挤出机及其控制器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了挤出机及其控制器，调速精度高，同步调速协调性好，使用寿命长，稳定性好，所用分立元件较少，故障点少，维修方便，其包括挤出机、变频器、控制所述变频器对所述挤出机进行调速的控制器，所述控制器包括CPU控制芯片，与所述CPU控制芯片电控连接的：电源电路、主机脉冲编码电路、辅机脉冲编码电路、同步脉冲编码电路、启停控制电路、电压输出电路、电压输入电路、外部设备。
【专利说明】挤出机及其控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及挤出机【技术领域】，特别是挤出机及其控制器。
【背景技术】
[0002]对挤出机行业，经常涉及到主机和辅机的启动停止和同步调速的问题，并要求实时显示主机和辅机的电流和转速。
[0003]传统的做法是通过改变模拟量输入的电压值，达到调节转速的目的，然而由于行业发展的限制，其存在诸多问题，诸如易磨损，使用寿命短，长期使用不够稳定，所用分立元件较多，接线麻烦，故障点增多，维修不便。此外，传统的调速方法输出信号幅度不稳定从而产生输出噪声，调速精度也不够高，同步协调性差。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供了一种挤出机，调速精度高，同步调速协调性好，使用寿命长，稳定性好，所用分立元件较少，故障点少，维修方便，本发明还提供了其控制器。
[0005]本发明所采取的技术方案是这样的:
一种挤出机，包括:
连接电源的挤出机，所述挤出机包括挤出机主机、挤出机辅机；
变频器，所述变频器分别与所述挤出机主机、挤出机辅机电控连接；
控制所述变频器对所述挤出机进行调速的控制器，所述控制器与所述变频器电控连
接；
其特征在于:所述控制器包括:
CPU控制芯片；
分别与所述CPU控制芯片电控连接的:
电源电路，为所述CPU控制芯片提供工作电压；
脉冲编码电路，所述脉冲编码电路包括主机脉冲编码电路、辅机脉冲编码电路、同步脉冲编码电路，脉冲编码电路输出脉冲编码信号，CPU控制芯片识别脉冲编码电路输出的脉冲编码信号，用于设定给定需要调整的挤出机转速参数；
启停控制电路，所述启停控制电路分别与脉冲编码电路和变频器相连接，用于通过脉冲编码器控制变频器的启动、停止；
电压输出电路，所述电压输出电路还与所述变频器电控连接，用于将所述CPU控制芯片接收到的脉冲编码信号转化为电压信号传递给变频器，变频器接收电压信号，对挤出机进行变频调速；
电压输入电路，与所述变频器相连接，用于反馈变频器的实际运行电流；
外部设备。
[0006]其进一步的，所述外部设备包括键盘、液晶显示板，所述液晶显示板用于显示所述电压输入电路输出的变频器信号和所述CPU控制芯片识别的脉冲编码信号； 所述CPU控制芯片为8051单片机；
所述主机脉冲编码电路包括脉冲编码器RP1，所述脉冲编码器RPl有5个引脚，引脚3接地，引脚1、引脚2分别串联电阻R32、R33后连接+5V电源，引脚I还与电阻R35和电阻C31串联后接地，引脚2还与电阻R36和电阻C32串联后接地，引脚4串联电阻R31和开关Kl后连接+5V电源，引脚5接地，具有左转、右转、启停的功能，当左旋、右转操作所述脉冲编码器时，所述引脚1、引脚2分别产生+5V高电平脉冲输出，输出信号传递给所述CPU控制芯片，当左旋操作时，引脚1、引脚3先接通，引脚2、引脚3端后接通，右旋操作时，接通时序相反，由时序关系判断是左旋还是右旋，引脚4、引脚5之间连接开关K1，用于控制变频器的启停；
所述启停控制电路为继电器输出电路，脉冲编码器按下，继电器吸合，继电器的触点吸合控制所述变频器开启，脉冲编码器再次按下继电器释放，继电器的触电开路控制所述变频器停止；
所述电压输出电路包括电压转换芯片、运放芯片，所述电压转换芯片接收所述CPU控制芯片发来的编码信号，并将编码信号转换成电压并用运放芯片放大电压信号；
所述电压输入电路包括电压跟随芯片和分压电阻，用于对所述变频器的输出的电压信号经分压电阻分压后，通过电压跟随芯片进行阻抗匹配后进入所述CPU控制芯片进行采样，根据输入信号的大小变换成实际的运行电流并在所述液晶显示板上显示；所述电压输入电路还包括串联的取样电阻，用于将所述变频器的输出的电流信号变成电压信号后采样处理。
