配备有现场总线控制逆变器的用于制造液体或半液体产品的机器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种用于制造液体或半液体产品的机器。
【背景技术】
[0002]正如已知的，在相关领域中，对用于生产液体或半液体产品的工艺的精确和正确的控制有着很强的需求。
[0003]现有技术的用于制造液体或半液体产品的机器基本上包括:用于对基本的液体或半液体材料进行加工的容器、及在容器内部操作且由电动机驱动的搅拌器。
[0004]这些机器还包括被设计用于控制电动机的控制单元。
[0005]在本发明申请人名义下的专利文件EP2082649描述了一种用于液体或半液体产品的机器，其中微处理器控制单元通过通信现场总线对连接到电动机的逆变器进行操控从而驱动搅拌器。
[0006]在前述文件公布之后提交的在G.S.G Srl名义下的专利文件US 2012/0215361描述了一种用于制造液体和半液体产品并且装备有其中安装有搅拌器的加工槽的机器。
[0007]搅拌器是由电动机驱动，而电动机进而由逆变器通过通信总线进行控制。
[0008]控制单元利用定时器以预定的时间间隔、通过计时器或者另选地基于预定的事件来向逆变器发送请求该逆变器的状态的命令，并且也基于逆变器的瞬时状态而向逆变器发送命令。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种用于加工液体和半液体产品的机器。该机器允许以特别准确、可靠和容易的方式对主要工艺参数进行控制，并且构成现有技术系统的替代技术方案。
【附图说明】
[0010]关于上述目的的本发明技术特征明确地描述于所附权利要求中，并且基于下面的详细说明并参照附图本发明的优点将是显而易见的，附图中图示说明了本发明的一个非限制性示范性实施例，在附图中:
[0011]图1是用于制造液体或半液体产品的本发明的机器的示意图；
[0012]图2是用于制造液体或半液体产品的本发明的机器的示意图；
[0013]图3示意性地表示在本发明的机器中实现的算法。
【具体实施方式】
[0014]在附图中，附图标记I代表用于制造液体和半液体产品的机器，该机器包括:
[0015]用于加工液体和半液体产品的容器2;
[0016]在加工容器2内部操作的搅拌器3;
[0017]热交换器4，该热交换器在操作上与加工容器2相关联以便与容器2内部的液体或半液体产品交换热量；
[0018]电动机单元5，该电动机单元是在搅拌器3上操作以便驱动搅拌器3在容器2内部旋转；
[0019 ] 逆变器6，该逆变器连接到电动机单元5以便控制电动机单元5的操作；
[0020]控制和操作单元7(在下文中也称为“控制单元”)，该控制和操作单元连接到逆变器6以便发送命令信号SI并接收控制信号S2，
[0021]通信现场总线8，该总线是介于逆变器6与控制单元7之间以允许在逆变器6与控制单元7之间传输命令信号SI和控制信号S2。
[0022]优选地，通信现场总线8是串行总线，更优选地是Modbus。
[0023]关于加工容器2，优选地容器2是圆柱形的容器。
[0024]优选地，容器2是轴对称的。
[0025]优选地，容器2具有水平轴。
[0026]关于热交换器4，应当注意的是，该机器优选地包括其操作是基于载热流体的热力学系统，并且热交换器4被配置成使载热流体从其中流过。
[0027]热交换器4构成热力学系统的一部分。
[0028]优选地，热力学系统包括压缩机(未图示)。
[0029]关于搅拌器3，应当注意的是该搅拌器具有从中心轴径向地延伸的一个或多个刀片或者刮削元件。
[0030]优选地，搅拌器3被配置成允许刮削容器2的内壁。
[0031]关于热交换器4，应当注意的是，热交换器4具有用于载热(热交换)流体的流动回路。
[0032]图1示出了机器I的第一实施例，其中容器2是加工(搅拌和冷冻)圆柱体。
[0033]图2示出了具有用于对产品进行预处理的箱体2A(定义第一容器2)、和用于对产品进行加工的圆柱体2B(定义第二容器2)的机器I。
[0034]因此，图2的机器包括:用于驱动在第一容器2A中操作的第一搅拌器的第一电动机和第一逆变器、及用于驱动在第二容器2B中操作的第二搅拌器的第二电动机和第二逆变器。
[0035]控制单元7(通过单条现场总线或者两条现场总线8)连接到第一和第二逆变器。
[0036]优选地，控制单元7通过相同的现场总线8连接到第一和第二逆变器(在这种情况下，每一逆变器具有由控制单元用来将传输命令或请求命令发送至逆变器的唯一标识符ID) ο
[0037]优选地，但不一定地，机器I是用于制造冰淇淋(手工冰淇淋和/或软冰淇淋)的机器。更一般地，机器I可以制造任何类型的液体和/或半液体产品(例如，酸奶、巧克力、果汁冰糕、奶油等)。
