注塑机多泵合流控制装置和方法及其系统与流程

本发明涉及一种注塑机用的多泵合流控制技术，特别是涉及一种注塑机多泵合流控制装置和方法及其系统。

背景技术：

注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。其中，液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。

目前对注塑机液压控制系统的多泵合流控制大都采用如下方式：当主泵流量过大时，系统会将部分流量分配给第二个从泵，而当第二个从泵流量也过大时才将部分流量分配给第三个从泵，依此类推。这样，就会造成主泵和部分从泵的流量负载较大，而其他的从泵却处于不工作的状态，从而造成流量负荷不均衡当主泵流量过大时，系统会将部分流量平均分配给其他从泵，由于每个泵都存在空载损耗，因此，此种方法效率上较低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述在注塑机控制系统存在的效率低下、及部分从泵使用频率高、负荷过高的问题，提供一种注塑机多泵合流控制装置和方法及其系统。

本发明提供了一种注塑机多泵合流控制方法，其包括以下步骤：

根据给定压力信号、给定流量信号和油路压力反馈信号在压力环中计算出当前总流量速度；

根据主泵和各个从泵的排量计算出各自对应的当前流量速度；

判断所述当前总流量速度是否大于所述主泵的切换流量阈值；

如果大于，则将所述当前总流量速度与所述切换流量阈值之间的差值流量，按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

当启动从泵承分担差值流量时，记录该从泵的运行时间和从泵编码，形成该从泵对应的历史运行时长。

在其中一个实施例中，所述按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上的步骤包括：

时间筛选步骤：从各个从泵的历史运行时长中筛选获得最短的历史运行时长；

判断步骤：按照从泵编码的顺序，依次判断从泵的历史运行时长是否大于最短的历史运行时长，直到存在从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，则将所述差值流量分配到该从泵上，记录该从泵的运行时间和从泵编码，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

在其中一个实施例中，所述按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上的步骤还包括：

判断所述差值流量是否大于单个从泵对应的当前流量速度；

若否则依次执行所述时间筛选步骤和判断步骤；若是，则根据所述差值流量计算所需从泵的个数；

根据所有从泵的历史运行时长，按照时长从短到长排序，获得排序结果；

根据所需从泵的个数，顺次从排序结果中选择历史运行时长较短的从泵，获得被选择的从泵；

将所述差值流量分配到所述被选择的从泵上，记录所述被选择的从泵的运行时间，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

在其中一个实施例中，本发明提供了一种注塑机多泵合流控制装置，其包括：

主泵变频器，用于向主泵发出控制信号驱动主泵工作；

多个从泵变频器，每个从泵变频器对应控制一个从泵，所述从泵变频器与所述主泵变频器相连；

所述主泵变频器用于根据给定压力信号、给定流量信号和油路压力反馈信号在压力环中计算出当前总流量速度，根据主泵和各个从泵的排量计算出各自对应的当前流量速度，并判断所述当前总流量速度是否大于所述主泵的切换流量阈值，在所述当前总流量速度大于所述主泵的切换流量阈值时将所述当前总流量速度与所述切换流量阈值之间的差值流量，按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上，输出控制信号至相应的从泵变频器，启动该从泵工作。

在其中一个实施例中，当启动从泵承分担差值流量时，所述从泵变频器记录该从泵的运行时间，形成该从泵对应的历史运行时长；

所述主泵变频器记录每次启动的从泵变频器对应的从泵编码，调取该从泵变频器记录的历史运行时长，并更新记录。

在其中一个实施例中，所述主泵变频器读取所述从泵变频器记录的历史运行时长，从各个从泵的历史运行时长中筛选获得最短的历史运行时长，按照从泵编码的顺序依次判断从泵的历史运行时长是否大于最短的历史运行时长，直到存在从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，则输出控制信号至该从泵对应的从泵变频器上，用于启动从泵工作，将所述差值流量分配到该从泵上，所述从泵变频器记录该从泵的运行时间和从泵编码，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