[0007]一种挤出机的控制器，其特征在于:其包括CPU控制芯片，与所述CPU控制芯片电控连接的:电源电路、主机脉冲编码电路、辅机脉冲编码电路、同步脉冲编码电路、启停控制电路、电压输出电路、电压输入电路、外部设备。
[0008]其进一步的:所述外部设备包括键盘和液晶显示板；所述启停控制电路为继电器输出电路。
[0009]本发明的有益效果是:采用脉冲编码器将脉冲信号作为需要调整的挤出机的转速参数传递给CPU控制芯片，CPU控制芯片接收到的脉冲编码信号转化为电压信号传递给变频器，变频器接收电压信号，对挤出机进行变频调速，通过脉冲编码器进行调速，输出信号幅度稳定不会产生输出噪声，调速精度高，同步调速协调性好，使用寿命长，稳定性好，电路简单，所用分立元件较少，故障点少，维修方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的CPU控制芯片的外围电路原理图；
图3是本发明的电源电路的原理图；
图4是本发明的主机脉冲编码电路的电路原理图；
图5是本发明的继电器电路的输出电路原理图；
图6是本发明的O-1Ov电压输出电路的电路原理图；
图7是本发明的输入电路的电路原理图；
图8是本发明的O-1Ov电压输入电路原理图； 图9是本发明的0-20mA电流输入电路原理图；
图10是本发明的液晶显不接口电路原理图；
图11为本发明的挤出机的控制器的结构框图。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0012]见图1至图8，本发明包括:
连接电源的挤出机I，挤出机I包括挤出机主机2、挤出机辅机3 ；
变频器4，变频器4分别与挤出机主机2、挤出机辅机3电控连接；
控制变频器对挤出机I进行调速的控制器，控制器与变频器4电控连接；
其特征在于:所述控制器包括:
CPU控制芯片5 ；
分别与CPU控制芯片5电控连接的:
电源电路6，为CPU控制芯片5提供工作电压；
脉冲编码电路，脉冲编码电路包括主机脉冲编码电路7、辅机脉冲编码电路8、同步脉冲编码电路9，脉冲编码电路输出脉冲编码信号，CPU控制芯片5识别脉冲编码电路输出的脉冲编码信号，用于设定给定需要调整的挤出机转速参数；
启停控制电路10，启停控制电路分别与脉冲编码电路和变频器4相连接，用于通过脉冲编码器控制变频器的启动、停止；
电压输出电路11，电压输出电路11还与变频器3电控连接，用于将CPU控制芯片5接收到的脉冲编码信号转化为电压信号传递给变频器3，变频器3接收电压信号，对挤出机I进行变频调速；
电压输入电路12，与变频器4相连接，用于反馈变频器4的实际运行电流；
外部设备。
[0013]外部设备包括键盘13、液晶显示板14，液晶显示板14用于显示电压输入电路11输出的变频器信号和CPU控制芯片4识别的脉冲编码信号。
[0014]启停控制电路10为继电器输出电路，脉冲编码器按下，继电器吸合，继电器的触点吸合控制所述变频器开启，脉冲编码器再次按下继电器释放，继电器的触电开路控制所述变频器停止。
[0015]见图9，一种挤出机的控制器，其包括CPU控制芯片5，与CPU控制芯片5电控连接的:电源电路6、主机脉冲编码电路7、辅机脉冲编码电路8、同步脉冲编码电路9、启停控制电路10、电压输出电路11、电压输入电路12、外部设备,外部设备包括键盘13和液晶显不板14，启停控制电路10为继电器输出电路。
[0016]本发明采用脉冲编码器将脉冲信号作为需要调整的挤出机的转速参数传递给CPU控制芯片，CPU控制芯片接收到的脉冲编码信号转化为电压信号传递给变频器，变频器接收电压信号，对挤出机进行变频调速，通过脉冲编码器进行调速，调速精度高，同步调速协调性好，使用寿命长，稳定性好，所用分立元件较少，故障点少，维修方便，采用本发明的控制器时挤出机调速范围在零到最高转速范围内无级调速，且效率较高，电机及控制器的温升较小；挤出机运行期间，电源电路确保不会发生功率器件控制错误导致短路而烧毁控制器的现象，显示输入输出电压和电流实现反馈控制，保证了工艺条件的稳定，提高了制品的精度，达到了结构简单、数字化控制、无级调速的要求。
[0017]下面对本发明的所述的各个电路结合实施例进行详细说明。
