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　　(73)专利权人苏州金纬化纤装备有限公司地址215400江苏省苏州市太仓市城厢镇东安路18号4幢

　　(74)专利代理机构苏州谨和知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32295代理人田媛

　　本申请公开一种螺杆挤出机,包括螺杆、出料的机头、传动连接在螺杆上的电机以及用于监测和控制挤出机的控制管理系统,控制管理系统包括,显示和预设工艺参数的触摸屏、设置在螺杆上并传递螺杆转速信息的编码器、控制电机转速的变频器、设置在机头并检测机头压力的第一传感器、扩展电路和可编程控制器,扩展电路包括控制变频器以调整电机转速的模拟量输入模块和模拟量输出模块,可编程控制器与触摸屏、编码器以及扩展电路通讯连接。通过可编程控制器采集编码器的脉冲,实现对螺杆转速的高精度监测,通过可编程控制器和扩展电路的压力闭环进行PID运算并发送模拟量信号到变频器,驱动变频器改变电机转速,实现闭环压力的恒定输出,保证整个生产的全部过程的稳定。

　　1.一种螺杆挤出机,包括螺杆(21)、传动连接在所述螺杆(21)上的电机(22)以及用于监测和控制所述螺杆挤出机(20)的控制管理系统(10),所述螺杆挤出机(20)还具有用于出料的机头(201),其特征是,所述控制管理系统(10)包括,

　　触摸屏(1),用于显示和预设所述螺杆挤出机(20)的各项工艺参数,所述的工艺参数至少包括挤出压力参数,

　　编码器(4),设置在所述螺杆(21)上,用于以脉冲的形式向外部反馈监测到的所述螺杆(21)的转速信息,

　　变频器(5),与所述电机(22)信号连接,用于调整所述电机(22)的转速,

　　第一传感器(6),设置在所述机头(201)处,用于实时检测所述机头(201)的压力并向外部反馈检测到的压力信息,

　　扩展电路(3),包括与所述变频器(5)信号连接的模拟量输入模块(33)和模拟量输出模块(34),所述模拟量输入模块(33)与所述第一传感器(6)信号连接,所述模拟量输出模块(34)用于控制所述变频器(5)以调整所述电机(22)的转速,以及,

　　可编程控制器(2),与所述触摸屏(1)、编码器(4)以及扩展电路(3)通讯连接,所述可编程控制器(2)被配置为接收所述编码器(4)反馈的转速信息,所述的可编程控制器(2)包括PID运算器,所述的PID运算器与所述模拟量输入模块(33)以及模拟量输出模块(34)信号连接,所述的PID运算器用于根据所述的模拟量输入模块(33)转换的压力信息与所述挤出压力参数的差值进行PID运算并输出运算结果。

　　2.根据权利要求1所述的螺杆挤出机,其特征是,所述螺杆挤出机(20)具有多个加热区(202)和多个分别设置在多个所述加热区(202)的加热器(203),多个所述加热区(202)沿所述螺杆(21)的轴心线延伸方向依次分布。

　　3.根据权利要求2所述的螺杆挤出机,其特征是,所述控制管理系统(10)还包括多个第二传感器(7),多个所述第二传感器(7)分别设置在多个加热区(202)内,各所述第二传感器(7)用于检测对应的所述加热区(202)内的温度并向外部反馈检测到的温度信息。

　　4.根据权利要求3所述的螺杆挤出机,其特征是,所述扩展电路(3)还包括温度输入模块(32)和数字量模块(31),所述温度输入模块(32)与所述第二传感器(7)信号连接,所述数字量模块(31)与多个所述加热器(203)信号连接以控制多个所述加热器(203)的开和关,所述的工艺参数还包括温度参数,所述温度输入模块(32)用于将所述第二传感器(7)采集的温度信息反馈到所述的可编程控制器(2)并与所述的温度参数作比较,所述数字量模块(31)用于根据比较结果来控制所述加热器(203)的开和关。

　　[0002]在塑料制品生产的工业机械中,挤出机被普遍的应用在化纤生产线,片材生产线,管材生产线,型材生产线等等,挤出机是塑料挤出生产加工的重要设备,绝大多数的塑料制品生产都是通过挤出机加工完成的。

　　[0003]在塑料挤出生产的全部过程中,挤出机的转速对实际产量有着直接的影响,因此挤出机的螺杆转速是决定产品产量的关键,螺杆转速通过变频器驱动电机来控制,挤出生产的全部过程对挤出机速度控制的精度和平稳性有严格的要求。

