粉料壓制過程中時(shí)間與壓力兼顧的閉環(huán)控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓制粉料成型裝備制造領(lǐng)域，特別涉及一種采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、可編程控制器對粉料壓制過程中時(shí)間與壓力兼顧的閉環(huán)控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段陶瓷粉料成型工藝中，壓制設(shè)備施加在粉料上的壓制力大小影響粉料粘合的程度，壓制力太大而壓制速度過快則無法保證空氣完全逃逸；壓制力太小則粉料間粘合力度過小,坯體不能成型。
[0003]由于采用噴霧制粉，該方法形成的粉料顆粒是空心球體。陶瓷粉料成型，就是將這些空心球體壓制成粘合的坯體。成型過程中，空心球體以及球體之間的空氣需要排除,否則這些空氣將妨礙粉料粘合，壓制出的坯體成為廢品。故在壓制成型過程中除了有特定的排氣工序外，壓制的過程還需要壓力建立速度足夠慢，以利于空氣逃逸。
[0004]壓制粉料時(shí)，主油缸壓力建立過程如圖1所示。整個(gè)加壓過程耗時(shí)t=tl+t2。其中，預(yù)壓縮油液耗時(shí)tl是液壓系統(tǒng)加壓的必須階段，液壓能將疏松的液壓介質(zhì)壓制緊密之后才能建立壓力。t2是壓制及排氣耗時(shí)，是真正壓制粉料及排除粉料內(nèi)空氣的過程，亦即t2才是真正影響粉料成型的參數(shù)。由圖1知，t耗時(shí)長未必意味建立壓力速度慢，有可能是tl耗時(shí)長。
[0005]由上述知，工藝上必須保證磚坯在壓制過程中粉料壓縮速度與壓制力的關(guān)系，以此保證產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率。粉料壓縮速度與壓制力的關(guān)系主要由粉料成型機(jī)的壓力建立速度來體現(xiàn)。
[0006]當(dāng)前粉料成型機(jī)顯示該關(guān)系有二種控制方法可供選擇:一種是壓力控制方法，另一種是時(shí)間控制方法。
[0007]如圖2所示，壓力控制方法是設(shè)定一個(gè)主油缸內(nèi)壓力值作為加壓結(jié)束條件，主油缸內(nèi)壓力到達(dá)壓力值后關(guān)閉加壓元件，達(dá)到停止加壓的目的。此控制方法可以保證粉料成型機(jī)的主油缸壓力準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)壓力值，但是其缺點(diǎn)是加壓時(shí)間無法保證穩(wěn)定。即可以保證每次加壓都準(zhǔn)確地達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)壓力值，但達(dá)到目標(biāo)壓力值所耗費(fèi)的時(shí)間卻有可能不一樣，這就會導(dǎo)致粉料每次被壓縮的速度不一樣，從而影響空氣逃逸。
[0008]圖3是時(shí)間開環(huán)控制方法。設(shè)定一個(gè)壓制目標(biāo)時(shí)間，當(dāng)加壓用時(shí)達(dá)到壓制目標(biāo)時(shí)間時(shí)關(guān)閉加壓閥，停止主油缸加壓。因?yàn)槟繕?biāo)量是計(jì)時(shí)時(shí)間，難以保證最終壓力的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，亦即可以保證每次加壓所耗費(fèi)的時(shí)間一樣，但主油缸壓力值卻有可能不一樣，這也會導(dǎo)致粉料每次被壓縮的速度不一樣，從而影響磚坯的成型質(zhì)量。
[0009]上述兩種方法，均只能保證壓力的準(zhǔn)確性或壓力建立的速度，無法兼顧二者。而且均不能明晰加壓耗時(shí)組成配比，不宜判斷壓力建立對成型工藝的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的，就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種粉料壓制過程中時(shí)間與壓力兼顧的閉環(huán)控制方法及系統(tǒng)，可以解決目標(biāo)壓制力的準(zhǔn)確性與壓制速度兼顧的問題。
[0011]為了達(dá)到上述目的，采用如下技術(shù)方案:
[0012]一種粉料壓制過程中時(shí)間與壓力兼顧的閉環(huán)控制方法，包括以下步驟:
[0013]SlO:接收操作者輸入的期望加壓時(shí)間、壓制力目標(biāo)值和比例系數(shù)；
[0014]Sll:計(jì)算決定預(yù)壓縮油液耗時(shí)的斜率，所述斜率為壓制力目標(biāo)值與期望加壓時(shí)間之比值；
[0015]S12:控制加壓閥輸出初始速度，所述初始速度為斜率與比例系數(shù)之比值；
[0016]S13:檢測壓制過程的實(shí)時(shí)壓制時(shí)間，判斷其與極限壓制時(shí)間的大小，若實(shí)時(shí)壓制時(shí)間大于極限壓制時(shí)間，加壓閥零輸出；若實(shí)時(shí)壓制時(shí)間小于或等于極限壓制時(shí)間，獲取壓力平均值；
[0017]S14:比較壓力平均值與壓制力目標(biāo)值的大小，若壓力平均值大于或等于壓制力目標(biāo)值，加壓閥零輸出，顯示預(yù)加壓時(shí)間和壓力建立時(shí)間；若壓力平均值小于壓制力目標(biāo)值，比較壓力平均值與閉環(huán)開始壓制力的大小；
[0018]S15:當(dāng)壓力平均值小于閉環(huán)開始壓制力，加壓閥繼續(xù)輸出初始速度；當(dāng)壓力平均值大于或等于閉環(huán)開始壓制力，計(jì)算壓力建立時(shí)間，所述壓力建立時(shí)間為期望加壓時(shí)間與預(yù)加壓時(shí)間之差，所述閉環(huán)開始壓制力為預(yù)壓縮油液與建立壓力的壓力邊界值，所述預(yù)加壓時(shí)間為主油缸平均壓力達(dá)到閉環(huán)開始壓制力所耗費(fèi)的時(shí)間；
