CN108508926A - 变频器的控制方法及变频器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变频器的控制方法及变频器，包括：实时获取待测物体重量；根据待测物体重量控制灌装设备的电机转速，若待测物体重量小于预设的第一重量阈值，则控制电机以第一转速工作；若待测物体重量大于或等于预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值，则随着待测物体重量的增加逐渐降低电机的转速；若待测物体重量等于第二重量阈值，则控制电机停止工作；在电机停止工作后，持续获取待测物体重量，直到待测物体重量稳定；获取稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值，根据第一差值得到重量调节值，并将第二重量阈值与重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值。该控制方法可以有效的控制重量误差，多次循环灌装就可以有效减小重量误差。

Description

变频器的控制方法及变频器

技术领域

本发明涉及变频器领域，特别是涉及一种变频器的控制方法及变频器。

背景技术

目前，大部分灌装设备采用以下工作方式：首先，对于称重仪表进行校零和标定操作；其次，开始灌装生产。在工作台上放上空的灌装桶，灌装液体由泵抽出通过输送管进入罐装桶，该泵的电机由变频器控制。在称重仪表上设定两个目标重量，一个为最终目标重量，一个为接近最终目标重量(例如最终目标的70％)，每一个目标重量对应一个输出端子，到达一个目标重量后，会有一个输出端子动作(即状态变化，例如由闭合状态变为打开状态)。最终目标重量对应端子Y1，接近最终目标重量对应端子Y2。变频器接收称重仪表的端子信号，当两个端子信号都无效时，变频器控制电机按高速F1运行；当Y2有效时，变频器控制电机切换到低速F2运行，当Y1、Y2都有效时，变频器控制电机停机。

但是，由于输送管从泵所在的位置到输送管的最终出口有一定长度，因此必然存在一定液体，在变频器停机后，该部分液体由于惯性和重力的原因，仍然会有一部分流到灌装桶中，导致最终灌装重量与最初设定的最终目标重量不一致，存在重量误差，并且该重量误差无法控制，增加了生产者的成本。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以控制重量误差的变频器的控制方法及变频器。

一种变频器的控制方法，所述变频器用于控制灌装设备的电机转速，所述方法包括：

变频器实时获取待测物体重量；

变频器根据所述待测物体重量控制所述灌装设备的电机转速，若所述待测物体重量小于所述预设的第一重量阈值，则控制所述电机以第一转速工作；若所述待测物体重量大于或等于所述预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值，则随着所述待测物体重量的增加逐渐降低所述电机的转速；若所述待测物体重量等于所述第二重量阈值，则控制所述电机停止工作；

变频器在电机停止工作后，持续获取所述待测物体重量，直到所述待测物体重量稳定；

变频器获取稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值，根据所述第一差值得到重量调节值，并将所述第二重量阈值与所述重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值。

在其中一个实施例中，所述根据所述第一差值得到重量调节值的步骤具体为：

根据所述第一差值进行PID控制得到所述重量调节值。

在其中一个实施例中，所述随着所述待测物体重量的增加逐渐降低所述电机的转速的步骤包括：

根据所述第二重量阈值与所述待测物体重量之间的第二差值控制所述电机的转速，若所述第二差值越小，则所述电机的转速越小，反之，则所述电机的转速越大。

在其中一个实施例中，所述根据所述第二重量阈值与所述待测物体重量之间的第二差值控制所述电机的转速的步骤具体为：

根据所述第二差值进行PID控制得到所述电机的转速。

在其中一个实施例中，所述根据所述第二差值进行PID控制得到所述电机的转速的步骤包括：

若所述PID控制计算得到的所述电机的转速低于预设的最低转速，则控制所述电机以第二转速工作，否则，则控制所述电机以实际计算得到的转速工作。

在其中一个实施例中，所述第一重量阈值和所述第二重量阈值的比值为k，且k的取值范围为(0,1)，所述第二重量阈值的数值等于所述目标重量的数值。

在其中一个实施例中，所述k的取值为0.7。

在其中一个实施例中，所述变频器实时获取待测物体重量的步骤之前，还包括：

对变频器进行校正，所述校正包括校零和标定。

另一方面，本发明还提供一种变频器，用于控制灌装设备的电机转速，所述变频器包括称重模块、速度控制模块和重量调节模块，所述称重模块分别连接所述速度控制模块和所述重量调节模块，所述重量调节模块连接所述速度控制模块；