在其中一个实施例中，所述主泵变频器还用于判断所述差值流量是否大于单个从泵对应的当前流量速度，若所述差值流量大于单个从泵对应的当前流量速度，则根据所述差值流量计算所需从泵的个数，根据所有从泵的历史运行时长，按照时长从短到长排序，获得排序结果，根据所需从泵的个数，顺次从排序结果中选择获得被选择的从泵，输出控制信号至对应于所述被选择的从泵的从泵变频器上，用于将所述差值流量分配到所述被选择的从泵上，所述从泵变频器记录所述被选择的从泵的运行时间，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

在其中一个实施例中，本发明提供了一种注塑机多泵合流控制系统，其包括：

第一计算模块，用于根据给定压力信号、给定流量信号和油路压力反馈信号在压力环中计算出当前总流量速度；

第二计算模块，用于根据主泵和各个从泵的排量计算出各自对应的当前流量速度；

判断模块，用于判断所述当前总流量速度是否大于所述主泵的切换流量阈值，如果大于，则将所述当前总流量速度与所述切换流量阈值之间的差值流量，按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上。

在其中一个实施例中，，所述判断模块包括

时间筛选单元，用于从各个从泵的历史运行时长中筛选获得最短的历史运行时长；

判断单元，用于按照从泵编码的顺序，依次判断从泵的历史运行时长是否大于最短的历史运行时长，直到存在从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，则将所述差值流量分配到该从泵上，记录该从泵的运行时间和从泵编码，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

本发明中，按照流量负荷均衡原则，依据从泵的历史运行时长优先将上述差值流量分配到历史运行时长最短的从泵上，从而可以有效利用各个从泵，避免部分从泵使用频率高、负荷过高的问题，从而提高系统效率和使用寿命，降低成本。所谓的流量负荷均衡原则即各从泵流量按照占自己最大流量的比例相同来运行。

附图说明

图1为本发明的其中一个实施例中的控制流程示意图；

图2为本发明的其中一个实施例中的控制流程示意图；

图3为本发明的其中一个实施例中的控制流程示意图；

图4为本发明的其中一个实施例中的控制流程示意图；

图5为本发明的其中一个实施例中注塑机多泵合流控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的各个具体实施方式进行详细的描述。

通常注塑机控制系统包括注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。由变频器控制主泵和从泵，下文中主泵对应的变频器称为主泵变频器，从泵对应的变频器称为从泵变频器。

如图1所示，本发明提供了一种注塑机多泵合流控制方法，其包括以下步骤：

步骤200，根据给定压力信号、给定流量信号和油路压力反馈信号在压力环中计算出当前总流量速度。注塑机多泵合流控制需要包括流量分配和压力调节两个环节。压力调节用于根据给定压力信号对油路压力反馈信号进行PID调节，从而在高流量低压力下，能很好的抑制压力过冲现象。我们知道，在注塑机工作过程中，射胶完毕进入保压时，反馈压力上升速度比其他动作快好多，通过对油路压力反馈信号进行PID调节可以区分射胶后保压动作和其他动作，这样就可以有效的避免射胶保压时，当反馈压力大于等于给定压力时才开始减速而导致的压力过冲问题。

步骤400，根据主泵和各个从泵的排量计算出各自对应的当前流量速度；

步骤600，判断上述当前总流量速度是否大于上述主泵的切换流量阈值；

如果大于，则将上述当前总流量速度与上述切换流量阈值之间的差值流量，按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上；

如果不大于，则主泵不进行分流。

上述步骤400和600主要执行的是流量分配环节，其通常包括总流量获取、分流量获取、以及可能出现的多次流量分配等至少三个环节。其中，总流量获取用于根据给定压力信号、流量信号和油路压力反馈信号在压力环中计算出当前总流量速度，即上述步骤400；分流量获取用于根据主泵和各个从泵的排量计算出各自对应的当前流量速度，即上述步骤600；其次就是将上述当前总流量速度与上述切换流量阈值之间的差值流量分配到各个从泵上。本实施例中，按照流量负荷均衡原则，依据从泵的历史运行时长优先将上述差值流量分配到历史运行时长最短的从泵上，从而可以有效利用各个从泵，避免部分从泵使用频率高、负荷过高的问题，从而提高系统效率和使用寿命，降低成本。所谓的流量负荷均衡原则即各从泵流量按照占自己最大流量的比例相同来运行。

