應(yīng)在該熱交換區(qū)14中得到的一對溫度測量來調(diào)節(jié)。深溫度傳感器或“A”熱電偶22位于擠壓機筒12的內(nèi)表面附近，并且最好和襯里3接觸以提供表示擠壓機筒12的圓柱體內(nèi)深處溫度的深溫度信號Td。淺溫度傳感器或“B”熱電偶26位于熱交換件15中以提供表示作為熱能源或冷卻源的熱交換件15的溫度的淺溫度信號Ts。
圖2提供在本發(fā)明擠壓機系統(tǒng)1的運行過程中所存在的各種參數(shù)之間的圖形關(guān)系。該“事件(event)”圖說明各種熱負載條件下雙傳感器溫度控制器的作用。該雙傳感器溫度控制器具有本發(fā)明的“自適應(yīng)重調(diào)功能”。圖2所示的擠壓機系統(tǒng)1的操作用于熱交換區(qū)14處于加熱負載狀態(tài)或?qū)D壓材料增加熱量的狀態(tài)。擠壓機系統(tǒng)1還可以用于冷卻負載狀態(tài)或冷卻通過擠壓機筒12的擠壓材料。
圖2表示一個曲線圖，其中各個X軸表示從時刻to開始的時間。X軸或“時間線”上面的三條曲線表示淺的或“B”熱電偶的溫度、控制設(shè)定點值以及深的或“A”熱電偶的溫度。X軸或時間線下面的十二條曲線表示其它y軸值的同時存在的函數(shù)。這些其它的y軸值是(1)控制和誤差“E”；(2)誤差“A”或設(shè)定點溫度和深或“A”熱電偶溫度之間的差；(3)實際螺旋速度“Sd”；(4)加熱器接通時間百分比；(5)重調(diào)；(6)重調(diào)允許；(7)實際告警，其中實際誤差例如大于華氏0.10°(攝氏0.06°)(以下分別用符號“°F”或“℃”表示華氏和攝氏溫度)；(8)控制告警，其中在一明顯的持續(xù)時間(典型地為60秒)內(nèi)(K1A-K2B)/(K1+K2)＞比例區(qū)(對于加熱典型地為6°F)；(9)重調(diào)限制；(10)重調(diào)達到穩(wěn)定的時間；(11)螺旋速度變化；(12)螺旋速度穩(wěn)定；以及(13)重調(diào)觸發(fā)事件。
當在時刻t0首先激勵擠壓機系統(tǒng)1或“加電”時，溫度設(shè)定點控制器把控制設(shè)定點Tcp置為等于由操作員選擇的熱交換區(qū)設(shè)定點的希望溫度。平均誤差控制器認定(assert)加熱或冷卻熱交換區(qū)所需要的熱交換控制信號“H”和“C”。熱交換控制信號“H”激勵熱交換件15以便升高或者降低熱交換區(qū)14中的溫度。在圖2中時刻t0和t4之間示出的情形中(1)電阻加熱元件18施加熱量，和(2)深溫度信號Td和淺溫度信號Ts迅速上升。
自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22繼續(xù)認定熱交換控制信號“H”直至控制和誤差“E”信號大致達到零的時刻t2。在時刻t2熱交換控制信號“H”停止，而淺溫度信號Ts停止上升并且隨著電阻加熱元件冷卻開始下降。熱交換件15中儲存的剩余熱量繼續(xù)加熱擠壓機筒12。深溫度信號Td在深、淺溫度達到穩(wěn)定的時刻t3之前繼續(xù)升高。
圖2說明擠壓機系統(tǒng)1在時刻t4是穩(wěn)定的并具有大于0.1°F(0.06℃)的實際誤差“A”信號。實際誤差靈敏度值可以由擠壓機溫度控制器的制造者或編程人員選定。實際誤差靈敏度典型地在0.05°F和1°F(約為0.03℃和0.6℃)之間。圖2示出本發(fā)明優(yōu)選實施例的自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22的操作，其中可以出現(xiàn)“常規(guī)重調(diào)”功能或者出現(xiàn)由于螺旋速度改變的引起的“自適應(yīng)重調(diào)”。在常規(guī)重調(diào)時溫度控制器中出現(xiàn)用實線表示的圖2中的各曲線，在自適應(yīng)重調(diào)時溫度控制器中出現(xiàn)用虛線表示的各曲線。
設(shè)定點TD可以由操作員輸入。該設(shè)定點TD表示擠壓機筒區(qū)的希望溫度。由自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22決定的第一常規(guī)重調(diào)在圖2中于時刻t4出現(xiàn)。常規(guī)重調(diào)溫度控制器為控制設(shè)定點Tcp決定一個新值，該新值提高熱交換件15的加熱器接通時間百分比。