[0038]根据本发明，控制单元7被编程为运行用于控制逆变器的(有限)状态机类型的第一算法。
[0039]换言之，机器1(具体地，控制单元7)包括硬件模块(包括一个或多个处理器)和软件指令，这些软件指令是由硬件模块执行并且被配置成运行用于控制逆变器的(有限)状态机类型的第一算法。
[0040]状态控制算法至少包括下列状态:
[0041](a)将至少一条命令传输至逆变器；
[0042](b)待机以便确认逆变器已接收到命令；
[0043](C)传输对逆变器操作参数的读取请求；
[0044](d)待机以便接收逆变器参数。
[0045]关于步骤(a)，应当注意的是，传输至逆变器的命令是下列中的一条(或多条)命令:电动机单元的启动命令、电动机单元的停止命令、电动机的旋转频率设定、警报归零。
[0046]电动机启动命令允许启动电动机，因此启动搅拌器3。
[0047]电动机停止命令允许使电动机停止，因此使搅拌器3停止。
[0048]旋转频率设定命令允许将旋转频率设定在逆变器6中。
[0049]应当注意的是，在逆变器6接收到启动命令和停止命令之后，在没有控制单元以任何方式控制电动机驱动参数(例如，加速、减速)的情况下，由逆变器主动地管理并控制电动机，因此独立于控制单元而控制电动机，也就是说，仅仅由在逆变器中实现的操作逻辑来控制电动机。
[0050]优选地，旋转频率是属于一组离散值的数字。优选地，旋转频率是在0、第一值、第二值和第三值之间的值。
[0051]警报归零命令允许在逆变器寄存器中将警报(如果有的话)归零。
[0052]应当注意的是，这些命令基本上是由发送写入一个或多个逆变器寄存器的请求所组成。
[0053]因此，也应当注意的是，控制单元7可以同时地发送一条或多条命令。
[0054]应当注意的是，第一算法循环地运行。
[0055]因此，来自逆变器程序单的命令既不是按照预定的时间方案(例如以预定的时间间隔)也不是基于事件而发送，而是当算法处于特定状态(尤其是处于“将命令传输至逆变器”的状态)时发送。
[0056]图3示意性地示出了如何由控制单元7将命令和读取请求发送至逆变器6。
[0057]应当注意的是，命令(如读取请求)是按照循环的方案来发送的，也就是说循环地发送命令。
[0058]更具体地，在正常操作期间(S卩，当没有警报或者来自逆变器的驱动变更时)，第一算法循环地且交替地发送读取逆变器操作参数的命令和请求(如图3中所示)。
[0059]优选地，在每一循环发送的命令是相同的，而在每一循环读取逆变器操作参数的请求是不同的(如图3中所示，其中将读取请求标记为RD并且将命令标记为WR)。
[0060]当算法处于“传输对逆变器操作参数的读取请求”状态时，由控制单元将读取逆变器操作参数的请求发送至逆变器。
[0061]应当注意的是，为了所有意图和目的，第一算法由此定义状态机，该状态机循环地且迭代地将命令和读取请求发送至逆变器。
[0062]也应当注意的是，从启动机器的时刻起基本上持续地执行第一算法。
[0063]通过总线8发送的数字数据只与用于逆变器操作的命令有关，而与通过除通信总线8以外的通信线路到达控制单元7的来自不同传感器(温度、压力)的其它信号无关。
[0064]换句话说，通信总线8仅专用于与命令和参数读取请求有关的数据的传输。对于另一方面，应当注意的是控制和操作单元7被配置成独立于第一算法而运行(优选地，并行地运行)状态机类型的第二算法，并且被配置成控制一个或多个机器致动器，包括热力学系统(具体地热力学系统的压缩机)。
[0065]应当注意的是，第二算法负责管理工艺的进程，而第一算法基本上负责在加工期间逆变器6的通信和控制。
[0066]第二算法被配置成:
[0067](a)读取将被执行步骤的参数(从下述的第一数据结构和/或第二数据结构中读取)；
[0068](b)根据所读取的参数来命令致动器；
[0069](C)递增步骤计数器。
[0070]因此，工艺的进程并非是由第一算法所控制，而是独立地且分开地由第二算法所控制。
[0071]每个配方(用于制造产品)是由各步骤(阶段)所组成。应当注意的是，在每一步骤，第二算法执行前述的操作(a)至(C)直到到达最后的步骤。
[0072]根据另一方面，机器I包括具有第一数据结构的存储器(优选R0M，即只读存储器)。
[0073]第一数据结构是为每一配方的不同阶段所设定的信息。
[0074]应当注意的是，算法优选地在工艺的每一阶段开始时并且只在开始时读取数据结构。
[0075]应当注意的是，检索到的数据(亦即从数据结构中读取的数据)是用全局变量存储的，以使得对于第一和第二算法两者是可访问的(为了所有的意图和目的，这两个算法是独立的)。