[发明专利]粉料压制过程中时间与压力兼顾的闭环控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及压制粉料成型装备制造领域，特别涉及一种采用工业控制计算机、可编程控制器对粉料压制过程中时间与压力兼顾的闭环控制方法及系统。

背景技术

现阶段陶瓷粉料成型工艺中，压制设备施加在粉料上的压制力大小影响粉料粘合的程度，压制力太大而压制速度过快则无法保证空气完全逃逸；压制力太小则粉料间粘合力度过小，坯体不能成型。

由于采用喷雾制粉，该方法形成的粉料颗粒是空心球体。陶瓷粉料成型，就是将这些空心球体压制成粘合的坯体。成型过程中，空心球体以及球体之间的空气需要排除，否则这些空气将妨碍粉料粘合，压制出的坯体成为废品。故在压制成型过程中除了有特定的排气工序外，压制的过程还需要压力建立速度足够慢，以利于空气逃逸。

压制粉料时，主油缸压力建立过程如图1所示。整个加压过程耗时t＝t1+t2。其中，预压缩油液耗时t1是液压系统加压的必须阶段，液压能将疏松的液压介质压制紧密之后才能建立压力。t2是压制及排气耗时，是真正压制粉料及排除粉料内空气的过程，亦即t2才是真正影响粉料成型的参数。由图1知，t耗时长未必意味建立压力速度慢，有可能是t1耗时长。

由上述知，工艺上必须保证砖坯在压制过程中粉料压缩速度与压制力的关系，以此保证产品的质量与生产效率。粉料压缩速度与压制力的关系主要由粉料成型机的压力建立速度来体现。

当前粉料成型机显示该关系有二种控制方法可供选择：一种是压力控制方法，另一种是时间控制方法。

如图2所示，压力控制方法是设定一个主油缸内压力值作为加压结束条件，主油缸内压力到达压力值后关闭加压元件，达到停止加压的目的。此控制方法可以保证粉料成型机的主油缸压力准确达到设定的目标压力值，但是其缺点是加压时间无法保证稳定。即可以保证每次加压都准确地达到设定的目标压力值，但达到目标压力值所耗费的时间却有可能不一样，这就会导致粉料每次被压缩的速度不一样，从而影响空气逃逸。

图3是时间开环控制方法。设定一个压制目标时间，当加压用时达到压制目标时间时关闭加压阀，停止主油缸加压。因为目标量是计时时间，难以保证最终压力的稳定性和准确性，亦即可以保证每次加压所耗费的时间一样，但主油缸压力值却有可能不一样，这也会导致粉料每次被压缩的速度不一样，从而影响砖坯的成型质量。

上述两种方法，均只能保证压力的准确性或压力建立的速度，无法兼顾二者。而且均不能明晰加压耗时组成配比，不宜判断压力建立对成型工艺的影响。

发明内容

本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种粉料压制过程中时间与压力兼顾的闭环控制方法及系统，可以解决目标压制力的准确性与压制速度兼顾的问题。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种粉料压制过程中时间与压力兼顾的闭环控制方法，包括以下步骤：

S10：接收操作者输入的期望加压时间、压制力目标值和比例系数；

S11：计算决定预压缩油液耗时的斜率，所述斜率为压制力目标值与期望加压时间之比值；

S12：控制加压阀输出初始速度，所述初始速度为斜率与比例系数之比值；

S13：检测压制过程的实时压制时间，判断其与极限压制时间的大小，若实时压制时间大于极限压制时间，加压阀零输出；若实时压制时间小于或等于极限压制时间，获取压力平均值；

S14：比较压力平均值与压制力目标值的大小，若压力平均值大于或等于压制力目标值，加压阀零输出，显示预加压时间和压力建立时间；若压力平均值小于压制力目标值，比较压力平均值与闭环开始压制力的大小；

S15：当压力平均值小于闭环开始压制力，加压阀继续输出初始速度；当压力平均值大于或等于闭环开始压制力，计算压力建立时间，所述压力建立时间为期望加压时间与预加压时间之差，所述闭环开始压制力为预压缩油液与建立压力的压力边界值，所述预加压时间为主油缸平均压力达到闭环开始压制力所耗费的时间；

S16：比较压力建立时间与预设的标准时间的大小，所述标准时间的范围在100～1000ms之间，若压力建立时间大于标准时间，计算压力建立斜率，所述压力建立斜率为压制力目标值与压力建立时间之比值；

S17：计算在单位时间内增长的平均压力值及实际压力斜率，所述实际压力斜率为平均压力值和单位时间之比值；

S18：计算实际压力斜率与压力建立斜率的斜率差值；

S19：控制加压阀输出第二速度，所述第二速度为斜率差值与比例系数之比值；

S20：返回执行S13。