阅读说明：本技术 一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统和方法 (System and method for automatically adjusting valve in particle foaming process ) 是由 顾鹏程 陶庭 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统,包括数据采集模块,用于采集各个反应釜子端必要参数,并将采集到的反应釜子端必要参数上传；数据处理器,用于分析数据采集模块上传的反应釜子端必要参数,并进行处理和分析；阀门控制模块,为数据处理器下游的执行单元,用于接收数据处理器下发的指令信息和获取流量控制阀门的状态,并根据指令信息控制流量控制阀门；服务器,用于存储数据处理器的实时数据、通过服务器的显示装置进行界面展示以及指令下达。本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种自动化程度高、阀门控制精准度高的粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统和方法。(The invention relates to a system for automatically adjusting a valve in a particle foaming process, which comprises a data acquisition module, a data processing module and a control module, wherein the data acquisition module is used for acquiring necessary parameters of each reactor sub-end and uploading the acquired necessary parameters of the reactor sub-ends; the data processor is used for analyzing the necessary parameters of the reactor sub-end uploaded by the data acquisition module, and processing and analyzing the parameters; the valve control module is an execution unit at the downstream of the data processor and is used for receiving instruction information sent by the data processor, acquiring the state of the flow control valve and controlling the flow control valve according to the instruction information; and the server is used for storing the real-time data of the data processor, and performing interface display and instruction issuing through a display device of the server. The invention aims to overcome the defects in the prior art and provide a system and a method for automatically adjusting a valve in a particle foaming process, which have high automation degree and high valve control accuracy.)

一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统和方法

技术领域

本发明涉及粒子发泡工艺中的阀门控制领域，尤其是一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统和方法。

背景技术

利用发泡技术使高分子材料内部形成大量气泡，形成多孔结构的高分子泡沫材料，是实现制品轻量化，节约材料的有效手段。大量泡孔的存在，赋予了材料优良的隔热保温、阻尼缓中、降噪吸音等特性。

一般而言，高分子发泡材料的发泡倍率越高，也就意味着制品重量越轻，越节约材料，同时隔热、缓冲等性能越优异。常见的高倍率发泡产品，往往都有复杂的外形结构，然而，目前工业上并无有效的一步法发泡得到高倍率复杂结构制品的技术手段。先使高分子实心粒子发泡，得到发泡珠粒再通过模具内导入蒸汽使发泡珠粒表面熔接的两步成型法，是制备大倍率复杂结构发泡制品的有效途径，可实现大倍率复杂结构发泡制件的高效生产，广泛应用于聚苯乙烯(PS)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，热塑性聚氨酯TPU等发泡制件的生产制造。

粒子发泡的过程中，阀门流量的控制至关重要，现有的阀门是根据仪表显示后，人工根据经验手动关闭或者开启的，且其自动化程度低，流量控制不稳定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种自动化程度高、阀门控制精准度高的粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统和方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统，包括数据采集模块，用于采集各个反应釜子端必要参数，并将采集到的反应釜子端必要参数上传；

数据处理器，用于分析数据采集模块上传的反应釜子端必要参数，并进行处理和分析；

阀门控制模块，为数据处理器下游的执行单元，用于接收数据处理器下发的指令信息和获取流量控制阀门的状态，并根据指令信息控制流量控制阀门；

服务器，用于存储数据处理器的实时数据、通过服务器的显示装置进行界面展示以及指令下达。

进一步地，所述反应釜子端必要参数包括釜内温度传感器的实时参数和釜内压力传感器的实时参数。

进一步地，所述数据采集模块通过无线或有线通讯与数据处理器利用PID算法来分析所采集到的反应釜子端必要参数，并结合流量控制阀门现有的状态下发指令。

一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a:系统初始化参数设定，对流量控制阀门参数、釜内温度传感器参数以及釜内压力传感器参数进行初始化设置；

步骤b:数据采集模块采集各个反应釜子端必要参数，并通过无线或有线通信进行数据上传，数据采集周期为T；

步骤c:将步骤b中所得数据上传至数据处理器；

步骤d:数据处理器对数据进行分析，并判断所得参数是否在系统设定的参数范围内，“是”进步骤e，“否”进步骤f；

步骤e:各反应釜内所得参数在系统设定的参数范围内，维持阀门现有状态，随后进入步骤b；

步骤f:各反应釜内所得参数不在系统设定的参数范围内，计算阀门当前位置；

步骤g:根据数据处理器的PID算法来获取目标阀位；

步骤h:根据当前阀门位置与目标阀门位置计算所需行程；

步骤i:判断所需行程是否在最小行程内，“是”进入步骤j，“否”进入步骤

步骤j:阀门控制模块控制阀门以最小速度进行调整，并同时调整数据采集模块1的采集周期至T1，随后进入步骤b；

步骤k:进入加速阶段，数据处理器根据PID算法推演，计算出加速曲线并控制阀门控制模块去动作执行，随后进入步骤b。

进一步地，所述采集周期T1为原数据采集周期T的1/2。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：本发明的粒子发泡工艺中阀门自动调节系统自动化程度高，避免了操作人员先进行观察，再手动调节所导致的时间节点差的问题；此外在阀门控制期间，当阀门的开度与目标阀门位置相差较小时，通过缩短采集数据周期，更细更密地采集数据，并根据数据做及时调整，从而使得整个系统监控下的阀门流量控制精度更高，避免了因受到流量不稳定而导致发泡失败的问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的流程图；

