无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法及专用装置的制造方法

无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法及专用装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及合成革制造技术领域，更具体地说，设及一种无溶剂合成革上料机的 控制方法及专用装置。
【背景技术】
[0002] 传统合成革生产过程一般使用并排放大量有机溶剂。随着人们对环保的重视，近 年来在合成革生产过程中也逐渐采用无溶剂聚氨醋，而无溶剂聚氨醋生产合成革具有诸多 优点；可大幅度减少废气和废水排放，工序缩短，人工减少，能耗降低。
[0003] 在采用无溶剂聚氨醋生产合成革的过程中，上料机的计量累的出液流量即诱注流 量受诸多因素影响；例如计量累本身转速与流量非线性，使用过程管路阻力变化，环境温度 即管路温度变化导致粘度变化，不同产品使用不同树脂不同配方等等。由于上料机诱注的 出液流量会直接影响合成革的生产质量，因此，有必要采用有效的上料机出液流量的控制 方式来提高出液流量精度。而现有采用无溶剂合成革生产使用的上料机通常使用开环控 制流量，若需对上料机诱注的出液流量进行调节，则要通过人工对上料机进行出液流量标 定后，再重新诱注来调节上料机诱注出液流量。上述方法全程采用人工操作不仅时间长、存 在主观的判断、对操作工技能要求高使得工作压力大，而且该方法不能快速、可靠、准确地 调节上料机诱注的出液流量，效率低，出液流量精度无法保证等，导致合成革产品品质波动 大，阻碍了无溶剂合成革技术的推广应用。
[0004] 在现有的流量控制技术中，通常是采用流量计实时监测管路流量来实现流量的闭 环控制，但是由于无溶剂合成革的生产设备的特殊性，现有的各种流量计均不适合用于无 溶剂合成革的生产设备中；一是无溶剂合成革生产用的材料不导磁导致难W使用电磁流量 计；二是现有的通过测量流体线速度计算流量的各种流量计精度不够高；而且流量计的安 装位置无法太靠近出口（出口前若干米使用软管，无法负荷流量计）；s是无溶剂合成革 生产过程中出液流量太小；四是在管路添加运动部件的流量计会带来额外维护和稳定性难 题。综上所述，上述无溶剂合成革生产设备的特殊性和流量计各因素的限制，现阶段采用现 有流量计的控制方法不适合用于无溶剂合成革的生产中。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种无溶剂合成革上料机 的流量间歇闭环控制方法，该控制方法利用校正后的流量信号结合变频调速实现上料机出 液流量的调节，实现上料机出液流量的变频自适应控制（此为闭环控制），进而将控制好的 上料机出液流量应用于生产的开环控制，从而有效提高上料机出液流量的精度和无溶剂合 成革生产效率和质量。同时，本发明提供一种无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的 专用装置，该装置结构简单、使用方便和实用性强，可快捷、准确和可靠地得出流量的校正 系数和开环控制的调节参数，从而提高上料机出液流量的精确度，有利于无溶剂合成革技 术的推广应用。
[0006] 为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予W实现；一种无溶剂合成革上料 机的流量间歇闭环控制方法，其特征在于：对无溶剂合成革生产前期的上料机出液流量进 行闭环控制，对无溶剂合成革生产中的上料机出液流量进行开环控制；在闭环控制中得到 上料机出液流量的开环自适应调节参数，并完成对上料机出液流量的调节，再实现上料机 流量的开环控制；所述生产前期是指往生产线工作面诱注无溶剂聚氨醋组合料之前。
[0007] 具体地说，生产前期包括更换工艺方案时、停止运行较长时间再继续生产时（例 如4小时）或有其它可能导致在同一频率下流量产生明显变化的因素时，其中，工艺方案的 含义是生产指定一种无溶剂合成革的相关技术要点，包括聚氨醋浆料配方，涂布量即涂台 刮刀间隙，干法线车速等；每一技术要点的变化，都视为工艺方案的变化。