所述称重模块用于实时获取待测物体重量，并在电机停止工作后，持续获取所述待测物体重量，直到所述待测物体重量稳定；

所述速度控制模块用于根据所述待测物体重量控制所述灌装设备的电机转速，若所述待测物体重量小于所述预设的第一重量阈值，则控制所述电机以第一转速工作；若所述待测物体重量大于或等于所述预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值，则随着所述待测物体重量的增加逐渐降低所述电机的转速；若所述待测物体重量等于所述第二重量阈值，则控制所述电机停止工作；

所述重量调节模块用于获取稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值，根据所述第一差值得到重量调节值，并将所述第二重量阈值与所述重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值传输给所述速度控制模块。

在其中一个实施例中，还包括：

校正模块，连接所述称重模块，用于对所述称重模块行校正，所述校正包括校零和标定；

所述重量调节模块包括：

比较模块，用于获得所述稳定的待测物体重量与所述目标重量之间的第一差值；

PID控制模块，用于根据所述第一差值进行PID控制得到所述重量调节值，并将所述第二重量阈值与所述重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值传输给所述速度控制模块；

所述第一重量阈值和所述第二重量阈值的比值为k，且k的取值范围为(0,1)。

上述变频器的控制方法，进行第一次灌装生产的过程中，通过变频器实时获取待测物体重量，根据待测物体重量控制灌装设备的电机转速。变频器在电机停止工作后，持续获取待测物体重量，直到待测物体重量稳定。根据稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值(即重量误差)，根据第一差值得到重量调节值，并将第二重量阈值与重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值。这样在进行第二次灌装生产的时候，就可以根据第一次灌装生产结束后得到的新的第二重量阈值来调节第二次灌装生产时需要用到的第二重量阈值。依次循环，就可以有效的控制重量误差，使电机停止工作后得到的稳定的待测物体重量无限的接近生产者设定的目标重量，从而减少重量误差。多次循环灌装就可以有效减小重量误差，使重量误差控制在生产者可以接受的范围内，有效减少了生产者的生产成本。

附图说明

图1是一实施例中变频器的控制方法的流程图；

图2是一实施例中变频器的模块图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1是一实施例中变频器的控制方法的流程图。

在本实施例中，该变频器用于控制灌装设备的电机转速，该变频器的控制方法包括：

S100，变频器实时获取待测物体重量。

灌装设备开始正式灌装生产，变频器实时获取待测物体重量。待测物体重量是指灌装桶和位于灌装桶内的灌装液体的总重量。

变频器可以直接接收外置的称重传感器根据待测物体重量产生的信号，从而获取待测物体重量，也可以直接将称重传感器集成于变频器内部。

S200，判断待测物体重量是否小于预设的第一重量阈值。

变频器比较待测物体重量与预设的第一重量阈值的大小，根据所述待测物体重量控制灌装设备的电机转速，若待测物体重量小于预设的第一重量阈值，则控制电机以第一转速工作；若待测物体重量不小于(大于或等于)预设的第一重量阈值，则进入步骤S300。

S300，判断待测物体重量是否小于预设的第二重量阈值。

变频器比较待测物体重量与预设的第二重量阈值的大小，若待测物体重量大于或等于预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值，则随着待测物体重量的增加逐渐降低电机的转速；若待测物体重量等于所述第二重量阈值，则变频器输出频率为0，此时控制灌装设备的电机停止工作，进入步骤S400。

由变频器控制的电机在第一转速下高速旋转，进行高速灌装。第二重量阈值大于第一重量阈值，在一个实施例中，第一重量阈值和第二重量阈值的比值为k，且k的取值范围为(0,1)，在其中一个实施例中，k的取值为0.7。

S400，持续获取待测物体重量，直到待测物体重量稳定。

变频器在电机停机后仍然持续获取待测物体重量，直到在预设时间内待测物体重量一直稳定不变，记录此时的待测物体重量。

S500，变频器获取稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值。

S600，根据第一差值得到重量调节值，并将第二重量阈值与重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值。