由于螺旋速度的改變，深或“A”熱電偶的曲線在時刻t7和時刻t10之間下降，本發(fā)明的該優(yōu)選實施例為操作員選擇的三或四分鐘的重調(diào)穩(wěn)定時間增加四分鐘的附加延遲。從而，時刻t7和時刻t10相隔七或八分鐘。螺旋速度的增加造成熱負載或要求增加由熱交換件15施加的熱量。在該情況下通常深或“A”熱電偶的溫度下降，直到時刻t10出現(xiàn)常規(guī)重調(diào)。
重調(diào)曲線示出用于控制擠壓機系統(tǒng)的常規(guī)重調(diào)和自適應(yīng)重量調(diào)。第一次有效的“常規(guī)”重調(diào)位于時刻t4。用于重調(diào)值的實線示出其它二次常規(guī)重調(diào)，其中第一次在時刻t10發(fā)生而第二次在時刻t15發(fā)生。用于重調(diào)函數(shù)的虛線表示出現(xiàn)由本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)控制器(后面說明)提供的“自適應(yīng)重調(diào)”。該曲線示出二次自適應(yīng)重調(diào)，第一次出現(xiàn)在時刻t7而第二次出現(xiàn)在t12。
本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)控制器預(yù)測(anticipate)由虛線表示的重調(diào)在時刻t7處的重調(diào)值。該重調(diào)值的預(yù)測改變時刻t7處用虛線表示的該值的控制設(shè)定點?？刂圃O(shè)定點中的改變在時刻t7處激勵用虛線表示的該重調(diào)值的“加熱器接通時間百分比”。對該加熱器接通百分比的激勵保持了熱交換區(qū)14中的用虛線表示的深或“A”熱電偶溫度恒定。保持該溫度有效地消除了實際誤差“A”的變化。實際誤差“A”是小于深Td值的設(shè)定點值。
自適應(yīng)重調(diào)為預(yù)測需要改變控制設(shè)定點提供所需的和預(yù)料不到的結(jié)果，從而有效地抑制深或“A”熱電偶溫度的波動。自適應(yīng)重調(diào)控制器預(yù)測并且改變送至擠壓機系統(tǒng)的熱交換件的能量。執(zhí)行該改變是為了補償因擠壓機系統(tǒng)的螺旋速度的穩(wěn)定改變而產(chǎn)生的熱力負載改變。
在加工塑料材料的擠壓機系統(tǒng)中，只要該擠壓機系統(tǒng)在運行或者帶有負載，加熱器在至少具有某加熱器接通時間百分比情況下運行。在帶有負載時保持擠壓機系統(tǒng)內(nèi)的恒溫表示該擠壓機系統(tǒng)不能得到理論上的“無限增益”或零平均誤差。因此，例如在300°F(約150℃)運行的擠壓機系統(tǒng)具有一個補償溫度，該補償溫度至少提供某加熱器接通時間百分比以便維持該300°F(約150℃)的溫度。理論上完美的擠壓機系統(tǒng)在其處于穩(wěn)定負載狀態(tài)時具有零平均誤差并且在300°F(約為150℃)時該加熱器具有零接通時間百分比。從而，控制和誤差“E”直接和擠壓機系統(tǒng)上的負載成比例。
加熱器接通時間面分比是從控制和誤差導(dǎo)出的。除非擠壓機系統(tǒng)具有零負載，否則在擠壓機系統(tǒng)的實際運行中控制和誤差“E”決不會為零?？刂坪驼`差“E”是從二個誤差“A”和“B”導(dǎo)出的。這二個誤差“A”和“B”是從控制設(shè)定點值導(dǎo)出的。誤差“A”是小于深Td值的控制設(shè)定點Tcp值。誤差“B”是小于淺溫度Ts值的控制設(shè)定點Tcp值。
本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)控制器38為控制和誤差“E”啟動一新值，如從時刻t7和從時刻t12開始的虛線曲線所表示?？刂坪驼`差“E”中的該調(diào)整是由螺旋速度的穩(wěn)定改變來激勵的?？刂坪驼`差“E”的調(diào)整避免了用虛線表示的該值的實際誤差“A”的曲線或值的改變。實際誤差“A”值不改變則表示深或“A”熱電偶的溫度未改變。