在图1所示的实施例的基础上，如图2所示的实施例中，在根据流量负荷均衡原则将当前总流量速度与切换流量阈值之间的差值流量分配到各个从泵之后，即执行完上述步骤600，还增加以下步骤800：

判断上述差值流量是否还有剩余未被分配的流量，若是，则将剩余的差值流量，按照上述步骤600中的方式，按照从泵的历史运行时长优先分配到剩余从泵中历史运行时长最短的从泵上，也就是说，在剩余的从泵中查找历史运行时长最短的从泵，并将剩余的差值流量分配到该从泵上。

在图1所示的实施例的基础上，在本发明的其中一个实施例中，当启动从泵承分担差值流量时，记录该从泵的运行时间和从泵编码，形成该从泵对应的历史运行时长。更进一步地，若主泵或从泵分别通过变频器来控制的话，则当启动从泵承分担差值流量时，该从泵对应的从泵变频器记录该从泵的运行时间，形成该从泵对应的历史运行时长；主泵对应的主泵变频器记录每次启动的从泵变频器对应的从泵编码，调取该从泵变频器记录的历史运行时长，并更新记录。当然，从泵编码可以按照从泵的安装位置顺序来顺序编写，本文同。

在图1所示的实施例的基础上，在本发明的其中一个实施例中，如图3所示，上述步骤600中按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上的步骤包括以下两个步骤：

时间筛选步骤610：从各个从泵的历史运行时长中筛选获得最短的历史运行时长；

判断步骤620：按照从泵编码的顺序，依次判断从泵的历史运行时长是否大于最短的历史运行时长，直到存在从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，则执行步骤630和步骤640：将上述差值流量分配到该从泵上，记录该从泵的运行时间和从泵编码，累积更新该从泵对应的历史运行时长。反之，当从泵的历史运行时长大于最短的历史运行时长，返回执行上述判断步骤620。

例如，按照从泵的安装位置顺序对各个从泵进行顺序编码，其中一个从泵的编号为X＝i(i＝1,2,3,.....,n)。在执行上述判断步骤620时，顺次选择初始从泵的编号为X＝i，然后将编号为X＝i的从泵的历史运行时长与最短的历史运行时长进行比较，若该从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，则执行步骤630和步骤640：将上述差值流量分配到该编号为X＝i的从泵上，记录该从泵的运行时间和从泵编码，累积更新该从泵对应的历史运行时长。反之，则跳转到编号为X＝i+1的从泵上，将编号为X＝i+1的从泵的历史运行时长与最短的历史运行时长进行比较，直到找到第一个从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，执行上述步骤630和步骤640。

利用实施例的方法可以有效查找到第一个最短的历史运行时长对应的从泵，并将上述差值流量分配到该从泵上，并通过记录其运行时长并更新记录的方式，保证合理的运用各个从泵，保证有效利用各个从泵，避免部分从泵利用率过低，而导致使用寿命降低的问题。

上述实施例中从泵对应的当前流量速度可以是相同的，也可以是不同的，因此，在本发明的其中一个实施例中，基于上述图3所示的实施例，如图4所示，上述步骤600中按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上的步骤还包括以下步骤：

步骤611，判断上述差值流量是否大于单个从泵对应的当前流量速度；

若否，则依次执行上述时间筛选步骤610和判断步骤620；若是，则依次执行以下步骤：

步骤612：根据上述差值流量计算所需从泵的个数；

步骤613：根据所有从泵的历史运行时长，按照时长从短到长排序，获得排序结果；

步骤614：根据所需从泵的个数，顺次从排序结果中选择历史运行时长较短的从泵，获得被选择的从泵；

步骤615：按照流量负荷均衡原则将上述差值流量分配到上述被选择的从泵上，

步骤616，记录上述被选择的从泵的运行时间，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

在上述步骤615中可以采用平均分配的方式，将上述差值流量均匀分配到上述被选择的从泵上，或者按照一定的比例关系将上述差值流量分配到上述被选择的从泵上。本实施例中，上述被选择的从泵依然是按照从泵的历史运行时长来筛选的，于是在通过对历史运行时长进行排序之后，依然遵循了本发明中将上述差值流量优先分配到历史运行时长最短的从泵上的原则，将上述差值流量分配到包含了历史运行时长最短的从泵的选择结果中，或者平均分配，或者按照一定比例分配，从而基于历史运行时长的判断高效利用从泵，均衡从泵的利用时间，提高整体系统的使用寿命，降低维护成本。