变频器获得步骤S400中的稳定的待测物体重量，将该稳定的待测物体重量减去目标重量得到的差值作为第一差值。根据第一差值得到重量调节值，并将步骤S300中的第二重量阈值与重量调节值之差作为新的第二重量阈值。目标重量恒定不变，是根据生产需要生产者提前已经设定好的。

在步骤S600完成后，重复循环步骤S100至S600，直到生产者将变频器关停。

上述变频器的控制方法，进行第一次灌装生产的过程中，通过变频器实时获取待测物体重量，根据待测物体重量控制灌装设备的电机转速。变频器在电机停止工作后，持续获取待测物体重量，直到待测物体重量稳定。根据稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值(即重量误差)，根据第一差值得到重量调节值，并将第二重量阈值与重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值。这样在进行第二次灌装生产的时候，就可以根据第一次灌装生产结束后得到的新的第二重量阈值来调节第二次灌装生产时需要用到的第二重量阈值。依次循环，就可以有效的控制重量误差，使电机停止工作后得到的稳定的待测物体重量无限的接近生产者设定的目标重量，从而减少重量误差。多次循环灌装就可以有效减小重量误差，使重量误差控制在生产者可以接受的范围内，有效减少了生产者的生产成本。

在一个实施例中，变频器实时获取待测物体重量的步骤之前，还包括：

对变频器进行校正，所述校正包括校零和标定。

对变频器进行校正，校正包括校零和标定，校零即待测物体重量为0时，变频器将此时获取的重量标记为0点。标定即放上已知重量物件时，将获取的重量与已知重量进行标定，确定好线性系数。在一个实施例中，采用砝码标定。在其中一个实施例中，通过变频器内置参数把ADC采样数值和砝码真实的重量对应起来，确定好线性系数。

在一个实施例中，根据第一差值得到重量调节值的步骤具体为：根据第一差值进行PID(Proportion Integration Differentiation)控制得到重量调节值。

在一个实施例中，目标重量用G1表示，第一次灌装生产时，第二重量阈值用G1’表示，变频器实时获取待测物体重量用G2表示，在变频器在灌装设备的电机停机后在预设时间内检测到的稳定不变的待测物体重量用G3表示，则第一差值(Err1)可以表示为Err1＝G3-G1，PID控制就是通过PID控制原理进行控制。根据PID控制原理，重量调节值G0可以表示为G0＝K1[Err1+(∫Err1dt)/Ti+Td*Err1/dt]，其中，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，K1为比例系数。Ti、Td及K1可根据实际需要进行适应性调整。变频器将第二重量阈值(G1’)与重量调节值(G0)之差作为接下来要进行的第二次的灌装生产的新的第二重量阈值，即第二次灌装生产的新的第二重量阈值＝G1’-G0，依次类推，只要电机停机后变频器在预设时间内检测到的恒定不变的待测物体重量(G3)不等于目标重量(G1)，则以后每次进行的灌装生产中都使用新的第二重量阈值(G1’)。在其中一个实施例中，第一次灌装生产时，第二重量阈值的数值等于目标重量的数值。

在一个实施例中，随着所述待测物体重量的增加逐渐降低所述电机的转速的步骤包括：

根据第二重量阈值与待测物体重量之间的第二差值控制电机的转速，若第二差值越小，则电机的转速越小，反之，则电机的转速越大。

在一个实施例中，根据第二重量阈值与待测物体重量之间的第二差值控制电机的转速的步具体为：

根据第二差值进行PID控制得到电机的转速。

在其中一个实施例中，根据第二差值进行PID控制得到电机的转速的步骤包括：若PID控制计算得到的电机的转速低于预设的最低转速，则控制电机以第二转速工作，否则，则控制电机以实际计算得到的转速工作。第二转速小于第一转速。

此种控制电机转速的方法，可以使待测物体重量小于预设的第一重量阈值的情况下，控制灌装设备的电机以第一转速工作；在待测物体重量大于或等于预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值的情况下，根据第二重量阈值与待测物体重量之间的第二差值控制电机的转速；在待测物体重量等于第二重量阈值的情况下，控制电机停止工作。由此可知，在待测物体重量大于或等于预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值的情况下，电机的转速根据第二差值的变化而变化，并不是一个固定的值。当第二差值越大，则电机的转速越大，反之，则电机的转速越小。并且根据第二差值进行PID控制计算得到的电机的转速如果低于预设的最低转速，则控制所述电机以第二转速工作，否则，则控制所述电机以实际计算得到的转速工作。这就保证了电机的转速一直处于第一转速和第二转速之间，跟背景技术中只有两种速度相比，加快了灌装速度，有利于更快的完成灌装。