[000引在上述方案中，本发明通过闭环控制和开环控制两种方式进行的间歇闭环控制方 法来实现上料机出液流量的控制。本发明在闭环控制过程中可得到上料机出液流量的开环 自适应调节参数，例如变频器的频率、计量累的累送量或电机的转速、频率等等，完成对上 料机出液流量的调节，并用于开环控制中，实现W间歇闭环控制快速标定上料机开环控制 的流量，从而有效提高上料机出液流量的精度和无溶剂合成革生产效率和质量。本发明采 用闭环控制和开环控制两种方式的结合方法，解决了目前由于无溶剂合成革生产设备的特 殊性而不能在管路增加额外测量流量的运动部件导致上料机出液流量的精度无法提高的 问题，也解决了现阶段的各种流量计不适合应用在无溶剂合成革生产工艺导致无法准确检 测管路流量的问题，有利于无溶剂合成革技术的推广应用。
[0009] 在闭环控制中，将校正后的流量信号作为上料机的出液流量输出反馈信号，形成 上料机出液流量闭环控制系统。
[0010] 所述校正后的流量信号是指：对测量得到的重量信号进行微分运算得出的微分流 量作为流量信号；在生产前期进行流量闭环控制之前，通过计算相应批次的出液实际流量 和该批次的出液有效平均微分流量的比值得出校正系数n=M/麻，利用校正系数n对闭 环控制中的流量信号进行校正，得到校正后的流量信号；其中，，.v7为出液有效平均微分流 量，M为出液实际流量。由于上料机通过诱注头诱注到置于重量传感器的容器时，诱注对容 器有一定的冲击力，因此电子称测得的重量信号微分转换后的流量信号是需要进行校正， 可W保证上料机出液流量的控制精度。本发明将测得的重量信号微分转换为流量信号的技 术方案来代替流量计测得的流量信号，作为一个虚拟流量计，即是将重量传感器成为虚拟 流量计，从而解决了现阶段的各种流量计不适合应用在无溶剂合成革生产工艺导致无法准 确检测管路流量的问题。因此，本发明计算校正系数的作用是对虚拟流量计进行标定，对流 量闭环控制之前对流量先进行标定。本发明方法中技术的校正系数n可为各组分相应批 次的出液实际流量和该批次的出液有效平均微分流量的比值，也可为各组分混合后组合料 总的相应批次的出液实际流量和该批次的出液有效平均微分流量的比值。其中，组合料可 为两组分或=组分等等，各组分有对应的校正系数n，组合料也有对应的校正系数n。
[0011] 计算相应批次的出液有效平均微分流量包括W下几步：
[0012] 第一步，确定取样时间间隔，记录取样时间点对应的重量信号；
[0013] 第二步，对重量信号进行微分运算得出每个取样时间点的流量数值，作为每个取 样时间点的微分流量；
[0014] 第=步，对每个取样时间点的微分流量是否为相应批次的出液有效微分流量进行 判断；若每个取样时间点的微分流量是开启阶段和停止阶段的微分流量，则不作记录；否 贝1J，判断该微分流量为相应批次的出液有效微分流量，记录出液有效微分流量Mi并进行第 四步；
[001引第四步，当i=P时，计算该批次的出液有效平均微分流量
否则返回 第S步；其中，P为自然数且3《P《100。
[0016] 本发明通过上述四步，可得到精确的流量信号，从而提高后续步骤的上料机流量 开环控制的精度。
[0017] 更具体地说，计算该批次的出液实际流量是指：将一个时间段的重量信号累积总 和除W该时间段，得到该批次的出液实际流量M。
[001引所述在闭环控制中得到上料机出液流量的开环自适应调节参数，并完成对上料 机出液流量的调节是指；利用校正系数n对流量信号M'进行校正，则校正后的流量信号 nM'作为上料机的流量输出反馈信号；再将流量输出反馈信号与上料机预定的出液流量 比较得出上料机出液流量的开环自适应调节参数，完成对上料机出液流量的调节。在闭环 控制中通过自适应调节使上料机出液流量与预定的出液流量一致，再将调节完毕的计量累 运行参数（例如变频器的频率、计量累的累送量或电机的转速、频率等等）用于无溶剂合成 革生产中的上料机出液流量的开环控制。生产过程中认为有需要，可W随时移出诱注头，对 总组份或某一组份的流量进行闭环控制，得到后续开环控制运行参数。
