专利名称：：一种实现切粒机快速匹配的方法与系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及自动化控制领域，特别是涉及一种实现切粒机快速匹配的方法与系统。技术背景在锦纶生产过程中，需要将聚合物熔体切成球状的切片产品以方便包装、运输、存储和再加工利用。其中，切片的形状、色泽、大小是评价产品质量的重要指标，这些指标的好坏受聚合物熔体的温度、齿轮泵的出料量、切刀转速、冷却水流量等工艺因素的影响，其中齿轮泵与切粒机的协调运转是最重要的决定性因素。由于切粒机和齿轮泵之间没有物料緩沖环节，因此齿轮泵和切粒机必须协调好转速，同步运行。如果切粒机切刀转速变化太慢，齿轮泵转速变化太快，则进料多，导致粒子变大，甚至于堵塞切粒^U参见图1，为锦纶切粒系统框图。该系统由聚合釜101、齿轮泵102、三通阀103、切粒机104和辅助控制系统105组成。其功能是将来自于聚合釜101底部的高温聚合物熔体经过齿轮泵102持续排放，熔体通过三通阀103进入高速运转的切粒机104，切粒机104将穿过的熔体快速切成符合工艺要求的粒状切片，辅助控制系统105用于控制齿轮泵102、三通阀103和切粒机104的运转，使切粒系统的协调运行。由于锦纶切粒系统生产环境中熔体温度高、压力高、粘度高、容易凝固，以及生产过程中锦纶切片产量大、产品型号多的特点，在运行过程中，切粒机的切刀转速快、启动时间要求非常短，一般转速为2200转/分钟左右。而齿轮泵的转速只有40转/分钟左右。但是，根据切粒系统的整体控制精度的要求，在启动过程中，高速运转的切粒机与低速运转的齿轮泵间的匹配时间非常短，一般要求要在5秒之内。参见图2，为现有技术中切粒机匹配系统的控制框图。该系统采用分布式控制系统(DCS)对整个锦纶生产过程进行自动监控，采用可编程控制系统(PLC)对切粒机进行自动控制。其中，该系统包括转速获取单元201、转速调节单元202、转速检测单元203、逻辑控制单元204、电气控制单元205、三通阀206、齿轮泵207、及切粒机208。其中，逻辑控制单元204用于根据三通阀206、齿轮泵207、及切粒机208之间的逻辑关系控制电气控制单元205动作，电气控制单元205用于控制三通阀206、齿4仑泵207、及切粒才几208的动作。现有技术中，锦纶切粒系统单纯采用单一的PID控制方式，工艺人员将工艺指令赋值给转速获取单元201中，通过转速获取单元201获得齿轮泵207的目标转速值，发送给转速调节单元202，调节齿轮泵207的变频器，控制齿轮泵207的运转。同时转速检测单元203检测得到齿轮泵207的实际转速值，发送给转速获取单元201，通过转速获取单元201得到相应的切粒机208的目控制切粒机208运转，使齿轮泵207和切粒机208的转速实现匹配。在现有技术中，单纯采用PID控制实现切粒系统的协调运作，其控制模式单一，均为齿轮泵控制切粒机模式。而且，现有切粒系统的匹配时间过长，一般在l分钟左右，严重影响切片粒子成形，经常产生过多的条带状废物，有时甚至于会引起堵管停车。现有技术不能有效的解决切粒机与齿轮泵之间的快速匹配问题。同时，这种控制系统的控制精度较差，致使产品质量较差、产量不高。
发明内容有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现切粒机快速匹配的方法与系统，本发明能够解决锦纶切粒系统中齿轮泵与切粒机之间的快速匹配问题。本发明提供了一种实现切粒机快速匹配的方法，该方法包括获得主动设备和从动设备的目标转速值；分别调节所述主动设备和所述从动设备的运转速度至对应的目标转速值；获得所述主动设备和所述从动设备的实际转速值；在预先设定的匹配时间内，如所述实际转速值和所述目标转速值的差值在预定的阈值范围之内，切换到主动设备控制。其中，在所述获得主动设备和从动设备的目标转速值之前进一步包括将工艺指令转化为相应的能够获得所述目标转速值的运算指令。