[0018]如图11，挤出机的控制器包括CPU控制芯片5，电源电路6、主机脉冲编码电路7、辅机脉冲编码电路8、同步脉冲编码电路9、启停控制电路10、电压输出电路11、电压输入电路12、键盘13和液晶显示板14、分别通过+5、+12的电源网络与控制芯片相连接。
[0019]一、CPU控制芯片
CPU控制芯片I采用8051单片机，其外围电路原理图如图2所示，具有采用高速、低功耗、超强抗干扰的特点，内部集成MAX810专用复位电路，集成8路高速10位A/D转换器，芯片集成EEPR0M，可以保存变频器需要的设定的参数。
[0020]二、电源电路
电源电路2用于为所述CPU控制芯片提供工作电压，其组成包括保险丝F1、热敏电阻，压敏电阻RV1、变压器、稳压芯片、DC-DC电源和电源指示灯，其具体连接电路如图3所示。保险丝Fl用于电路的电流保护，当电路总电流大于保险丝的熔断电流值时，保险丝熔断，防止电流过大造成电路损坏。压敏电阻RVl用于过压保护，防止电网电压波动对电路的干扰。共模电感L2用于EMI抑制。变压器U2把电网电压220V交流变成直流24V。再将24V用变压器Ul转换后系统电压5V。
[0021]三、脉冲编码电路
脉冲编码电路6包括主机脉冲编码电路13、辅机脉冲编码电路14、同步脉冲编码电路15，主机脉冲编码电路13分别通过Al、B1、Kl端与CPU控制芯片I相连接，辅机脉冲编码电路14分别通过A2、B2、K2端与CPU控制芯片I相连接，同步脉冲编码电路15分别通过A3、B3、K3端与CPU控制芯片I相连接。辅机脉冲编码电路14、同步脉冲编码电路15的电路与主机脉冲编码电路13的电路相同，这里不做说明。主机脉冲编码电路其具体连接电路如图4所示，包括脉冲编码器RP1，脉冲编码器RPl有5个引脚，引脚3接地，引脚1、引脚2分别串联电阻R32、R33后连接+5V电源，引脚I还与电阻R35和电阻C31串联后接地，引脚2还与电阻R36和电阻C32串联后接地，引脚4串联电阻R31和继电器开关Kl后连接+5V电源，引脚5接地，具有左转、右转、启停的功能，当左旋、右转操作所述脉冲编码器时，引脚
1、引脚2分别产生+5V高电平脉冲输出，输出信号传递给CPU控制芯片，当左旋操作时，引脚1、引脚3先接通，引脚2、引脚3端后接通，右旋操作时，接通时序相反，由时序关系判断是左旋还是右旋，引脚4、引脚5之间连接继电器开关Kl ;脉冲电位器RP1，可起到左转、右转、启停的作用，当旋转操作时，据旋转方向不向，引脚1、引脚2之间输出信号可用于参数值的加、减调整；当按下转柄，使引脚4、引脚5产生继电器开关Kl信号输出时，用于控制变频器的停止。
[0022]四、启停控制电路
启停控制电路采用继电器输出电路，其组成包括光耦U4、继电器Kl和三极管SI，其具体连接电路如图5所示。该电路的输出形式是继电器Kl输出，当脉冲编码器按下，经CPU控制芯片识别后，按下继电器Kl吸合，触点0UTPUT1-1和0UTPUT1-2短接，从而可以控制变频器2的启动。当脉冲编码器再次按下后，继电器Kl释放，触点0UTPUT1-1和0UTPUT1-2开路，从而控制变频器的停止。
[0023]五、电压输出电路
电压输出电路为O-1Ov电压输出电路，其组成包括电压转换芯片U10、运放芯片UllA以及过压保护和电阻电容，其具体连接电路如图6所示。电压转换芯片UlO接收CPU芯片发来的编码信号，并将该信号转换成标准的0-5V电压，运放芯片UllA再将该0-5V电压放大到0-10V的电压信号，变频器根据0-10V的电压信号大小来调整电机的转速，从而达到挤出机调速的目的。
[0024]六、电压输入电路
电压输入电路为O-1Ov电压输入电路，如图7、8所示，包括了挤出机主机和挤出机辅机的O-1Ov电压输入电路，为了显示挤出机主机和挤出机辅机的实际运行电流，需要对变频器的输出信号进行处理，一般来说，变频器会输出一个0-10V电压或0-20MA电流的信号来反应变频器的实际运行电流。挤出机主机的变频器的电压信号0-10V通过电阻R6、Rll分压后，得到0-2.5V的信号，该信号通过电压跟随芯片U6进行阻抗匹配后进入主CPU进行采样，从而根据输入信号的大小变换成实际的运行电流并在液晶显示屏上显示出来。同上，挤出机辅机的变频器的电压信号0-10V通过电阻R7、R12分压。