[0019] 一种无溶剂合成革上料机 的流量间歇闭环控制的专用装置，用于校正和调节上料 机诱注头的出液流量，实现出液流量校正和调节的闭环控制；其特征在于；包括：
[0020] 用于支撑诱注头的横梁；
[0021] 用于承接聚氨醋浆料的容器，所述容器设置在横梁下方；
[0022] 用于测量容器内液体重量的重量传感器，所述容器置于重量传感器上；
[0023] 用于控制诱注头出液流量的驱动机构；
[0024] W及设定有预定出液流量并控制驱动机构的控制器；
[0025] 所述驱动机构与控制器信号连接，驱动机构的输出与诱注头的输入连接；所述重 量传感器与控制器信号连接；所述重量传感器、控制器和驱动机构依次连接形成闭环控制 系统。
[0026] 在上述方案中，闭环控制系统具体是该样实现的：重量传感器将测得诱注头诱注 到容器中的出液重量数据传送到控制器，控制器将出液重量数据通过微分运算转换为流量 信号，并与预定出液流量比较，通过驱动机构校正和调节诱注头的出液流量，得到上料机流 量的开环自适应调节参数，并用于后续的开环控制中。该装置结构简单、使用方便和实用性 强，可快捷、准确和可靠地得出流量的校正系数和开环控制的调节参数，从而提高上料机出 液流量的精确度，有利于无溶剂合成革技术的推广应用。
[0027] 所述驱动机构包括依次连接的变频调速器、电机和计量累；所述变频调速器与控 制器信号连接，计量累通过管线与诱注头连接。
[002引本发明还包括与诱注头连接用于诱注头在横梁上实现滑动的滑动机构。本发明滑 动机构的设置可实现诱注头在开环控制和闭环控制中的切换，当在开机时、更换批次出液 流量时、需要调节该批次出液流量时或更换无溶剂合成革生产工艺方案时，可手动或通过 控制器控制自动将诱注头滑动到容器上方进行闭环控制；当闭环控制结束后，可手动或通 过控制器控制自动将诱注头滑动到涂台工作面上进行开环控制生产。
[0029] 所述滑动机构包括设置在横梁上的滑轨和与诱注头连接的滑块；所述滑块通过驱 动部与控制器信号连接，使得滑块在滑轨滑动时带动诱注头在横梁上滑动，实现诱注头滑 动置于容器上方。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
[0031] 1、本发明的控制方法利用校正后的流量信号结合变频调速实现上料机出液流量 的调节，实现上料机流量的变频自适应控制，从而有效提高上料机出液流量的精度和无溶 剂合成革生产效率和质量。
[0032] 2、本发明的方法在闭环控制过程中可得到上料机流量的开环自适应调节参数，并 用于开环控制中，实现W间歇闭环控制快速标定上料机开环控制的流量。
[0033] 3、本发明方法中的闭环控制的流量信号是从重量传感器的重量信号微分运算得 到的，因此是将重量传感器成为虚拟流量计，从而解决了现阶段的各种流量计不适合应用 在无溶剂合成革生产工艺导致无法准确检测管路流量的问题。
[0034] 4、本发明无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用装置结构简单、使用方 便和实用性强，可快捷、准确和可靠地得出流量的校正系数和开环控制的调节参数，从而提 高上料机出液流量的精确度。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用装置的结构示意 图；
[0036] 图2是本发明无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法的流程图；
[0037] 图3是本发明无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法中闭环控制的示意 图；
[003引图4是计算微分流量时微分流量和重量信号对应的示意图；
[0039] 其中，1为重量传感器、2为容器、3为控制器、4为滑轨、5为驱动机构、6为管线、7 为诱注头、8为横梁。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的描述。
[0041] 实施例