　　[0004]目前市场上,挤出机设备在实际应用中,具有速度控制不精确、压力波动大、产量不能最大化等问题,造成成本的浪费。

　　[0005]本申请的目的是解决现存技术中的速度控制不精确,压力波动大,产量不能最大化的问题,本申请提供了一种螺杆挤出机。

　　[0006]为达到上述目的,本申请采用如下技术方案,一种螺杆挤出机,包括螺杆、传动连接在所述螺杆上的电机以及用于监测和控制所述挤出机的控制管理系统,所述螺杆挤出机具有用于出料的机头,所述控制管理系统包括,

　　[0007]触摸屏,用于显示和预设所述螺杆挤出机的各项工艺参数,所述的工艺参数至少包括挤出压力参数,

　　[0008]编码器,设置在所述螺杆上,用于以脉冲的形式向外部反馈监测到的所述螺杆的转速信息,

　　[0010]第一传感器,设置在所述机头处,用于实时检测所述机头的压力并向外部反馈检测到的压力信息,

　　[0011]扩展电路,包括与所述变频器信号连接的模拟量输入模块和模拟量输出模块,所述模拟量输入模块与所述第一传感器信号连接,所述模拟量输出模块用于控制所述变频器以调整所述电机的转速,以及,

　　[0012]可编程控制器,与所述触摸屏、编码器以及扩展电路通讯连接,所述可编程控制器被配置为接收所述编码器反馈的转速信息,所述的可编程控制器包括PID运算器,所述的PID运算器与所述模拟量输入模块以及模拟量输出模块信号连接,所述的PID运算器用于根据所述的模拟量输入模块转换的压力信息与所述挤出压力参数的差值进行PID运算并输出运算结果。

　　[0013]在上述技术方案中,进一步优选的,所述螺杆挤出机具有多个加热区和多个分别设置在多个所述加热区的加热器,多个所述加热区沿所述螺杆的轴心线] 在上述技术方案中,进一步优选的,所述控制管理系统还包括多个第二传感器,多个所述第二传感器分别设置在多个加热区内,各所述第二传感器用于检测对应的所述加热区内的温度并向外部反馈检测到的温度信息。

　　[0015] 在上述技术方案中,进一步优选的,所述扩展电路还包括温度输入模块和数字量模块,所述温度输入模块与所述第二传感器信号连接,所述数字量模块与多个所述加热器信号连接以控制多个所述加热器的开和关,所述的工艺参数还包括温度参数,所述温度输入模块用于将所述第二传感器采集的温度信息反馈到所述的可编程控制器并与所述的温度参数作比较,所述数字量模块用于根据比较结果来控制所述加热器的开和关。

　　[0017] 本申请通过可编程控制器采集编码器的脉冲,来实现对螺杆转速的高精度监测,通过可编程控制器和扩展电路的压力闭环进行PID运算并发送模拟量信号到变频器,驱动变频器改变电机的转速,实现闭环压力的恒定输出,保证整个生产的全部过程的稳定。

　　[0020] 为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。在下面的描述中,出于解释的目的,阐述了许多具体细节以提供对发明的各种示例性实施例或实施方式的详细说明。然而,各种示例性实施例也可以在没有这些具体细节或者在一个或更多个等同布置的情况下实施。此外,各种示例性实施例可以不同,但不必是排他的。例如,在不脱离发明构思的情况下,可以在另一示例性实施例中使用或实现示例性实施例的具体形状、构造和特性。

　　[0021] 如图1所示,本申请的一种螺杆挤出机,具有控制管理系统10,经过控制系统10实现自动化生产。螺杆挤出机20还包括多个加热区202、多个分别设置在各加热区202内的加热器

　　203、用于出料的机头201、螺杆21和传动连接在螺杆21上的电机22,电机22驱动螺杆21绕自身轴心线轴心线的延伸方向依次分布,控制管理系统10用于监测和控制螺杆挤出机20的转速、挤出压力和加热温度。

　　[0022] 控制管理系统10包括触摸屏1、可编程控制器2、扩展电路3、编码器4、变频器5、第一传感器6和多个第二传感器7,可编程控制器2与触摸屏1通讯连接,与触摸屏1互相传递数据,变频器5与电机22信号连接,变频器5控制电机22的转速。