当然上述提供的方法应用到注塑机多泵合流控制系统中时，主泵和从泵可以采用PLC或中央机集中进行控制判断，或者还可以应用于采用多个变频器分别控制主泵和从泵的系统中，如图5所示的装置结构。

图5提供了本发明的其中一个实施例中的注塑机多泵合流控制装置，其包括：

主泵变频器，用于向主泵发出控制信号驱动主泵工作；

多个从泵变频器，每个从泵变频器对应控制一个从泵，上述从泵变频器与上述主泵变频器相连，例如，主泵变频器和多个从泵变频器可以通过总线或无线通信方式进行连接，实现信息交互通信；

上述主泵变频器用于根据给定压力信号、给定流量信号和油路压力反馈信号在压力环中计算出当前总流量速度，根据主泵和各个从泵的排量计算出各自对应的当前流量速度，并判断上述当前总流量速度是否大于上述主泵的切换流量阈值，在上述当前总流量速度大于上述主泵的切换流量阈值时将上述当前总流量速度与上述切换流量阈值之间的差值流量，按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上，输出控制信号至相应的从泵变频器，启动该从泵工作。

上述主泵变频器主要用于执行上述图1中所述的步骤200、步骤400和步骤600，具体可参见前文中有关各个步骤的详细说明。在本实施例中，按照流量负荷均衡原则，依据从泵的历史运行时长优先将上述差值流量分配到历史运行时长最短的从泵上，从而可以有效利用各个从泵，避免部分从泵使用频率高、负荷过高的问题，从而提高系统效率和使用寿命，降低成本。所谓的流量负荷均衡原则即各从泵流量按照占自己最大流量的比例相同来运行。

在上述实施例的基础上，在根据流量负荷均衡原则将当前总流量速度与切换流量阈值之间的差值流量分配到各个从泵之后，上述主泵变频器还可以判断上述差值流量是否还有剩余未被分配的流量，若是，则将剩余的差值流量，按照上述步骤600中的方式，按照从泵的历史运行时长优先分配到剩余从泵中历史运行时长最短的从泵上，也就是说，在剩余的从泵中查找历史运行时长最短的从泵，并将剩余的差值流量分配到该从泵上。

更进一步地，在本发明的其中一个实施例中，若主泵或从泵分别通过变频器来控制的话，则当启动从泵承分担差值流量时，该从泵对应的从泵变频器记录该从泵的运行时间，形成该从泵对应的历史运行时长；主泵对应的主泵变频器记录每次启动的从泵变频器对应的从泵编码，调取该从泵变频器记录的历史运行时长，并更新记录。当然，从泵编码可以按照从泵的安装位置顺序来顺序编写。

在本发明的其中一个实施例中，上述主泵变频器读取上述从泵变频器记录的历史运行时长，从各个从泵的历史运行时长中筛选获得最短的历史运行时长，按照从泵编码的顺序依次判断从泵的历史运行时长是否大于最短的历史运行时长，直到存在从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，则输出控制信号至该从泵对应的从泵变频器上，用于启动从泵工作，将上述差值流量分配到该从泵上，上述从泵变频器记录该从泵的运行时间和从泵编码，累积更新该从泵对应的历史运行时长。上述主泵变频器主要用于执行上述步骤620和步骤630，上述从泵变频器用于执行上述步骤640，具体可参见前文中有关各个步骤的详细说明。

利用实施例的方法可以有效查找到第一个最短的历史运行时长对应的从泵，并将上述差值流量分配到该从泵上，并通过记录其运行时长并更新记录的方式，保证合理的运用各个从泵，保证有效利用各个从泵，避免部分从泵利用率过低，而导致使用寿命降低的问题。