[0042] 如图1至4所示，本发明的一种无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用 装置，是用于校正和调节上料机诱注头7的出液流量，实现出液流量校正和调节的闭环控 审IJ;其包括：
[0043] 用于支撑诱注头7的横梁8 ;
[0044] 用于承接聚氨醋浆料的容器2,该容器2设置在横梁8下方；
[0045] 用于测量容器2内出液重量的重量传感器1，容器2置于重量传感器1上；
[0046] 用于控制诱注头7出液流量的驱动机构5 ;
[0047] W及设定有预定出液流量并控制驱动机构5的控制器3 ;
[0048] 驱动机构5与控制器3信号连接，驱动机构5的输出与诱注头7的输入连接；重量 传感器1与控制器3信号连接，重量传感器1、控制器3和驱动机构5依次连接形成闭环控 制系统。
[0049] 本发明的驱动机构5包括依次连接的变频调速器、电机和计量累，变频调速器与 控制器3信号连接，计量累通过管线6与诱注头7连接。
[0化0] 本发明还包括与诱注头7连接用于诱注头7在横梁8上实现滑动的滑动机构。该 滑动机构包括设置在横梁8上的滑轨4和与诱注头7连接的滑块，该滑块通过驱动部与控 制器3信号连接，使得滑块在滑轨4滑动时带动诱注头7在横梁8上滑动，实现诱注头7滑 动置于容器2上方。
[0化1] 本发明还提供基于上述专用装置的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方 法，该方法是对无溶剂合成革生产前期的上料机出液流量进行闭环控制，对无溶剂合成革 生产中的上料机出液流量进行开环控制；在闭环控制中得到上料机出液流量的开环自适应 调节参数，并完成对上料机出液流量的调节，再实现上料机流量的开环控制；该生产前期是 指往生产线工作面诱注无溶剂聚氨醋组合料之前。具体地说，生产前期包括更换工艺方案 时、停止运行较长时间再继续生产时（例如4小时）或有其它可能导致在同一频率下流量 产生明显变化的因素时，其中，工艺方案的含义是生产指定一种无溶剂合成革的相关技术 要点，包括聚氨醋浆料配方，涂布量即涂台刮刀间隙，干法线车速等；每一技术要点的变化， 都视为工艺方案的变化。
[0052] 上述的闭环控制中，将校正后的流量信号作为上料机的出液流量输出反馈信号， 形成上料机出液流量闭环控制系统。其中，校正后的流量信号是指；对测量得到的重量信 号进行微分运算得出的微分流量作为流量信号；在生产前期进行流量闭环控制之前，通 过计算相应批次的出液实际流量和该批次的出液有效平均微分流量的比值得出校正系数 ri=M/厉，利用校正系数n对闭环控制中的流量信号进行校正，得到校正后的流量信号； 其中，M为出液有效平均微分流量，M为出液实际流量。本发明方法中技术的校正系数n可为各组分相应批次的出液实际流量和该批次的出液有效平均微分流量的比值，也可为各 组分混合后总的相应批次的出液实际流量和该批次的出液有效平均微分流量的比值。
[0053] 本发明中，计算相应批次的出液有效平均微分流量包括W下几步：
[0054] 第一步，确定取样时间间隔，记录取样时间点对应的重量信号；
[0055] 第二步，对重量信号进行微分运算得出每个取样时间点的流量数值，作为每个取 样时间点的微分流量；
[0056] 第=步，对每个取样时间点的微分流量是否为相应批次的出液有效微分流量进行 判断；若每个取样时间点的微分流量是开启阶段和停止阶段的微分流量，则不作记录；否 贝1J，判断该微分流量为相应批次的出液有效微分流量，记录出液有效微分流量Mi并进行第 四步；
[0057] 第四步，当i=P时，计算该批次的出液有效平均微分流量
否则返回 第S步；其中，P为自然数且10《P《100。
[005引计算该批次的出液实际流量是指；将一个时间段的重量信号累积总和除W该时间 段，得到该批次的出液实际流量M。
[0059] 具体地说，本发明的计算相应批次的出液有效平均微分流量包括W下几步：
[0060 ] 第一步，设定诱注时间为25秒，确定取样时间间隔0. 1秒，根据取样时间点对应的 重量信号描绘出重量信号随时间递增的重量变化曲线；
