ES2219509T3

ES2219509T3 - Metodo para operar un controlador de la temperatura de un extrusor con reajuste de temperatura estable.

Info

Publication number: ES2219509T3
Application number: ES01910537T
Authority: ES
Inventors: Saulius Tomas Eiva
Original assignee: Davis Standard LLC
Current assignee: Davis Standard LLC
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: KR20020073584A; CA2399118C; MXPA02007772A; DK1254013T3; CN1226131C; JP2003522050A; WO2001058668A3; CN1416389A; WO2001058668A2; EP1254013A2; ATE267077T1; PT1254013E; AU3813201A; CA2399118A1; KR100865182B1; JP3799274B2; US6852257B2; CZ20022696A3; EP1254013B1; US20030030166A1

Abstract

Un método para controlar la temperatura de un extrusor que incluye: la detección de una velocidad del torno en curso para un torno extrusor (10) en un cilindro del extrusor (12), teniendo el mencionado cilindro del extrusor al menos unos medios de intercambio de calor (15); el indexado y almacenamiento de una pluralidad de velocidades del torno, en que cada una de la velocidades del torno almacenadas corresponde a un valor de reajuste de la temperatura; comparar la mencionada velocidad del torno en curso con cada una de las mencionadas velocidades del torno almacenadas; seleccionar una de las mencionadas velocidades del torno almacenadas, en el que la mencionada velocidad del torno seleccionada es un miembro de la mencionada pluralidad de las velocidades del torno almacenadas, teniendo un valor aritméticamente equivalente a la mencionada velocidad del torno en curso, en el que la mencionada etapa de seleccionar recupera el mencionado valor de reajuste de la temperatura correspondiente a lamencionada velocidad del torno seleccionada y almacenada; y generar una señal controladora de la salida de control hacia los mencionados medios de intercambio de calor, en el que la mencionada señal controladora de salida de control es sensible al mencionado valor de reajuste recuperado de la temperatura, caracterizado porque: se retarda una alarma de control durante un tiempo predeterminado al generar una señal controladora de salida de control hacia los medios de intercambio de calor, encontrándose a una capacidad máxima o próxima a la misma.

Description

Método para operar un controlador de la temperatura de un extrusor con reajuste de temperatura estable.

1. Campo de la invención Antecedentes de la invención

La invención está relacionada con un método para operar un controlador de temperatura de un extrusor con un reajuste de temperatura estable para un dispositivo de extrusión. Específicamente, la invención está relacionada con un método para operar un controlador de temperatura del extrusor para controlar la temperatura del material de extrusión fundido, en el que la alarma de control es retardada durante un periodo de tiempo predeterminado cuando se genere una señal controladora de salida de control a los medios de intercambio de calor para la capacidad máxima o próxima a la misma de un sistema extrusor.

2. Descripción de los antecedentes del arte

Los dispositivos de extrusión se han utilizado frecuentemente en las industrias de los plásticos y en otros tipos de industria para de forma continua poder fundir, mezclar, formar y solidificar plásticos u otros materiales en una forma deseada. Los dispositivos típicos de extrusión incluyen un torno giratorio alojado coaxialmente dentro de un cilindro calentado y con forma cilíndrica. El torno gira dentro del cilindro y presiona un material de extrusión tal como un plástico a través del cilindro. El material de extrusión es forzado a través de un troquel o abertura en el extremo del cilindro. Una caída de temperatura que tiene lugar cuando el material abandona el cilindro calentado, permite que el material se solidifique en una forma moldeada que está determinada por el perfil del troquel.

La temperatura del material de extrusión o plástico dentro del cilindro del extrusor tiene que estar controlada con el fin de que permanezca próxima a una temperatura deseada en todo lo posible. El cilindro del extrusor tiene que ser operado para que controle la temperatura del material de extrusión dentro del cilindro bajo una o más de tres condiciones. El cilindro del extrusor puede (1) añadir calor a un material, (2) extraer calor de un material, o (3) mantener el calor de un material. La tercera condición de mantener una temperatura de un material de extrusión cuando un extrusor está operado a una velocidad en la que el calor de fricción del material de extrusión se produce conforme el material es procesado en el cilindro del extrusor, y siendo aproximadamente igual a la pérdida de calor del cilindro del extrusor. Esta condición en que no existe ni ganancia ni pérdida de calor se conoce como condición "adiabática".