本發(fā)明的擠壓機溫度控制器最好提供保護性邏輯控制功能以使擠壓機系統(tǒng)在重調(diào)后穩(wěn)定。這些控制功能使擠壓機系統(tǒng)在足夠時間，例如三分鐘內(nèi)穩(wěn)定到希望的溫度偏差如0.1°F(0.06℃)范圍內(nèi)。如果該自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器向該雙傳感器溫度控制器發(fā)送存儲的重調(diào)值，則本發(fā)明的改進型控制器強加四分鐘或類似時間的附加延遲。這些控制功能防止出現(xiàn)不需要的和不希望的重調(diào)。這種控制功能的一個例子是通過重調(diào)穩(wěn)定時間提供的。另一個控制功能允許擠壓機系統(tǒng)在到達運行速度之前不必激勵新重調(diào)值地“躍升(ramp up)”速度。該擠壓機系統(tǒng)可以包括其它控制功能，用以在發(fā)生會損害擠壓機系統(tǒng)的運行條件下停止其運行。這些包括控制告警和標志的功能在Faillace的再公告專利中說明并且在圖2中示出。
圖3示出依據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22的優(yōu)選實施例。本發(fā)明的自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22是對現(xiàn)有技術(shù)中已知的并在前面為Faillace的再公告專利以及他的193專利所說明的擠壓機溫度控制器的改進。一旦螺旋速度改變，自適應(yīng)重調(diào)控制器38就調(diào)整重調(diào)值Rn以及控制設(shè)定點Tcp。這種對螺旋速度的調(diào)整先于一旦螺旋速度改變時筒溫的明顯改變。該自適應(yīng)重調(diào)控制器38可以和單個傳感器擠壓機溫度控制器一起使用。
螺旋速度傳感器或轉(zhuǎn)速計16向自適應(yīng)重調(diào)控制器38提供表示擠壓機螺旋件10的當前或?qū)嶋H速度的模擬螺旋速度信號Sa。該圖的實施例示出擠壓機螺旋件驅(qū)動裝置9。一定標(scaling)緩沖器110接收該模擬螺旋速度信號Sa并生成對應(yīng)的螺旋速度Sc。該對應(yīng)的螺旋速度信號Sc被定標在一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)112的輸入范圍內(nèi)。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器112把該對應(yīng)的螺旋速度信號Sc轉(zhuǎn)換成代表該螺旋速度的數(shù)字螺旋速度信號Sd?？梢允褂脦в卸〞r器計數(shù)器的替代數(shù)字速度輸入裝置。所產(chǎn)生的螺旋速度信號發(fā)送到時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114。
圖3示出可選用的速度傳感器或數(shù)字編碼器16a。來自數(shù)字編碼器16a的速度輸入由定時計數(shù)器116處理。所產(chǎn)生的數(shù)字螺旋速度信號Sd發(fā)送到時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114。
自適應(yīng)重調(diào)控制器38為任何給定的運行螺旋速度選擇一個重調(diào)值。一旦決定該重調(diào)值Rn，就把它存儲在時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114中由數(shù)字螺旋速度信號Sd決定的地址中。該時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114向第一與門39提供包含速度穩(wěn)定信號和速度改變信號的邏輯控制信號。開關(guān)48使重調(diào)值可被存儲和被檢索。該開關(guān)48是操作員可選擇的并向第一與門39提供自適應(yīng)重調(diào)允許信號。第一與門39的信號發(fā)送到或門46。該或門46向重調(diào)開關(guān)41a和41b提供信號。