其中，在所述切换到主动设备控制之后进一步包括获得与所述主动设备的实际转速值相对应的所述从动设备的理想转速值；当所述^v动设备的理想转速值与所述目标转速值的差值在预定的阈值范围内时，调节所述从动设备的运转速度至所述理想转速值。其中，所述主动设备为齿轮泵，所述从动设备为切粒机。其中，所述主动设备为切粒机，所述从动设备为齿轮泵。本发明还提供了一种实现切粒机快速匹配的系统，该系统包括转速获取单元，用于获得主动设备和从动设备的目标转速值；转速调节单元，用于调节所述主动设备和所述从动设备的运转速度至对应的目标转速值；转速检测单元，用于获得所述主动设备和所述从动设备的实际转速值；转速判断单元，用于判断在预先设定的匹配时间内，所述实际转速值和所述目标转速值的差值是否在预定的阈值范围之内，如是，启动切换控制单元；切换控制单元，用于根据所述转速判断单元的判断结果，切换到主动设备控制。其中，该系统进一步包括控制算法单元，用于将工艺指令转化为相应的运算指令，并发送到转速获f^单元。其中，该系统进一步包括转速变换单元，用于从所述转速检测单元处获取所述主动设备的实际转速值，并转化为对应的所述从动设备的理想转速值；从动调节单元，用于当所述从动设备的理想转速值与所述目标转速值的差值在预定的阈值范围内时，使所述从动设备的运转速度为所述理想转速值。其中，该系统中所述主动设备为齿轮泵，所述从动设备为切粒机。其中，该系统中所述主动设备为切粒机，所述从动设备为齿轮泵。本发明具有如下有益效果在切粒系统启动过程中，在规定的匹配时间内直接利用预先设定的目标转速值对齿轮泵和切粒机的变频器进行调节，当检测得到的齿轮泵和切粒机的实际转速值和所述目标转速值的差值在预定的阈值范围之内，切换到主动设备控制。通过直接利用预先设定的目标转速值对齿轮泵和切粒机进行控制，使二者能够在很短的时间内完成粗调，使测量值达到目标值的95%左右，然后再采用主、从控制模式对剩余的5%进行微调，大大缩短转速调节时间，使齿轮泵和切粒机的转速快速达到匹配，使系统稳定运行。相对于现有技术，本发明采用智能协调与PID控制相结合的方法，在切粒系统的启动初期，直接根据生产的工艺参数预先设定的齿轮泵和切粒机的目标转速值，调节齿轮泵和切粒机的转速，使之在很快时间内转速达到初步匹配，即二者的测量值达到目标值的95%左右，再采用主、从控制模式对剩余5%进4刊敖调，大大缩短了调节时间，快速实现匹配。同时，本发明提供了多种控制模式，可以由齿轮泵控制切粒机，也可以由切粒机控制齿轮泵，解决了现有技术中控制模式单一的问题。并通过采用先快速粗调，使齿轮泵和切粒机的转速在很快时间内达到初步匹配，即二者的测量值达到目标值的95%左右，再采用主、从控制模式对剩余5%进行微调，大大提高了切粒系统的控制精度，提高生产质量。图1为锦纶切粒系统框图；图2为现有技术中切粒机匹配系统的控制框图；图3为本发明第一实施例所提供的方法流程图；图4为本发明第二实施例所提供的方法流程图；图5为本发明第三实施例所提供的方法流程图；图6为本发明第一实施例所提供的系统结构图；图7为本发明第二实施例所提供的系统结构图；图8为本发明第三实施例所提供的系统结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明提供一种实现切粒机快速匹配的方法，采用智能协调控制与PID控制相结合的方法，将切粒机、齿轮泵和三通阀三个独立的子系统并成一个整体的智能协调控制系统，解决高速切粒时的转速协调问题。本发明以启动过程中最佳最短匹配时间和最佳控制精度为目标，采用智能协调控制思想实现锦纶切粒系统的自动控制。在锦纶切粒系统的启动过程中，在规定的匹配时间内直接利用预先设定的目标转速值对齿轮泵和切粒机的变频器进行调节，当检测得到的齿轮泵和切粒机的实际转速值达到预先设定目标转速的要求时，自动过渡到主动设备控制状态。参见图3所示，为本发明第一实施例提供的方法流程图。