La mayoría de los dispositivos de extrusión tienen una pluralidad de zonas de intercambio de calor. La temperatura de cada zona de intercambio de calor puede estar controlada independientemente, de forma tal que uno o más zonas de intercambio de calor calienten el material que está siendo procesado mientras que las restantes zonas de intercambio de calor se encuentran en condición adiabática, o bien están enfriando el material de extrusión. Es común que se utilice una zona de intercambio de calor que sea próxima al extremo de un cilindro de extrusión para enfriar un material de extrusión antes de que el material sea extruído a través del troquel. Este procedimiento permite que el material de extrusión se solidifique rápidamente al salir del troquel. El cilindro del extrusor, típicamente, tiene ocho zonas de intercambio de calor, pero puede variar el número de zonas.

El dispositivo del extrusor puede controlar la temperatura de su cilindro extrusor con elementos de intercambio de calor. El cilindro del extrusor está rodeado por un armazón que contiene los elementos de intercambio de calor. Los elementos de intercambio de calor pueden ser (1) calefactores tales como calefactores resistivos, los cuales incrementan la temperatura del cilindro del extrusor y (2) tubos de enfriamiento para hacer circular agua o bien otro refrigerante con el fin de disminuir la temperatura del cilindro del extrusor. Pueden utilizarse elementos de intercambio de calor de tipo alternativo. Por ejemplo, la estructura de enfriamiento puede ser un armazón con aletas con un ventilador que haga circular aire por las aletas.

Los sensores de temperatura, tales como termopares, se encuentran situados en los cilindros del extrusor para la señalización de la temperatura en la posición del sensor. Se proporcionan usualmente dos termopares por cada zona del cilindro, y se encuentran eléctricamente aisladas entre sí. El primer termopar se conoce como el termopar "A" de la pareja y está situado en la superficie interna del cilindro del extrusor. El segundo termopar se conoce como el termopar "B" de la pareja, y está situado en el interior del armazón calefactor/enfriador. Cada zona del extrusor está provista de forma similar con una pareja de termopares, A y B, situada de forma similar. Un sistema extrusor refrigerado por aire tiene también el termopar B en el interior del armazón.

El controlador de temperatura del extrusor recibe señales de los sensores de temperatura. El controlador de temperatura del extrusor determina si la temperatura de una zona de intercambio de calor dada está demasiado fría o demasiado caliente y si fuera necesario señalizaría los elementos apropiados del intercambio de calor para incrementar o reducir el calor en la zona en particular regulada por dicho controlador.

El cilindro del extrusor y los elementos de intercambio de calor son disipadores térmicos, y por tanto provocan un retardo entre la señalización de instrucciones por el controlador de temperatura del extrusor para incrementar o reducir la temperatura de una zona. Por ejemplo, cuando el controlador de temperatura del extrusor da instrucciones a un elemento calefactor para que cese la aplicación de calor, la energía almacenada en el elemento calefactor continúa calentando dicha zona del cilindro del extrusor. Este calentamiento continuo provoca que la temperatura del cilindro del extrusor continúe elevándose en dicha zona. El retraso entre la emisión de una instrucción del controlador de temperatura del extrusor y la respuesta de los elementos de intercambio de calor provoca que la temperatura del cilindro del extrusor oscile en torno a la temperatura deseada.

La patente de los EE.UU. número 3866669 de Gardiner, y la patente de los EE.UU. número 3751014 de Waterloo, enfocan ambas el problema de las temperaturas oscilantes del cilindro del extrusor. En los sistemas descritos en las patentes de Gardiner y Waterloo, una primera sonda de temperatura o termopar proporciona una medida de temperatura "profunda" representativa de la temperatura del material de extrusión. Un segundo termopar se sitúa dentro del armazón que rodea el cilindro del extrusor, para proporcionar una medida de temperatura "superficial" representativa de la temperatura de los elementos de intercambio de calor. Las señales eléctricas de la pareja de termopares se combinan para proporcionar un valor promedio. El controlador de temperatura del extrusor monitoriza el valor promedio y activa selectivamente los elementos de calentamiento y enfriamiento para mantener el valor promedio a una temperatura que sea aproximadamente igual a un punto de ajuste representativo de la temperatura deseada para el material de extrusión.