在本发明的其中一个实施例中，上述主泵变频器还用于判断上述差值流量是否大于单个从泵对应的当前流量速度，若上述差值流量大于单个从泵对应的当前流量速度，则根据上述差值流量计算所需从泵的个数，根据所有从泵的历史运行时长，按照时长从短到长排序，获得排序结果，根据所需从泵的个数，顺次从排序结果中选择获得被选择的从泵，输出控制信号至对应于上述被选择的从泵的从泵变频器上，用于将上述差值流量分配到上述被选择的从泵上，上述从泵变频器记录上述被选择的从泵的运行时间，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

上述主泵变频器主要用于执行上述步骤611至615，而上述从泵变频器主要用于执行上述步骤616，具体可参见前文中有关各个步骤的详细说明。本实施例中，上述被选择的从泵依然是按照从泵的历史运行时长来筛选的，于是在通过对历史运行时长进行排序之后，依然遵循了本发明中将上述差值流量优先分配到历史运行时长最短的从泵上的原则，将上述差值流量分配到包含了历史运行时长最短的从泵的选择结果中，或者平均分配，或者按照一定比例分配，从而基于历史运行时长的判断高效利用从泵，均衡从泵的利用时间，提高整体系统的使用寿命，降低维护成本。

此外，对于上述提到的注塑机多泵合流控制方法，可以集成在同一控制系统上，具体可以是如下一种注塑机多泵合流控制系统，其包括：

第一计算模块，用于根据给定压力信号、给定流量信号和油路压力反馈信号在压力环中计算出当前总流量速度；

第二计算模块，用于根据主泵和各个从泵的排量计算出各自对应的当前流量速度；

判断模块，用于判断上述当前总流量速度是否大于上述主泵的切换流量阈值，如果大于，则将上述当前总流量速度与上述切换流量阈值之间的差值流量，按照从泵的历史运行时长优先分配到历史运行时长最短的从泵上。

在本实施例中，按照流量负荷均衡原则，依据从泵的历史运行时长优先将上述差值流量分配到历史运行时长最短的从泵上，从而可以有效利用各个从泵，避免部分从泵使用频率高、负荷过高的问题，从而提高系统效率和使用寿命，降低成本。所谓的流量负荷均衡原则即各从泵流量按照占自己最大流量的比例相同来运行。

在本发明的其中一个实施例中，上述判断模块包括：

时间筛选单元，用于从各个从泵的历史运行时长中筛选获得最短的历史运行时长；

判断单元，用于按照从泵编码的顺序，依次判断从泵的历史运行时长是否大于最短的历史运行时长，直到存在从泵的历史运行时长不大于最短的历史运行时长，则将上述差值流量分配到该从泵上，记录该从泵的运行时间和从泵编码，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

利用实施例的方法可以有效查找到第一个最短的历史运行时长对应的从泵，并将上述差值流量分配到该从泵上，并通过记录其运行时长并更新记录的方式，保证合理的运用各个从泵，保证有效利用各个从泵，避免部分从泵利用率过低，而导致使用寿命降低的问题。

在本发明的其中一个实施例中，上述系统还包括：

记录模块，用于当启动从泵承分担差值流量时，记录该从泵的运行时间和从泵编码，形成该从泵对应的历史运行时长。

在本发明的其中一个实施例中，上述判断模块还包括：

第二判断模块，用于判断所述差值流量是否大于单个从泵对应的当前流量速度，若否则依次执行上述时间筛选模块和判断模块；若是，则根据所述差值流量计算所需从泵的个数，根据所有从泵的历史运行时长，按照时长从短到长排序，获得排序结果，根据所需从泵的个数，顺次从排序结果中选择历史运行时长较短的从泵，获得被选择的从泵，将所述差值流量分配到所述被选择的从泵上，记录所述被选择的从泵的运行时间，累积更新该从泵对应的历史运行时长。

本实施例中，上述被选择的从泵依然是按照从泵的历史运行时长来筛选的，于是在通过对历史运行时长进行排序之后，依然遵循了本发明中将上述差值流量优先分配到历史运行时长最短的从泵上的原则，将上述差值流量分配到包含了历史运行时长最短的从泵的选择结果中，或者平均分配，或者按照一定比例分配，从而基于历史运行时长的判断高效利用从泵，均衡从泵的利用时间，提高整体系统的使用寿命，降低维护成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。