图3为本发明的实验对比数据。

附图中标号为：数据采集模块1、数据处理器2、阀门控制模块3、服务器4、釜内温度传感器5、釜内压力传感器6。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本发明提供一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统，包括数据采集模块1，用于采集各个反应釜子端必要参数，并将采集到的反应釜子端必要参数上传；

数据处理器2，用于分析数据采集模块1上传的反应釜子端必要参数，并进行处理和分析；

阀门控制模块3，为数据处理器2下游的执行单元，用于接收数据处理器2下发的指令信息和获取流量控制阀门的状态，并根据指令信息控制流量控制阀门；

服务器4，用于存储数据处理器2的实时数据、通过服务器4的显示装置进行界面展示以及指令下达。

(实施例2)

本发明提供一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的系统，包括数据采集模块1，用于采集各个反应釜子端必要参数，并将采集到的反应釜子端必要参数上传。上述的反应釜子端必要参数包括釜内温度传感器5的实时参数和釜内压力传感器6的实时参数，其中釜内温度传感器5的实时参数具体是热敏电阻经过变送器把釜内的温度上传至数据采集模块1。

数据处理器2，用于分析数据采集模块1上传的反应釜子端必要参数，并进行处理和分析。上述的数据采集模块1通过无线或有线通讯与数据处理器2进行通讯，这里的无线通讯方式可以为LORA无线通讯，有线通讯则采用RS485进行通讯，上述的无线或有线通讯均配备有相应的接口。

阀门控制模块3，为数据处理器2下游的执行单元，用于接收数据处理器2下发的指令信息和获取流量控制阀门的状态，并根据指令信息控制流量控制阀门。上述的数据处理器2的指令信息是数据处理器2利用PID算法来分析反应釜子端必要参数，并经过计算和推演得到的，而且指令信息是在参考流量控制阀门的现有状态和位置信息之后进行的执行动作。

服务器4，用于存储数据处理器2的实时数据、通过服务器4的显示装置进行界面展示以及指令下达。阀门除了阀门控制模块3进行控制外，操作人员还可以进行直接手动操作控制阀门，此时即可通过服务器4进行。

(实施例3)

见图2，一种粒子发泡工艺中阀门自动调节的方法,包括以下步骤：

步骤a:系统初始化参数设定，对流量控制阀门参数、温度传感器参数以及压力传感器参数进行初始化设置；

步骤b:数据采集模块1采集各个反应釜子端必要参数，并通过无线或有线通信进行数据上传，数据采集周期为T，其中的无线通讯方式可以为LORA无线通讯，有线通讯则采用RS485进行通讯，上述的无线或有线通讯均配备有相应的接口；

步骤c:将步骤b中所得数据上传至数据处理器2；

步骤d:数据处理器2对数据进行分析，将所接收到的数据跟系统初始化时所设置的温度传感器参数以及压力传感器参数进行比较，并判断所得参数是否在系统设定的参数范围内，“是”进步骤e，“否”进步骤f；

步骤e:各反应釜内所得参数在系统设定的参数范围内，则反应釜内的温度和压力正常，现有的阀门状态符合粒子发泡条件，因此维持阀门现有状态，随后进入步骤b；

步骤f:各反应釜内所得参数不在系统设定的参数范围内，根据阀门控制模块从前端获取到的阀门状态，以此来计算阀门当前位置；

步骤g:根据数据处理器2的PID算法结合所读取到的温度传感器参数和压力传感器参数进行计算，从而获取目标阀位；

步骤h:根据当前阀门位置与目标阀门位置计算所需行程；

步骤i:判断所需行程是否在最小行程内，“是”进入步骤j，“否”进入步骤k，最小行程可通过在系统初始状态下进行设置；

步骤j:阀门控制模块3控制阀门以最小速度进行调整，并同时调整数据采集模块1的采集周期至T1，采集周期T1为原数据采集周期T的1/2，缩短采集周期为T1，从而提高数据采集频率，实时根据所采集到的数据进行调整，这样会使得阀门控制的精准度提高，从而有利于粒子发泡。调整完采集周期后，随后进入步骤b；

步骤k:进入加速阶段，数据处理器2根据PID算法推演，计算出加速曲线并控制阀门控制模块3去动作执行，随后进入步骤b。

上述的步骤中往复进入步骤b可以实时监控所做调节多反应釜内温度和压力的影响，即实时变相检测阀门有无到位，当检测到温度传感器参数和压力传感器参数在系统规定范围内，则此时阀门的位置应该与系统经PID算法计算所得的目标阀门位置相对应。

见图3，为本申请自动化方案与传统手动方案的对比实验数据，可以表明的是传统手动方案在进行反应釜内温度和压力控制时，其上下波动范围较大，所导致的结果就是粒子发泡产品合格率仅为83.1％，而本申请自动化方案在实验中在温度和压力控制方面，精度更高且响应时间更短，发泡成功率高，值得推广。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。