El control de los elementos de intercambio de calor mediante un controlador de la temperatura del extrusor, que es sensible a un valor promedio de la temperatura en lugar de la temperatura en curso del material de extrusión que esté siendo procesado, reduciendo la temperatura y/o las oscilaciones de la señal de control. Un ejemplo de dicha oscilación de la temperatura tiene lugar durante las condiciones operacionales en las que un elemento de calentamiento resistivo aplica calor para incrementar la temperatura del cilindro del extrusor. Mientras que el elemento calefactor se encuentra activo, la medida de la temperatura superficial es más alta que la medida de la temperatura profunda. Esta diferencia de temperatura tiene lugar porque la sonda de la temperatura superficial está situada en la proximidad del elemento calefactor activado. En consecuencia, el valor promedio del controlador de la temperatura del extrusor es también mayor que la medida de la temperatura profunda o la temperatura en curso del material de extrusión. El valor promedio alcance el punto de ajuste de la temperatura mientras que la temperatura en curso del material de extrusión se encuentra todavía por debajo de la temperatura deseada. El controlador de la temperatura del extrusor desactiva el elemento calefactor después de que el valor promedio alcance el punto de ajuste de la temperatura, pero antes de que el material de extrusión alcance la temperatura deseada. El calor almacenado en el elemento calefactor continua elevando la temperatura del material de extrusión hacia la temperatura deseada. Dichas oscilaciones de la temperatura pueden tener lugar también durante las condiciones operacionales en las que la temperatura del material de extrusión se encuentra disminuyendo.

La desactivación de los elementos de intercambio de calor antes de que el material de extrusión alcance la temperatura deseada evita que la temperatura del material de extrusión pueda "sobredisparar" la temperatura deseada, lo cual podría provocar oscilaciones no deseadas de la temperatura. Esta ventaja se consigue a costa de una reducción en la precisión con la que pueda controlarse la temperatura del material de extrusión. Más específicamente, puesto que el controlador de la temperatura promedio de extrusión se desvía de la temperatura deseada, el controlador de la temperatura del extrusor puede no intentar ajustar la temperatura, incluso cuando la temperatura del material de extrusión permanezca por debajo de una temperatura elevada deseada o por encima de una temperatura de enfriamiento deseada.

La patente de nueva publicación de los EE.UU. número 31903 de Faillace describe un controlador de la temperatura del extrusor que anticipa los cambios de la temperatura en el cilindro del extrusor. Este sistema monitoriza un valor de la temperatura promedio para determinar el momento en que la temperatura no haya cambiado significativamente durante un periodo de tiempo especificado o cuando el sistema se haya "estabilizado". Una vez que el sistema se haya estabilizado, el controlador de la temperatura del extrusor examina la temperatura en curso del material de extrusión según lo indicado por la medida de temperatura profunda y compara la temperatura en curso con la temperatura deseada. Si la temperatura en curso es significativamente distinta de la temperatura deseada, este controlador de la temperatura del extrusor calcula y cambia el punto de ajuste de la temperatura, de forma que el valor promedio precise de un ajuste de la temperatura. Si la temperatura de extrusión en curso es, por ejemplo, demasiado baja, el controlador de Faillace de la temperatura del extrusor eleva el punto de ajuste por encima de la temperatura deseada. El valor promedio se encuentra entonces por debajo del punto de ajuste, lo cual provoca que el controlador de la temperatura del extrusor ajuste la temperatura hasta que el valor promedio sea aproximadamente igual al punto de ajuste de la temperatura.

Los cambios en la velocidad rotacional del torno del extrusor o "velocidad de torno" son normales en el inicio y en la parada de una línea de extrusión. No obstante, los cambios de la velocidad rotacional del torno provocan típicamente una variación de la carga térmica, lo cual es molesto en un proceso de extrusión. Un ejemplo de esta condición tiene lugar en los procesos de moldeado por insuflación de aire comprimido, en los que la pieza moldeada llega a bloquearse al salir del molde. Los sensores, que detectan la pieza bloqueada, paran rápidamente el sistema extrusor con el fin de evitar bloqueos adicionales y un daño potencial en el sistema de moldeo. El sistema extrusor durante la operación normal es un proceso de moldeado por insuflación de aire comprimido se desarrolla a una velocidad preajustada.

El controlador de la temperatura del extrusor de la patente de nueva publicación de Faillace en un proceso de moldeado por insuflación de aire comprimido resuelve un valor de reajuste para cada zona de intercambio de calor. El valor de reajuste es proporcional al desplazamiento de la temperatura para dicha zona de intercambio de calor, que es proporcional a la carga térmica para dicha zona de intercambio de calor. El controlador de temperatura del extrusor de Faillace resuelve un valor de reajuste para cada zona de intercambio de calor de forma individual.