　　[0023] 触摸屏1用于显示可编程控制器2和扩展电路3反馈的各参数信息,用户还可通过触摸屏1预设工艺参数,工艺参数至少包括挤出压力参数和温度参数。优选的,触摸屏1选用昆仑通态TPC1071GI。

　　[0024] 编码器4设置在螺杆21上并且与可编程控制器2信号连接,编码器4将螺杆21的转速信息以脉冲的形式传递到可编程控制器。

　　[0025] 可编程控制器2与扩展电路3信号连接,可编程控制器2将接收的转速信息传输到触摸屏1 ,由触摸屏1显示,方便记录螺杆挤出机20在螺杆21不同转速信息下的产量。优选的,可编程控制器2及扩展电路3采用合信CTS7‑200系列。

　　[0026] 第一传感器6设置在螺杆挤出机20的机头201处,用于检测机头201处的压力,并向外部反馈采集的压力信息。

　　[0027] 多个第二传感器7分别设置在螺杆挤出机20的各加热区202内,用于检测各加热区202的温度,并向外部反馈采集的温度信息。

　　[0028] 如图1、2所示,扩展电路3包括检测和控制螺杆挤出机20各加热区温度的温度输入模块32和数字量模块31、控制和调整电机22转速的模拟量输入模块33和模拟量输出模块

　　34,模拟量输入模块33和模拟量输出模块34与变频器5信号连接。可编程控制器2与扩展电路3内的各模块信号连接。

　　[0029] 温度输入模块32与多个第二传感器7信号连接,温度输入模块32将第二传感器7传递的温度信息由模拟量信号转换为数字量信号反馈到可编程控制器2。

　　[0030] 数字量模块31与多个加热器203信号连接,数字量模块31控制各加热器203的开和关。

　　[0031] 模拟量输入模块33与第一传感器6信号连接,模拟量输入模块33将第一传感器6传递的压力信息由模拟量信号转换为数字量信号反馈到可编程控制器2。

　　[0033] 可编程控制器2读取温度输入模块32转换的温度信息和从触摸屏1读取的温度参数作比较,若温度信息达到温度参数,通过数字量模块31控制对应加热区202的加热器203关闭,若温度信息未达到温度参数,对应加热区202的加热器203接着来进行加热工作。

　　[0034] 可编程控制器2读取模拟量输入模块33转换的压力信息与从触摸屏1读取的挤出压力参数作比较,并对压力信息和挤出压力参数的偏差进行PID运算,模拟量输出模块34将运算结果转换后输出到变频器5,变频器5控制电机22变速,以达到改变螺杆21转速的目的。将机头201处的压力信息稳定在预设的挤出压力参数,来保证产品的质量和产量。

　　[0035] 工作原理为,在触摸屏1上输入各加热区202的温度参数T0,并将温度参数T0传输到可编程控制器2,启动螺杆挤出机20,编码器4将螺杆21的转速信息V1传递到可编程控制器

　　2,第一传感器6将检测到的机头201处的压力信息P1通过模拟量输入模块33转换后反馈到可编程控制器2,多个第二传感器7将检测到的各加热区202的温度信息T1通过温度输入模块32转换后反馈到可编程控制器2,可编程控制器2将温度信息T1和温度参数T0比较,通过数字量模块31将温度信息T1达到温度参数T0的加热区202的加热器203关闭,未达到的加热器203继续加热工作。可编程控制器2将接收的压力信息P1、温度信息T1和检测到的转速信息V1传输到触摸屏1 ,由触摸屏1显示,并记录不同螺杆21的转速信息V1下螺杆挤出机20数值最高的产量D1和对应的压力信息P1 ,将各转速信息V1下的产量D1作比较,比较出最大产量DMax与在该最大产量DMax时的最大产量压力PMax,将最大产量压力PMax从触摸屏1输入为预设参数,可编程控制器2对压力信息P1和最大产量压力PMax的偏差进行PID运算,将运算结果通过模拟量输出模块34传输到变频器5,变频器5控制电机22的转速,使机头201处的压力信息P1保持在最大产量压力PMax,螺杆挤出机20在保持最大产量的同时,机头201的压力恒定。

　　[0036] 本申请通过可编程控制器2采集编码器4的脉冲,来实现对螺杆转速的高精度监

　　测,通过可编程控制器2和扩展电路3的压力闭环PID运算并发送模拟量信号到变频器5,驱动变频器5改变电机22的转速,实现闭环压力的恒定输出,保证整个生产的全部过程的稳定。

　　[0037] 以上显示和描述了本发明的基础原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书里面描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。