時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置以及其它構(gòu)建本發(fā)明的優(yōu)選實施例所需的子部件是通過商業(yè)上可買到的電子部件提供的。電子部件編程技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員足以對時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置編程，以便通過電子或其它邏輯電路按照本發(fā)明的需要提供(1)一個用于對多個螺旋速度編索引并且存儲的裝置，以及(2)一個用于比較、計時和選擇的裝置。通過正確編程的商用微處理器可提供適用的時鐘、邏輯、編索引和重調(diào)存儲裝置。該邏輯電路需要判定存在或者不存在各種各樣的比較參數(shù)和計時參數(shù)，例如滿足“速度穩(wěn)定”條件的參數(shù)。
該改進型自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22的時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114具有多個螺旋速度存儲單元。該優(yōu)選實施例至少具有11個螺旋速度存儲單元。該優(yōu)選實施例的邏輯電路還包括當檢測出明顯的加工改變時清除已存儲的值的編程。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的自適應(yīng)重調(diào)制器39包括一個可選用的邏輯電路210。該邏輯電路210是商業(yè)上可買到的，并且可以獨立于時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114或者集成在該時間、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114中。邏輯電路210被編程為當溫度穩(wěn)定時“學(xué)習(xí)”螺旋速度的重調(diào)值。因而，邏輯電路210允許自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22增加或者清理未由雙傳感器溫度控制器觸發(fā)的重調(diào)值。電子部件編程技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員足以對邏輯電路210編程以實現(xiàn)該功能。
本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中的自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22具有一個例如Faillace的193專利中的擠壓機溫度控制器的雙傳感器溫度控制器121。該雙傳感器溫度控制器121監(jiān)視包括重調(diào)允許信號、重調(diào)限制排除信號、實際告警信號、穩(wěn)定達到時間信號和控制告警“不”信號在內(nèi)的各種邏輯控制信號。重調(diào)允許信號和重調(diào)限制“不”信號提供給第二與門47。該第二與門47向第一與門39以及第三與門45提供一個信號。實際告警信號、穩(wěn)定達到時間信號和控制告警排除信號提供給第三與門45。該第三與門45的信號還發(fā)送到或門46。
本發(fā)明的雙傳感器溫度控制器121部分地通過對第三與門45編程的準則提供改進的溫度控制。用于本發(fā)明的該優(yōu)選實施例的該準則定義正負0.1°F(0.06℃)的實際告警。該用于實際告警的準則使實際溫度更準確地和熱交換區(qū)的溫度設(shè)定點相符。當自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22以最大功率或接近該最大功率生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號達到一分鐘時，用于本發(fā)明的該優(yōu)選實施例的該準則允許控制告警觸發(fā)某一重調(diào)值。該準則允許擠壓機系統(tǒng)以其最大功率或接近該最大功率運行。