[0061] 第二步，对重量变化曲线进行微分运算得出每个取样时间点的流量数值，作为每 个取样时间点的微分流量；
[0062] 第=步，计算50组流量数值的平均值得到50组平均微分流量，每组流量数值的平 均值是指连续5个取样时间点的微分流量数值的平均值；
[0063] 第四步，对第=步的每个取样时间点的微分流量是否为相应批次的出液有效微分 流量进行判断；若连续3组平均微分流量呈单方向变化，则判断该3组平均微分流量中每个 取样时间点的微分流量不是相应批次的出液有效微分流量，而是开启阶段和停止阶段的微 分流量，不作记录并返回第=步；否则，判断该3组平均微分流量中每个取样时间点的微分 流量为相应批次的出液有效微分流量，记录出液有效微分流量Mi并进行第五步；
[0064] 第五步，当i=P时，计算该批次的出液有效平均微分流量
否则返回 第S步；其中，P为自然数且5《P《100。
[00化]该方法中计算该批次的出液实际流量是指：将时间段25秒的重量信号累积总和 除W该时间段，得到该批次的出液实际流量M。
[0066] 或者说，本发明的计算相应批次的出液有效平均微分流量可采用下面一种计算方 法：
[0067] 第一步，确定取样时间间隔，记录取样时间点对应的重量信号；
[0068] 第二步，对重量信号进行微分运算得出每个取样时间点的流量数值，作为每个取 样时间点的微分流量；
[0069] 第S步，选取中间一段（如开启诱注阀2秒后到关闭诱注阀3秒前）的取样时间 点的微分流量作为相应批次的出液有效微分流量，从而去除开启阶段和停止阶段的微分流 量；再对出液有效微分流量求平均值，得到出液有效平均微分流量。
[0070] 上述在闭环控制中得到上料机出液流量的开环自适应调节参数，完成对上料机出 液流量的调节是指；利用校正系数n对流量信号M'进行校正，则校正后的流量信号nM' 作为上料机的流量输出反馈信号；再将流量输出反馈信号与上料机预定的出液流量比较得 出上料机出液流量的开环自适应调节参数，完成对上料机出液流量的调节。
[0071] 本发明的方法是通过闭环控制和开环控制两种方式进行间歇式闭环控制来实现 上料机出液流量的控制。本发明方法在闭环控制过程中可得到上料机出液流量的开环自适 应调节参数，例如变频器的频率、计量累的累送量或电机的转速、频率等等，完成对上料机 出液流量的调节，并用于开环控制中，实现W间歇闭环控制快速标定上料机开环控制的流 量，从而有效提高上料机出液流量的精度和无溶剂合成革生产效率和质量。
[0072] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，
【主权项】
1. 一种无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法，其特征在于：对无溶剂合成革 生产前期的上料机出液流量进行闭环控制，对无溶剂合成革生产中的上料机出液流量进行 开环控制；在闭环控制中得到上料机出液流量的开环自适应调节参数，并完成对上料机出 液流量的调节，再实现上料机流量的开环控制；所述生产前期是指往生产线工作面浇注无 溶剂聚氨酯组合料之前。2. 根据权利要求1所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法，其特征在 于：在闭环控制中，将校正后的流量信号作为上料机的出液流量输出反馈信号，形成上料机 出液流量闭环控制系统。3. 根据权利要求2所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法，其特征在 于：所述校正后的流量信号是指：对测量得到的重量信号进行微分运算得出的微分流量作 为流量信号；在生产前期进行流量闭环控制之前，通过计算相应批次的出液实际流量和该 批次的出液有效平均微分流量的比值得出校正系数:η =Μ//?，利用校正系数η对闭环控 制中的流量信号进行校正，得到校正后的流量信号；其中，M为出液有效平均微分流量，M 为出液实际流量。4. 