该方法包括以下步骤步骤S301:将工艺指令转化为主动设备和从动设备的目标转速值；步骤S302:通过调节变频器，使所述主动设备和从动设备的运转速度达到目标转速值；步骤S303:检测得到所述主动设备和从动设备的实际转速值；步骤S304:在预先规定的匹配时间内，分别判断所述主动设备和从动设备的实际转速值和步骤S301中得到的目标转速的差值是否在预定的阈值范围之内，如果是，切换到主动设备控制。至此，已完成了切粒机启动过程中的快速匹配，使齿轮泵和切粒机的实际转速达到了预先设定目标值的95%,即完成粗调阶段。接着进入细调阶段，即主动设备控制，基于此，该方法进一步包括步骤S305:根据主动设备的实际转速值得到从动设备的理想转速值；步骤S306:判断从动设备的目标转速值与其理想转速值的差值是否在规定的阈值范围之内，如果是，根据所述理想转速值调节从动设备转速，控制从动设备的运转。在本发明提供的实现锦纶高速切粒的控制方法中，可分别采用齿轮泵或切粒机作为主动设备，控制相应从动设备的运转，实现二者快速匹配。参见图4，为本发明第二实施例所提供的方法流程图。在此实施例中，采用齿轮泵作为主动设备，切粒机作为从动设备，此方法称为主动控制模式或就地控制模式。该方法具体包括以下步骤步骤S401:针对各种操作模式，将采集到的工艺参数的变化转化为相应的工艺指令，并将其转化为对应的算法控制指令和逻辑控制指令；在锦纶切粒的具体生产过程中，一些工艺参数如产品品种、产量、操作模式、操作指令等与齿轮泵和切粒机的转速密切相关，这些工艺参数的改变会导致齿轮泵和切粒机转速的相应变化。由此生成相应的控制规则表，储存工艺参数变化、齿轮泵转速变化及切粒机转速变化之间的对应关系。同时，根据系统运行过程中，齿轮泵、切粒机和三通阀三者之间的逻辑对应关系生成相应的逻辑关系表。具体参见表l、表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2逻辑关系表用A、B、C表示三通闹阀门所处位置。A=l表示阀门打在A位置处，此时为停机状态；B:1表示阀门打在B位置处，此时为切粒状态，齿轮泵通过三通阀将熔体送往切粒机；C-1表示阀门打在C位置处，此时为排料状态，废料从齿轮泵直接通过三通阀排出。用M表示齿轮泵的运行状态。M=1表示齿轮泵运行；M=0表示齿轮泵停止。在M-1时，齿轮泵运行，用N表示齿轮泵运行时的转速调节方向。N=l表示齿轮泵转速可调，即可分别向增加、降低两方面调节；N=0，表示齿轮泵转速变小，即只能向降低方向调节。用P表示切粒机的运行状态。P=1表示切粒机运行；P=0表示切粒机停止。在P-1日十，切粒才几运行，用Q表示切粒才几运行时的转速调节方向。Q=l表示切粒机转速可调，即可分别向增加、降低两方面调节。当系统为停才几状态时，三通阀的阀门处于A位置，即八=1。此时，相应的，齿轮泵停止(]^=0),切粒机停止(P:0)，用逻辑语言表示为IFA=lTHENM=0ANDP=0当系统为切粒状态时，三通阀的阀门处于B位置，即B=1。此时，相应的，齿轮泵运行(M-1)，其转速为可调(N:1)，切粒机运行(P-1),其转速为可调(Q:l)，用逻辑语言表示为IFB=lTHENM=lANDN=lANDP=lANDQ=l当系统为排料状态时，三通阀的阀门处于C位置，即0=1。此时，相应的，齿轮泵运行(M:1)，其转速为降低(N-0),切粒机停止(P=0)，用逻辑语言表示为IFOlTHENM=lANDN=0ANDP=0根据上述控制规则库和逻辑指令库，将工艺指令转化为对应的算法控制指令和逻辑控制指令，进入步骤S402;步骤S402:根据算法控制指令进行运算转换后，得到主动设备齿轮泵和从动设备切粒机的目标转速值，并分别发送给齿轮泵和切粒机的变频器，同时，根据所述逻辑控制指令控制齿轮泵、切粒机和三通阀的运行状态；根据算法控制指令选择相应的转速值运算公式，并通过计算得到相应的齿轮泵和切粒机的目标转速值；步骤S403:调节齿轮泵和切粒机的变频器，使之分别按照相应的目标转速值运转；此时，变频器处于手动控制状态，即齿轮泵和切粒机单独控制各自的转速；步骤S404:通过检测分别得到齿轮泵和切粒机的实际转速值；步骤S405:在规定的匹配时间内，分别判断齿轮泵和切粒机的实际转速值和步骤S402中的所述目标转速值的差值是否在一定阈值范围之内，如果是，切换到齿轮泵控制；所述规定转速的匹配时间根据过渡过程时间来确定，并通过进行大量的实验从系统的特征信息中总结得到。