或門46通過沖息(one-shot)多諧振蕩器信令部件50向重調(diào)開關(guān)41a和41b提供單個事件觸發(fā)信號。如果自適應(yīng)重調(diào)控制器38向雙傳感器溫度控制器121施加某存儲的重調(diào)值，則延遲定時器220延遲新重調(diào)值的觸發(fā)。該延遲定時器220將用于觸發(fā)來自雙傳感器溫度控制器121的重調(diào)值的準則延遲選定的時間。在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中選定的延遲時間是四分鐘。延遲定時器220防止發(fā)生實際溫度中的振蕩。
如圖所示，重調(diào)開關(guān)41a和41b把實際誤差“A”信號輸入到時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114中，并且該重調(diào)開關(guān)具有一個重調(diào)值存儲裝置52。重調(diào)值存儲裝置52向邏輯電路210發(fā)信號。雙傳感器溫度控制器121在其穩(wěn)定時提供重調(diào)值Rn。當重調(diào)開關(guān)41a和41b接收到重調(diào)觸發(fā)時，把實際誤差“A”提供給自適應(yīng)重調(diào)控制器38。
在以下三種情況之一中產(chǎn)生重調(diào)觸發(fā)。第一種情況是“自適應(yīng)重調(diào)”，并且當(1)改變后的或新的螺旋速度穩(wěn)定后，(2)存在速度改變，(3)重調(diào)被允許，以及(4)自適應(yīng)重調(diào)被允許時出現(xiàn)這種情況。第二種情況是“穩(wěn)定的自適應(yīng)重調(diào)”，并且當(1)螺旋速度是穩(wěn)定的，(2)在選定時間(最好為一分鐘)內(nèi)保持穩(wěn)定的速度變化，(3)該設(shè)備未達到重調(diào)限制并且未在選定時間(最好為一分鐘)內(nèi)保持該重調(diào)限制，(4)重調(diào)被允許，以及(5)自適應(yīng)重調(diào)被允許時出現(xiàn)該種情況。第三種情況是“常規(guī)重調(diào)”，并且當(1)重調(diào)被允許，(2)該設(shè)備未達到重調(diào)限制并且未在選定時間(最好為一分鐘)內(nèi)保持該重調(diào)限制，(3)存在實際告警，(4)該設(shè)備未達到溫度限制，(5)達到穩(wěn)定時間，以及(6)不存在控制告警時出現(xiàn)這種情況。
本發(fā)明該優(yōu)選實施例的雙傳感器溫度控制器121具有第一比較器40、第二比較器42、第三比較器43、第四比較器44和第五比較器51。第一比較器代數(shù)地相加設(shè)定點值和深溫度Td值以得到提供給重調(diào)開關(guān)41a的實際誤差“A”。
當由時鐘、邏輯、編索引和重調(diào)存儲裝置114認定重調(diào)值時，第二比較器或控制設(shè)定點控制器42在“重調(diào)觸發(fā)”時刻調(diào)整控制設(shè)定點Tcp。在“通電”時控制設(shè)定點設(shè)成相等的設(shè)定點?？刂圃O(shè)定點控制器42認定該控制設(shè)定點Tcp并把該信號提供給第三比較器43和第四比較器44。該雙傳感器溫度控制器121通過第三比較器43進行代數(shù)相加以便計算誤差“A”信號。第三比較器43把誤差“A”信號施加到第五比較器51。第四比較器44把控制設(shè)定點Tcp和淺溫度Ts比較并得出誤差“B”信號。該誤差“B”也提供給第五比較器51。