[0019]S16:比較壓力建立時(shí)間與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的大小，所述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的范圍在100?100ms之間，若壓力建立時(shí)間大于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，計(jì)算壓力建立斜率，所述壓力建立斜率為壓制力目標(biāo)值與壓力建立時(shí)間之比值；
[0020]S17:計(jì)算在單位時(shí)間內(nèi)增長的平均壓力值及實(shí)際壓力斜率，所述實(shí)際壓力斜率為平均壓力值和單位時(shí)間之比值；
[0021]S18:計(jì)算實(shí)際壓力斜率與壓力建立斜率的斜率差值；
[0022]S19:控制加壓閥輸出第二速度，所述第二速度為斜率差值與比例系數(shù)之比值；
[0023]S20:返回執(zhí)行 S13。
[0024]進(jìn)一步地，所述獲取壓力平均值具體為在極限壓制時(shí)間以內(nèi)，獲取主油缸的實(shí)時(shí)壓力，使用滑動平均方法計(jì)算獲取壓力平均值。
[0025]進(jìn)一步地，所述極限壓制時(shí)間為粉料成型總時(shí)間的2?5倍。
[0026]一種粉料壓制過程中時(shí)間與壓力兼顧的閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括接收模塊，其用于接收操作者輸入的期望加壓時(shí)間、壓制力目標(biāo)值和比例系數(shù)；斜率計(jì)算模塊，其用于計(jì)算決定預(yù)壓縮油液耗時(shí)的斜率，所述斜率為壓制力目標(biāo)值與期望加壓時(shí)間之比值；第一控制模塊，其用于控制加壓閥輸出初始速度，所述初始速度為斜率與比例系數(shù)之比值；檢測判斷處理模塊，其用于檢測壓制過程的實(shí)時(shí)壓制時(shí)間，判斷其與極限壓制時(shí)間的大小，若實(shí)時(shí)壓制時(shí)間大于極限壓制時(shí)間，加壓閥零輸出；若實(shí)時(shí)壓制時(shí)間小于或等于極限壓制時(shí)間，獲取壓力平均值；第一比較處理模塊，其用于比較壓力平均值與壓制力目標(biāo)值的大小，若壓力平均值大于或等于壓制力目標(biāo)值，加壓閥零輸出，顯示預(yù)加壓時(shí)間和壓力建立時(shí)間；若壓力平均值小于壓制力目標(biāo)值，比較壓力平均值與閉環(huán)開始壓制力的大??；第二比較處理模塊，其用于當(dāng)壓力平均值小于壓制力目標(biāo)值，比較壓力平均值是否小于閉環(huán)開始壓制力，若是，加壓閥繼續(xù)輸出初始速度；若否，計(jì)算壓力建立時(shí)間，所述壓力建立時(shí)間為期望加壓時(shí)間與預(yù)加壓時(shí)間之差，所述閉環(huán)開始壓制力為預(yù)壓縮油液與建立壓力的壓力邊界值，所述預(yù)加壓時(shí)間為主油缸平均壓力達(dá)到閉環(huán)開始壓制力所耗費(fèi)的時(shí)間；第三比較處理模塊，其用于比較壓力建立時(shí)間與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的大小，所述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的范圍在100?100ms之間，若壓力建立時(shí)間大于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，計(jì)算壓力建立斜率，所述壓力建立斜率為壓制力目標(biāo)值與壓力建立時(shí)間之比值；計(jì)算模塊，其用于計(jì)算在單位時(shí)間內(nèi)增長的平均壓力值及實(shí)際壓力斜率，所述實(shí)際壓力斜率為平均壓力值和單位時(shí)間之比值；第二計(jì)算模塊，其用于計(jì)算實(shí)際壓力斜率與壓力建立斜率的斜率差值；第二控制模塊，其用于控制加壓閥輸出第二速度，所述第二速度為斜率差值與比例系數(shù)之比值；循環(huán)模塊，其用于將第一比較處理模塊、第二比較處理模塊、第三比較處理模塊、計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊和第二控制模塊的結(jié)果反饋至檢測判斷處理模塊。
[0027]進(jìn)一步地，所述極限壓制時(shí)間為粉料成型總時(shí)間的2?5倍。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0029]本發(fā)明解決了粉料成型機(jī)在壓制磚坯時(shí)，系統(tǒng)向操作者提供明晰的壓制關(guān)系，并將時(shí)間與壓制質(zhì)量的關(guān)系做到最優(yōu)化。此技術(shù)的應(yīng)用，將操作者提供了明晰、方便的操控方法，可大大提高粉料成型機(jī)的可操控性，增強(qiáng)粉料成型機(jī)對不同粉料的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0030]圖1是現(xiàn)有壓制階段耗時(shí)示意圖；
[0031]圖2是現(xiàn)有以壓力為目標(biāo)的控制示意圖；
[0032]圖3是現(xiàn)有以時(shí)間為目標(biāo)的控制示意圖；
[0033]圖4是本實(shí)施例粉料壓制過程中時(shí)間與壓力兼顧的閉環(huán)