所述实际转速和所述目标转速的差值在一定阈值范围之内是指通过检测得到的实际转速值达到预先设定目标值的95%左右，至此，已完成了切粒机启动过程中的快速匹配，完成了粗调阶段。接着进入细调阶段，即主动设备控制，由齿轮泵控制切粒机的转速变化，基于此，该方法进一步包括步骤S406:根据齿轮泵与切粒机运转速度之间的相互关系，根据步骤S404中齿轮泵的实际转速值得到对应的切粒机的理想转速值；步骤S407:判断步骤S402中得到的切粒机的目标转速值与上述理想转速值的差值是否在规定的阈值范围之内，如果是，调节切粒机变频器，使切粒机的运转速度达到理想转速值。参见图5,为本发明第三实施例所提供的方法流程图。在此实施例中，采用切粒机作为主动设备，齿轮泵作为从动设备，此方法称为从动控制模式或远程遥控模式。该方法具体包括以下步骤步骤S501:针对各种操作模式，将采集到的工艺参数的变化转化为相应的工艺指令，并将其转化为对应的算法控制指令和逻辑控制指令；步骤S502:根据算法控制指令进行运算转换后，得到从动设备切粒机和从动设备齿轮泵的目标转速值，并分别发送给切粒机和齿轮泵的变频器，同时，根据所述逻辑控制指令控制切粒机、齿轮泵和三通阀的运行状态；根据算法控制指令选择相应的转速值运算公式，并通过计算得到相应的切粒机和齿轮泵的目标转速值；步骤S503:调节切粒机和齿轮泵的变频器，使之分别按照相应的目标转速值运转；此时，变频器处于手动控制状态，即切粒机和齿轮泵单独控制各自的转速；步骤S504:通过检测分别得到切粒机和齿轮泵的实际转速值；步骤S505:在规定的匹配时间内，分别判断切粒机和齿轮泵的实际转速值和步骤S502中的所述目标转速值的差值是否在一定阈值范围之内，如果是，切换到切粒机控制；所述实际转速和所述目标转速的差值在一定阈值范围之内是指通过检测得到的实际转速值达到预先设定目标值的95%左右，至此，已完成了切粒机启动过程中的快速匹配，完成了粗调阶段。接着进入细调阶段，即主动设备控制，由切粒机控制齿轮泵的转速变化，基于此，该方法进一步包括步骤S506:根据切粒机和齿轮泵运转速度之间的相互关系，根据步骤S504中切粒机的实际转速值得到对应的齿轮泵的理想转速值；步骤S507:判断步骤S502中得到的齿轮泵的目标转速值与上述理想转速值的差值是否在规定的阈值范围之内，如果是，调节齿轮泵变频器，使齿轮泵的运转速度达到理想转速值。在本发明所提供的方法中，无论是在主动控制还是从动控制模式下，当检测得到的实际转速值与预先设定的目标转速值之间的差值大于预先设定的闹值范围时，直接采用所述目标转速值作为控制量，调节变频器，对齿轮泵和切粒机的转速进行控制，即粗调阶段。当检测得到的实际转速值与预先设定的目标转速值之间的差值小于或等于预先设定的阈值范围时，根据主动设备的运行状态对从动设备的转速进行相应调节，即微调阶段。同时，为实现上述目的，本发明还提供了一种实现锦纶高速切粒的控制系统。参见图6，为本发明第一实施例所提供的系统结构图。该系统包括转速获取单元601、转速调节单元602、转速4企测单元603、转速判断单元604、切换控制单元605、主动设备606、及从动设备607。