自適應(yīng)重調(diào)控制器38把表示控制設(shè)定點的調(diào)整程度的重調(diào)值Rv提供給控制設(shè)定點控制器42。該控制設(shè)定點控制器42利用一個算術(shù)模塊根據(jù)下式(1)把重調(diào)值Rv的幅值定標成定標后的重調(diào)值Rn(1)Rn＝rg×Rv其中rg是一個固定的重調(diào)增益。典型地，重調(diào)增益rg值設(shè)定為“1”。把該新的或定標的重調(diào)值Rn提供給控制設(shè)定點控制器42。接著該控制設(shè)定點控制器42對定標后的重調(diào)值Rn和控制設(shè)定點Tcp進行代數(shù)相加以便在重調(diào)觸發(fā)時刻根據(jù)下式(2)更新控制設(shè)定點T’cp(2) T’cp＝Rn+Tcp一旦自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22解出定標后的重調(diào)值Rn，雙傳感器溫度控制器121在實際誤差小于0.1°F(0.06℃)的情況下保持穩(wěn)定。但是，擠壓機系統(tǒng)熱負載中的明顯改變造成熱交換區(qū)深溫度Td的改變。當雙傳感器溫度控制器121試圖校正熱交換區(qū)深溫度Td的改變時，該雙傳感器溫度控制器121變得不穩(wěn)定。該自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22包括一個雙傳感器溫度控制器121，后者生成用于加熱或冷卻的控制輸出驅(qū)動器“H”信號或“C”信號，以便選擇性地激勵熱交換元件15。第三和第四比較器43和44各自生成分別表示控制設(shè)定點Tcp與溫度信號Td和Ts之差的誤差信號“A”和“B”。第四比較器51中的一個算術(shù)模塊根據(jù)下式(3)計算控制和誤差E(3)---E=K1A+K2BK1+K2]]>其中K1和K2是常數(shù)，選擇用來為每個誤差信號“A”和“B”提供適當?shù)募訖?quán)。響應(yīng)該控制和誤差“E”，熱交換驅(qū)動器或控制器36調(diào)整控制輸出驅(qū)動器信號“H”和“C”以便選擇性地激勵電阻加熱元件18或液體冷卻系統(tǒng)(未示出)，直至控制和誤差“E”為最小，其中該液體冷卻系統(tǒng)提供流過熱交換件15的管道20的冷卻劑。
用于自適應(yīng)重調(diào)溫度控制器22的邏輯路徑使時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114監(jiān)視數(shù)字速度信號Sd以確定何時發(fā)生螺旋速度的改變。當數(shù)字速度信號Sd改變時，該時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114選擇所存儲的重調(diào)值并對雙傳感器溫度控制器121發(fā)信號。接著該雙傳感器溫度控制器121利用上述式2再計算控制設(shè)定點Tcp。
與門39判定何時雙傳感器溫度控制器121穩(wěn)定到該新重調(diào)值。一旦該雙傳感器溫度控制器121達到穩(wěn)定，與門39接收前面定義的各重調(diào)準則信號。重調(diào)值Rv存儲在時鐘、邏輯、編索引及重調(diào)存儲裝置114的表中與由數(shù)字速度信號Sd指示的當前螺旋運行速度對應(yīng)的一條目(entry)上。
所發(fā)明的圖3的擠壓機溫度控制器把帶有溫度重調(diào)的深、淺溫度控制應(yīng)用到持續(xù)的熱負載改變過程中。本發(fā)明提供一種預(yù)測由于螺旋速度改變而造成的熱負載改變的方法。本發(fā)明根據(jù)具體的擠壓機運行速度或“自適應(yīng)重調(diào)”在實際感測出熱負載改變之前對每個熱交換區(qū)14施加一個溫度重調(diào)值。自適應(yīng)重調(diào)在所有常規(guī)的螺旋運行速度下為每個熱交換區(qū)14確定或者“學(xué)習(xí)”一個重調(diào)值。當改變擠壓機的螺旋速度時，自適應(yīng)重調(diào)施加或者“調(diào)用”最近的溫度重調(diào)值，該最近的溫度重調(diào)值是通過每個熱交換區(qū)在該給定螺旋速度下的先前的重調(diào)計算為每個熱交換區(qū)14學(xué)習(xí)到的。在擠壓機系統(tǒng)的運行期間通過比較和選擇裝置提供該功能，并且在系統(tǒng)運行期間，(1)使穩(wěn)定的運行溫度重調(diào)值和每個運行螺旋速度相對應(yīng)，以及(2)把實際螺旋速度和對應(yīng)的溫度重調(diào)值輸入到用于存儲的裝置中。