在其中一个实施例中，第二重量阈值用G1’表示，则第一重量阈值用G1’*k(0＜k＜1)表示，变频器实时获取待测物体重量用G2表示，则PID控制就是通过PID控制原理进行控制。第二差值(Err2)可以表示为Err2＝G1’-G2，根据PID控制原理，在待测物体重量大于或等于预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值的情况下，变频器输出的第二频率P2可以表示为P2＝K2[Err2+(∫Err2dt)/Ts+Te*Err2/dt]，其中，Ts为积分时间常数，Te为微分时间常数，K2为比例系数。Ts、Te及K2可根据实际需要进行适应性调整。

图2是一实施例中变频器的模块图。

在本实施例中，变频器用于控制灌装设备的电机转速，变频器包括称重模块10、速度控制模块30和重量调节模块40，称重模块10分别连接速度控制模块30和重量调节模块40，重量调节模块40连接速度控制模块30。

称重模块10用于实时获取待测物体重量，且将待测物体重量传输给速度控制模块30，并在检测到速度控制模块30的输出频率为0(即电机停机)后，在预设时间内持续获取待测物体重量，直到待测物体重量稳定，并将稳定的待测物体重量传输给重量调节模块40。

速度控制模块30用于根据待测物体重量控制灌装设备的电机转速，若待测物体重量小于预设的第一重量阈值，则控制电机以第一转速工作；若待测物体重量大于或等于预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值，则随着待测物体重量的增加逐渐降低电机的转速；若待测物体重量等于第二重量阈值，则控制电机停止工作。

重量调节模块40用于获取稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值，根据第一差值得到重量调节值，并将第二重量阈值与重量调节值之差作为新的(下一次灌装)第二重量阈值传输给速度控制模块30，所述目标重量恒定。

在一个实施例中，还包括：

校正模块20，连接称重模块10，用于对称重模块10进行校正，校正包括校零和标定。

在一个实施例中，称重模块10包括称重传感器，变频器可以直接接收称重传感器信号，实现称重功能。

在一个实施例中，速度控制模块30包括：

第一速度控制模块，用于在待测物体重量小于预设的第一重量阈值的情况下，控制电机以第一转速工作。

第二速度控制模块，用于在待测物体重量大于或等于预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值的情况下，根据第二重量阈值与待测物体重量之间的第二差值控制电机的转速，若第二差值越小，则电机的转速越小，反之，则电机的转速越大。在其中一个实施例中，若第二速度控制模块计算得到的电机的转速低于预设的最低转速，则控制电机以第二转速工作，否则，则控制电机以实际计算得到的转速工作。

第三速度控制模块，用于在待测物体重量等于第二重量阈值的情况下，控制电机停止工作。

在一个实施例中，重量调节模块40包括：

比较模块，用于获得稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值；

PID控制模块，用于根据第一差值进行PID控制得到重量调节值，并将第二重量阈值与重量调节值之差作为新的第二重量阈值传输给速度控制模块30。

在一个实施例中，第一重量阈值和第二重量阈值的比例关系为k，且k的取值范围为(0,1)，

在一个实施例中，第二重量阈值的数值等于目标重量的数值。

上述变频器，包括称重模块10、校正模块20、速度控制模块30和重量调节模块40。进行第一次灌装生产的过程中，通过称重模块10实时获取待测物体重量，且将待测物体重量传输给速度控制模块30，速度控制模块30根据待测物体重量控制灌装设备的电机转速。称重模块10在检测到速度控制模块30的输出频率为0(即电机停机)后，持续获取待测物体重量，直到在预设时间内待测物体重量稳定，并将稳定的待测物体重量传输给重量调节模块40。重量调节模块40获得稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值(即重量误差)，根据第一差值得到重量调节值，并将第二重量阈值与重量调节值之差作为新的第二重量阈值传输给速度控制模块30。这样在进行第二次灌装生产的时候，就可以根据第一次灌装生产结束后得到的新的第二重量阈值来调节第二次灌装生产时控制电机转速需要用到的第二重量阈值。依次循环，就可以有效的控制重量误差，使速度控制模块的输出频率为0后称重模块得到的稳定的待测物体重量无限的接近生产者设定的目标重量，从而减少重量误差。多次循环灌装就可以有效减小重量误差，使重量误差控制在生产者可以接受的范围内，有效减少了生产者的生产成本。