转速获取单元601，用于获得主动设备606和从动设备607的目标转速值；转速调节单元602，用于根据所述目标转速值分别调节所述主动设备606和所述从动设备607的变频器，使其运转速度达到相应的目标转速值；转速检测单元603，用于通过检测获得所述主动设备606和所述从动设备607的实际转速值；转速判断单元604,用于在预先设定的匹配时间内，分别判断所述主动设备和从动设备的实际转速值与由转速获取单元601获得的目标转速值的差值是否在预定的阈值范围之内；切换控制单元605,用于才艮据所述转速判断单元604的判断结果，切换到主动设备控制。参见图7，为本发明第二实施例所提供的系统结构图。在该系统中，采用齿轮泵作为主动设备，切粒机作为/人动设备，该系统包括控制算法单元701、转速获取单元702、转速调节单元703、转速纟企测单元704、转速判断单元705、切换控制单元706、转速变换单元707、从动调节单元708、逻辑控制单元709、电气控制单元710、三通阀711、齿轮泵712、及切粒一几713。控制算法单元701，用于针对各种操作模式，根据采集到工艺参数的生成对应的算法控制指令和逻辑控制指令，并分别发送到转速获取单元702和逻辑控制单元709。转速获取单元702,用于根据接收到的算法控制指令进行运算转换后，得节单元703。转速调节单元703，用于根据接收到的转速值分别调节齿轮泵712和切粒机713的变频器，使齿轮泵712和切粒机713的转速达到相应的转速值。转速检测单元704,用于检测得到齿轮泵712和切粒机713的实际转速值。转速判断单元705,用于在预先设定的匹配时间内，分别判断所述齿轮泵和切粒机的实际转速值与由转速获取单元702获得的目标转速值的差值是否在预定的闳值范围之内。切换控制单元706，用于根据所述转速判断单元705的判断结果，生成切换指令，并发送到转速变换单元707。转速变换单元707，用于当接收到所述切换指令时，根据来自控制算法单元701的算法控制指令，由齿轮泵712的实际转速值得到对应的切粒机713的理想转速值。从动调节单元708，用于判断切粒机713的目标转速值与上述理想转速值的差值是否在规定的阈值范围之内，如果是，将所述理想转速值发送到转速调节单元703。逻辑控制单元709,用于根据接收自转速获取单元702的所述逻辑控制指令，控制电气控制单元710动作。电气控制单元710,用于分别控制切粒机712、齿4仑泵713和三通阀711的运4于状态。参见图8，为本发明第三实施例所提供的系统结构图。在该系统中，采用切粒机作为主动设备，齿轮泵作为从动设备，该系统包括控制算法单元801、转速获取单元802、转速调节单元803、转速4企测单元804、转速判断单元805、切换控制单元806、转速变换单元807、从动调节单元808、逻辑控制单元809、电气控制单元810、三通阀811、齿轮泵812、及切粒才几813。控制算法单元801，用于针对各种操作模式，根据采集到工艺参数的生成对应的算法控制指令和逻辑控制指令，并分别发送到转速获:又单元802和逻辑控制单元809。转速获取单元802，用于根据接收到的算法控制指令进行运算转换后，得到主动设备切粒机813和从动设备齿轮泵812的目标转速值，并发送给转速调节单元803。转速调节单元803，用于才艮据接收到的转速值分别调节齿轮泵812和切粒机813的变频器，使齿轮泵812和切粒机813的转速达到相应的转速值。转速检测单元804,用于检测得到齿轮泵812和切粒机813的实际转速值。转速判断单元805，用于在预先设定的匹配时间内，分别判断所述齿轮泵和切粒机的实际转速值与由转速获取单元802获得的目标转速值的差值是否在预定的阈值范围之内。切换控制单元806,用于根据所述转速判断单元805的判断结果，生成切换指令，并发送到转速变换单元807。转速变换单元807,用于当接收到所述切换指令时，根据来自控制算法单元801的算法控制指令，由切粒机813的实际转速值得到对应齿轮泵812的的理想转速^i。从动调节单元808，用于判断齿轮泵812的目标转速值与上述理想转速值的差值是否在规定的阈值范围之内，如果是，将所述理想转速值发送到转速调节单元803。