[0025]对于变频器的电流信号0-20MA，如图7、9所示，挤出机主机的电压输入电路，通过串联取样电阻R18变换成0-2V电压信号，然后再进行采样处理；挤出机辅机的电压输入电路，通过串联取样电阻R19变换成0-2V电压信号，然后再进行采样处理。
[0026]七、液晶显示板
液晶显示板组成包括IXDl以及三极管驱动电路,具体接口电路原理图如图10所示,采用液晶显示作为人机界面，液晶使用192*64点阵的尺寸，可以显示字符、汉字和相关图符。
【权利要求】
1.一种挤出机,包括: 连接电源的挤出机，所述挤出机包括挤出机主机、挤出机辅机； 变频器，所述变频器分别与所述挤出机主机、挤出机辅机电控连接； 控制所述变频器对所述挤出机进行调速的控制器，所述控制器与所述变频器电控连接； 其特征在于:所述控制器包括: CPU控制芯片； 分别与所述CPU控制芯片电控连接的: 电源电路，为所述CPU控制芯片提供工作电压； 脉冲编码电路，所述脉冲编码电路包括主机脉冲编码电路、辅机脉冲编码电路、同步脉冲编码电路，脉冲编码电路输出脉冲编码信号，CPU控制芯片识别脉冲编码电路输出的脉冲编码信号，用于设定给定需要调整的挤出机转速参数； 启停控制电路，所述启停控制电路分别与脉冲编码电路和变频器相连接，用于通过脉冲编码器控制变频器的启动、停止； 电压输出电路，所述电 压输出电路还与所述变频器电控连接，用于将所述CPU控制芯片接收到的脉冲编码信号转化为电压信号传递给变频器，变频器接收电压信号，对挤出机进行变频调速； 电压输入电路，与所述变频器相连接，用于反馈变频器的实际运行电流； 外部设备。
2.根据权利要求1所述的一种挤出机，其特征在于:所述外部设备包括键盘、液晶显示板，所述液晶显示板用于显示所述电压输入电路输出的变频器信号和所述CPU控制芯片识别的脉冲编码信号。
3.根据权利要求1所述的一种挤出机，其特征在于:所述CPU控制芯片为8051单片机。
4.根据权利要求1所述的一种挤出机，其特征在于:所述主机脉冲编码电路包括脉冲编码器RP1，所述脉冲编码器RPl有5个引脚，引脚3接地，引脚1、引脚2分别串联电阻R32、R33后连接+5V电源，引脚I还与电阻R35和电阻C31串联后接地，引脚2还与电阻R36和电阻C32串联后接地，引脚4串联电阻R31和开关Kl后连接+5V电源，引脚5接地，具有左转、右转、启停的功能，当左旋、右转操作所述脉冲编码器时，所述引脚1、引脚2分别产生+5V高电平脉冲输出，输出信号传递给所述CPU控制芯片，当左旋操作时，引脚1、引脚3先接通，引脚2、引脚3端后接通，右旋操作时，接通时序相反，由时序关系判断是左旋还是右旋，引脚4、引脚5之间连接开关K1，用于控制变频器的启停。
5.根据权利要求1所述的一种挤出机，其特征在于:所述启停控制电路为继电器输出电路，脉冲编码器按下，继电器吸合，继电器的触点吸合控制所述变频器开启，脉冲编码器再次按下继电器释放，继电器的触电开路控制所述变频器停止。
6.根据权利要求1所述的一种挤出机，其特征在于:所述电压输出电路包括电压转换芯片、运放芯片，所述电压转换芯片接收所述CPU控制芯片发来的编码信号，并将编码信号转换成电压并用运放芯片放大电压信号。
7.根据权利要求1所述的一种挤出机，其特征在于:所述电压输入电路包括电压跟随芯片和分压电阻，用于对所述变频器的输出的电压信号经分压电阻分压后，通过电压跟随芯片进行阻抗匹配后进入所述CPU控制芯片进行采样，根据输入信号的大小变换成实际的运行电流并在所述液晶显示板上显示；所述电压输入电路还包括串联的取样电阻，用于将所述变频器的输出的电流信号变成电压信号后采样处理。
8.一种用于权利要求1所述的挤出机的控制器，其特征在于:其包括CPU控制芯片，与所述CPU控制芯片电控连接的:电源电路、主机脉冲编码电路、辅机脉冲编码电路、同步脉冲编码电路、启停控制电路、电压输出电路、电压输入电路、外部设备。
9.根据权利要求8所述的一种挤出机的控制器，其特征在于:所述外部设备包括键盘和液晶显示板。
10.根据权利要求8所述的一种挤出机的控制器，其特征在于:所述启停控制电路为继电器输出 电路。
【文档编号】G05B19/042GK104015339SQ201410196088
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】陆钉毅, 陈茂勇 申请人:无锡市博宇塑机有限公司