根据权利要求3所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法，其特征在 于：计算相应批次的出液有效平均微分流量包括以下几步： 第一步，确定取样时间间隔，记录取样时间点对应的重量信号； 第二步，对重量信号进行微分运算得出每个取样时间点的流量数值，作为每个取样时 间点的微分流量； 第三步，对每个取样时间点的微分流量是否为相应批次的出液有效微分流量进行判 断：若每个取样时间点的微分流量是开启阶段和停止阶段的微分流量，则不作记录；否则， 判断该微分流量为相应批次的出液有效微分流量，记录出液有效微分流量M i并进行第四 步； P 第四步，当i = P时，计算该批次的出液有效平均微分流量否则返回第三 步；其中，P为自然数且3彡P彡100。5. 根据权利要求3所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法，其特征在 于：计算该批次的出液实际流量是指：将一个时间段的重量信号累积总和除以该时间段， 得到该批次的出液实际流量Μ。6. 根据权利要求3所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法，其特征在 于：所述在闭环控制中得到上料机出液流量的开环自适应调节参数，并完成对上料机出液 流量的调节是指：利用校正系数n对流量信号M'进行校正，则校正后的流量信号riM'作 为上料机的流量输出反馈信号；再将流量输出反馈信号与上料机预定的出液流量比较得出 上料机出液流量的开环自适应调节参数，完成对上料机出液流量的调节。7. -种无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用装置，用于校正和调节上料机 浇注头的出液流量，实现出液流量校正和调节的闭环控制；其特征在于：包括： 用于支撑浇注头的横梁； 用于承接聚氨酯浆料的容器，所述容器设置在横梁下方； 用于测量容器内液体重量的重量传感器，所述容器置于重量传感器上； 用于控制浇注头出液流量的驱动机构； 以及设定有预定出液流量并控制驱动机构的控制器； 所述驱动机构与控制器信号连接，驱动机构的输出与浇注头的输入连接；所述重量传 感器与控制器信号连接；所述重量传感器、控制器和驱动机构依次连接形成闭环控制系统。8. 根据权利要求7所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用装置，其特 征在于：所述驱动机构包括依次连接的变频调速器、电机和计量泵；所述变频调速器与控 制器信号连接，计量泵通过管线与浇注头连接。9. 根据权利要求7所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用装置，其特 征在于：还包括与浇注头连接用于浇注头在横梁上实现滑动的滑动机构。10. 根据权利要求9所述的无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用装置，其 特征在于：所述滑动机构包括设置在横梁上的滑轨和与浇注头连接的滑块；所述滑块通过 驱动部与控制器信号连接，使得滑块在滑轨滑动时带动浇注头在横梁上滑动，实现浇注头 滑动置于容器上方。
【专利摘要】本发明提供一种无溶剂合成革上料机的流量间歇闭环控制方法，该方法对合成革生产前期的上料机出液流量进行闭环控制，对合成革生产中的上料机出液流量进行开环控制；在闭环控制中得到上料机出液流量的开环自适应调节参数，并完成对上料机出液流量的调节，再实现上料机流量的开环控制；本发明的方法通过闭环控制和开环控制两种方式进行的间歇闭环控制方法来实现上料机流量的控制，上述闭环控制的流量信号来自重量传感器的重量信号微分运算。本发明提供一种合成革上料机的流量间歇闭环控制的专用装置，包括横梁，容器，传感器，驱动机构以及控制器；重量传感器、控制器和驱动机构依次连接形成闭环控制系统。该装置结构简单、使用方便和实用性强。
【IPC分类】G05D7/06
【公开号】CN104881052
【申请号】CN201510349965
【发明人】彭昊, 梁瑞玲
【申请人】佛山市飞凌皮革化工有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月23日