逻辑控制单元809,用于根据接收自转速获取单元802的所述逻辑控制指令，控制电气控制单元810动作。电气控制单元810，用于分别控制切粒机812、齿4仑泵813和三通阀811的运4于状态。以上对本发明所提供的一种实现切粒机快速匹配的方法和系统，进行了详实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。权利要求1、一种实现切粒机快速匹配的方法，其特征在于，该方法包括获得主动设备和从动设备的目标转速值；分别调节所述主动设备和所述从动设备的运转速度至对应的目标转速值；获得所述主动设备和所述从动设备的实际转速值；在预先设定的匹配时间内，如所述实际转速值和所述目标转速值的差值在预定的阈值范围之内，切换到主动设备控制。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获得主动设备和从动设备的目标转速值之前进一步包括将工艺指令转化为相应的能够获得所述目标转速值的运算指令。3、根据权利要求l所述的方法，其特征在于，在所述切换到主动设备控制之后进一步包括忠^曰^、+'j当所述从动设备的理想转速值与所述目标转速值的差值在预定的阈值范围内时，调节所述从动设备的运转速度至所述理想转速值。4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主动设备为齿轮泵，所述/人动设备为切粒才几。5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主动设备为切粒机，所述从动设备为齿轮泵。6、一种实现切粒才几快速匹配的系统，其特征在于，该系统包括转速获取单元，用于获得主动设备和从动设备的目标转速值；转速调节单元，用于调节所述主动设备和所述从动设备的运转速度至对应的目标转速值；转速检测单元，用于获得所述主动设备和所述从动设备的实际转速值；转速判断单元，用于判断在预先设定的匹配时间内，所述实际转速值和所述目标转速值的差值是否在预定的阈值范围之内，如是，启动切换控制单元；切换控制单元，用于根据所述转速判断单元的判断结果，切换到主动设备控制。7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括控制算法单元，用于将工艺指令转化为相应的运算指令，并发送到转速获取单元。8、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括值，并转化为对应的所述从动设备的理想转速值；从动调节单元，用于当所述从动设备的理想转速值与所述目标转速值的差值在预定的阈值范围内时，使所述从动设备的运转速度为所述理想转速值。9、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统中所述主动设备为齿轮泵，所述从动设备为切粒机。10、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统中所述主动设备为切粒机，所述从动设备为齿轮泵。全文摘要本发明提供了一种实现切粒机快速匹配的方法，该方法包括获得主动设备和从动设备的目标转速值；分别调节所述主动设备和所述从动设备的运转速度至对应的目标转速值；获得所述主动设备和所述从动设备的实际转速值；在预先设定的匹配时间内，所述实际转速值和所述目标转速值的差值在预定的阈值范围之内，切换到主动设备控制。同时，本发明还提供了一种实现切粒机快速匹配的系统。根据本发明所提供的方法和系统，可以很好的解决切粒系统中，切粒机和齿轮泵的快速匹配问题，提高系统运行的稳定性和精确度。文档编号G05B19/18GK101286054SQ20081010860公开日2008年10月15日申请日期2008年5月21日优先权日2008年5月21日发明者赵晓明,黄守胜申请人:浙江中控技术股份有限公司