本發(fā)明的擠壓機溫度控制器通過標準的模擬輸入感測螺旋速度并且把該螺旋速度當成索引或指針應(yīng)用到學(xué)習(xí)到的重調(diào)值表。當螺旋速度改變并穩(wěn)定到新的螺旋速度后，可以為每個熱交換區(qū)調(diào)用這些存儲的重調(diào)值。在本優(yōu)選實施例中每個熱交換區(qū)使用一個具有100個地址的表，該表表示可用螺旋速度的百分之一到百分之百的重調(diào)值。學(xué)習(xí)到的重調(diào)值是像在Faillace的193專利的擠壓機溫度控制器中那樣得到的。但是，學(xué)習(xí)到的重調(diào)值存儲在非易失性重調(diào)值存儲表，例如一個EEPROM存儲器裝置內(nèi)當計算重調(diào)值時專用于螺旋速度的單元中。
當擠壓機系統(tǒng)的新螺旋速度改變和穩(wěn)定，并且滿足溫度重調(diào)準則時，為該新的螺旋速度計算新的溫度重調(diào)值并且將其存儲在重調(diào)值表中表示該螺旋速度的相應(yīng)地址上。在以總螺旋速度的百分之一的分辨率下當遇到每個新的運行速度時重復(fù)該自適應(yīng)重調(diào)序列。
依據(jù)本發(fā)明，在擠壓機系統(tǒng)的運行中，當?shù)谝淮斡龅轿磳Τ跏悸菪俣却_定實際重調(diào)值的新螺旋運行速度時，利用直線逼近法在已確定的二個最接近的螺旋速度重調(diào)值之間為該螺旋速度計算近似的重調(diào)值。把該新的運行螺旋速度的該近似的重調(diào)值存儲到重調(diào)值表中。但是，如果該新的螺旋速度保持足夠長時間從而可根據(jù)常規(guī)重調(diào)準則計算出一個新的重調(diào)值，則用該新螺旋速度的實際重調(diào)值替代該近似的重調(diào)值。
本發(fā)明的擠壓機溫度控制器對擠壓機系統(tǒng)提供與Faillace‘193專利的擠壓機系統(tǒng)相同的優(yōu)點。本發(fā)明的擠壓機溫度控制器還提供溫度控制更準確以及優(yōu)化擠壓機的設(shè)計能力的附加優(yōu)點。并且通過實際告警準則、在穩(wěn)定狀態(tài)下學(xué)習(xí)重調(diào)值、使用延遲電路防止重調(diào)值信號和實際溫度中的振蕩和/或上面公開的其它特性來提供精確的溫度。通過允許在擠壓機系統(tǒng)運行于其最大功率或最大功率附近期間建立允許附加重調(diào)值的控制告警準則，提供擠壓機系統(tǒng)設(shè)計能力的優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種擠壓機溫度控制器，包括用于感測擠壓機筒中擠壓機螺旋件的實際螺旋速度的裝置，所述擠壓機筒具有至少一個熱交換裝置；用于對多個螺旋速度編索引并存儲的裝置，每個所述存儲的螺旋速度和一個溫度重調(diào)值相對應(yīng)；用于比較和選擇的裝置，所述用于比較和選擇的裝置(i)把所述實際螺旋速度和每個所述存儲的螺旋速度比較，并且(ii)選擇所述存儲的螺旋速度中的一個，所述選定的螺旋速度是所述多個存儲的螺旋速度中一個其值在算術(shù)上和所述實際螺旋速度最等值的成員，所述用于比較和選擇的裝置檢索和所述選定的存儲螺旋速度對應(yīng)的所述溫度重調(diào)值；以及用于生成至所述熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置，所述控制輸出驅(qū)動器信號響應(yīng)來自所述用于比較和選擇的裝置的所述檢索到的溫度重調(diào)值；以及用于當所述用于生成至所述熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置在最大功率或最大功率附近運行時將控制告警延遲預(yù)定時間的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的擠壓機溫度控制器，其中所述用于延遲控制告警的裝置當自適應(yīng)重調(diào)控制器向雙傳感器溫度控制器施加一存儲的重調(diào)值時延遲觸發(fā)新的重調(diào)值。
3.如權(quán)利要求2所述的擠壓機溫度控制器，其中所述用于延遲所述控制告警的裝置將用于觸發(fā)來自所述雙傳感器溫度控制器的所述新重調(diào)值的準則延遲第一選定時間。