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。

Claims (10)

1.一种变频器的控制方法，所述变频器用于控制灌装设备的电机转速，其特征在于，所述方法包括：

变频器实时获取待测物体重量；

变频器根据所述待测物体重量控制所述灌装设备的电机转速，若所述待测物体重量小于所述预设的第一重量阈值，则控制所述电机以第一转速工作；若所述待测物体重量大于或等于所述预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值，则随着所述待测物体重量的增加逐渐降低所述电机的转速；若所述待测物体重量等于所述第二重量阈值，则控制所述电机停止工作；

变频器在电机停止工作后，持续获取所述待测物体重量，直到所述待测物体重量稳定；

变频器获取稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值，根据所述第一差值得到重量调节值，并将所述第二重量阈值与所述重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值。

2.根据权利要求1所述的变频器的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一差值得到重量调节值的步骤具体为：

根据所述第一差值进行PID控制得到所述重量调节值。

3.根据权利要求1所述的变频器的控制方法，其特征在于，所述随着所述待测物体重量的增加逐渐降低所述电机的转速的步骤包括：

根据所述第二重量阈值与所述待测物体重量之间的第二差值控制所述电机的转速，若所述第二差值越小，则所述电机的转速越小，反之，则所述电机的转速越大。

4.根据权利要求3所述的变频器的控制方法，其特征在于，所述根据所述第二重量阈值与所述待测物体重量之间的第二差值控制所述电机的转速的步骤具体为：

根据所述第二差值进行PID控制得到所述电机的转速。

5.根据权利要求4所述的变频器的控制方法，其特征在于，所述根据所述第二差值进行PID控制得到所述电机的转速的步骤包括：

若所述PID控制计算得到的所述电机的转速低于预设的最低转速，则控制所述电机以第二转速工作，否则，则控制所述电机以实际计算得到的转速工作。

6.根据权利要求1所述的变频器的控制方法，其特征在于，所述第一重量阈值和所述第二重量阈值的比值为k，且k的取值范围为(0,1)，所述第二重量阈值的数值等于所述目标重量的数值。

7.根据权利要求6所述的变频器的控制方法，其特征在于，所述k的取值为0.7。

8.根据权利要求1所述的变频器的控制方法，其特征在于，所述变频器实时获取待测物体重量的步骤之前，还包括：

对变频器进行校正，所述校正包括校零和标定。

9.一种变频器，用于控制灌装设备的电机转速，其特征在于，所述变频器包括称重模块、速度控制模块和重量调节模块，所述称重模块分别连接所述速度控制模块和所述重量调节模块，所述重量调节模块连接所述速度控制模块；

所述称重模块用于实时获取待测物体重量，并在电机停止工作后，持续获取所述待测物体重量，直到所述待测物体重量稳定；

所述速度控制模块用于根据所述待测物体重量控制所述灌装设备的电机转速，若所述待测物体重量小于所述预设的第一重量阈值，则控制所述电机以第一转速工作；若所述待测物体重量大于或等于所述预设的第一重量阈值且小于第二重量阈值，则随着所述待测物体重量的增加逐渐降低所述电机的转速；若所述待测物体重量等于所述第二重量阈值，则控制所述电机停止工作；

所述重量调节模块用于获取稳定的待测物体重量与目标重量之间的第一差值，根据所述第一差值得到重量调节值，并将所述第二重量阈值与所述重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值传输给所述速度控制模块。

10.根据权利要求9所述的变频器，其特征在于，还包括：

校正模块，连接所述称重模块，用于对所述称重模块行校正，所述校正包括校零和标定；

所述重量调节模块包括：

比较模块，用于获得所述稳定的待测物体重量与所述目标重量之间的第一差值；

PID控制模块，用于根据所述第一差值进行PID控制得到所述重量调节值，并将所述第二重量阈值与所述重量调节值之差作为下一次灌装的第二重量阈值传输给所述速度控制模块；

所述第一重量阈值和所述第二重量阈值的比值为k，且k的取值范围为(0,1)。