4.如權(quán)利要求3所述的擠壓機溫度控制器，其中所述用于延遲的選定時間為四分鐘。
5.如權(quán)利要求3所述的擠壓機溫度控制器，其中所述延遲定時器防止實際溫度的振蕩。
6.如權(quán)利要求1所述的擠壓機溫度控制器，還包括一個邏輯電路，當所述擠壓機筒中的溫度已穩(wěn)定一預(yù)定時間時所述邏輯電路學(xué)習(xí)所述實際螺旋速度的新重調(diào)值。
7.如權(quán)利要求6所述的擠壓機溫度控制器，其中所述邏輯電路具有當(a)所述實際螺旋速度是穩(wěn)定的，(b)在第二選定時間中保持穩(wěn)定的速度變化，(c)所述自適應(yīng)重調(diào)控制器未達到重調(diào)限制并且未在第三選定時間內(nèi)保持所述重調(diào)限制，(d)重調(diào)被允許，以及(e)自適應(yīng)重調(diào)被允許時用于建立穩(wěn)定的自適應(yīng)重調(diào)的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的擠壓機溫度控制器，其中所述第二選定時間和所述第三選定時間各為一分鐘。
9.如權(quán)利要求4所述的擠壓機溫度控制器，還包括一個邏輯電路，當所述擠壓機筒中的溫度已穩(wěn)定一預(yù)定時間時所述邏輯電路學(xué)習(xí)所述實際螺旋速度的新重調(diào)值。
10.如權(quán)利要求1所述的擠壓機溫度控制器，其中所述用于比較和選擇的裝置在擠壓機系統(tǒng)的運行期間(a)使穩(wěn)定運行溫度重調(diào)值和各個所述實際螺旋速度相對應(yīng)，以及(b)把所述實際螺旋速度和所述對應(yīng)的溫度重調(diào)值一起輸入到所述用于編索引和存儲的裝置中。
11.如權(quán)利要求1所述的擠壓機溫度控制器，還包括一個溫度控制器，所述溫度控制器包括(a)第一比較器，所述第一比較器比較設(shè)定點信號和擠壓機筒深溫度信號，所述第一比較器向所述用于比較和選擇的裝置提供實際誤差信號；(b)第二比較器，所述第二比較器是一個用于對存儲的控制設(shè)定點信號和所述溫度重調(diào)值進行代數(shù)相加的控制設(shè)定點控制器，所述第二比較器提供一控制設(shè)定點信號；(c)第三比較器，所述第三比較器比較擠壓機筒深溫度信號和所述控制設(shè)定點信號，所述第三比較器提供第一誤差信號；(d)第四比較器，所述第四比較器比較擠壓機筒淺溫度信號和所述控制設(shè)定點信號，所述第四比較器提供第二誤差信號；以及(e)第五比較器，所述第五比較器比較所述第一誤差信號和所述第二誤差信號并向所述用于生成至所述熱交換裝置的所述控制輸出驅(qū)動器信號的裝置提供控制和誤差信號。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于擠壓機筒的擠壓機溫度控制器。該擠壓機溫度控制器包括用于確定實際螺旋速度的裝置，并具有用于存儲多個螺旋速度的裝置。這些存儲的螺旋速度中的每個成員具有一個對應(yīng)的存儲的溫度重調(diào)值。該擠壓機溫度控制器具有用于比較和選擇的裝置，其把實際螺旋速度和多個存儲的螺旋速度中的每個進行比較并且選擇一個默認螺旋速度。和任何其它被比較的存儲螺旋速度相比，該默該螺旋速度與實際螺旋速度的偏差更小。該控制器還包括一個用于生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置。該控制輸出驅(qū)動器信號是和該默認螺旋速度對應(yīng)的存儲的溫度重調(diào)值。本發(fā)明還包括一個用于當該生成至熱交換裝置的控制輸出驅(qū)動器信號的裝置在最大功率或其附近運行時將控制告警延遲預(yù)定時間的裝置。本發(fā)明還包括一種用于控制擠壓機筒溫度的方法。
文檔編號B29C47/82GK1416388SQ01804806
公開日2003年5月7日 申請日期2001年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月9日
發(fā)明者薩烏柳斯·托馬斯·埃瓦 申請人:戴維斯－標準公司