Cuando un sistema extrusor para un proceso de moldeado por insuflación de aire comprimido, utilizando el controlador de la patente de nueva publicación de Faillace, se detiene debido a un bloqueo, se reinicia típicamente al cabo de unos pocos minutos. El tiempo mínimo en que una zona de intercambio de calor tiene que ser estable en el control o "tiempo mínimo de estabilidad de reajuste" es aproximadamente cuatro minutos. El tiempo real durante el cual la zona de intercambio de calor se recupera de un cambio en la carga, tal como en una condición de parada repentina, es aproximadamente de 10 a 12 minutos. En consecuencia, los medios de reajuste en el controlador de temperatura del extrusor de Faillace no pueden responder lo suficientemente rápido para compensar un cambio en la carga, el cual durará en un valor inferior de 10 a 12 minutos. El resultado de esta condición es que la zona de intercambio de calor está desplazada en la temperatura con un valor igual a la diferencia en la carga térmica a la velocidad del torno normal en comparación con la velocidad del torno en la parada. Adicionalmente, si el sistema extrusor permanece parado durante un periodo de tiempo que permita que el reajuste pueda actuar, tal como cuando se extrae la pieza bloqueada y el sistema extrusor retorna a una velocidad normal del torno operativo, el valor de reajuste de la temperatura de la zona de intercambio de calor incorrecto puede provocar un desplazamiento de la temperatura. Este desplazamiento de la temperatura permanece hasta que pueda resolverse un valor de reajuste, a la velocidad normal del torno, y que compensando la carga térmica a dicha velocidad del torno. Esta condición en un proceso de moldeado de por insuflación de aire comprimido provoca un cambio significativo en las características de la salida del material plástico fundido del sistema extrusor. Estos cambios provocan una variación en el peso de los productos moldeados por insuflación de aire comprimido Esta variación puede degradar la calidad del producto final, provocando variaciones en el grosor de la pared del producto. Estas variaciones en la calidad provocan residuos, falta de rendimiento y un costo indebido.

La patente de los EE.UU. número 5149193 de Faillace, expone un controlador de temperatura del extrusor que anticipa un punto de ajuste de control de la temperatura para una zona de intercambio de calor al producirse un cambio en la velocidad d el torno del sistema extrusor. Este controlador de la temperatura del extrusor ajusta el punto de ajuste de control, en respuesta a un cambio en la velocidad del torno, lo cual habilita al controlador para anticipar un cambio adverso en la temperatura del cilindro del extrusor, y en la temperatura del material de extrusión en el cilindro. El almacenamiento de una recogida de los puntos de ajuste de control previamente calculados para varias velocidades del torno permite que este controlador de la temperatura del extrusor pueda determinar el punto de ajuste de control apropiado de forma rápida mediante la recuperación de la memoria el punto de ajuste de control correspondiente a la velocidad del torno en curso o real. Los puntos de ajuste de control calculados previamente permiten al sistema extrusor evitar cambios significativos en la temperatura del material extrusor o de las fluctuaciones de la temperatura del cilindro, las cuales están asociadas a una búsqueda de un punto de ajuste de control para proporcionar la temperatura deseada del cilindro.

El controlador mejorado de la patente número 5149193 de Faillace permite la introducción para cada perfil de las "tablas de valores de reajuste" de las zonas de intercambio de calor. Con la selección del número del perfil, se seleccionan también las tablas de los valores de reajuste correspondientes. Así mismo, la capacidad de reajuste adaptativo de este controlador permite que pueda aplicarse el control de la temperatura profunda y superficial con el reajuste de la temperatura, a un proceso de extrusión de plástico, en donde la velocidad del torno del extrusor puede cambiar según una base continua o anticipada. Este controlador mantiene el control de la temperatura del cilindro, típicamente, dentro de 1ºF de estabilidad de la temperatura para todas las velocidades operativas del torno. La capacidad de reajuste adaptativo de este controlador mejora la producción de salida del material fundido de plástico de un sistema extrusor durante los cambios continuos o anticipados con la velocidad operativa del torno. Esta capacidad reduce significativamente el tiempo de estabilización del control de la temperatura de la zona de intercambio de calor después de producirse un cambio en la velocidad del torno, y mejora la calidad del producto durante el inicio y la parada de una línea de procesamiento por extrusión y reduciendo los desechos de material.

El controlador de temperatura del extrusor de la patente 5149193 de Faillace dispara una alarma de control cuando la salida de calentamiento alcanza el 100%. La alarma de control efectúa el reajuste del temporizador de estabilidad y no se calcula un nuevo reajuste durante el tiempo predeterminado de tres o cuatro minutos. Esta característica limita innecesariamente el sistema extrusor para que opere al 100% o próximo a dicho valor de su capacidad de calentamiento. Este controlador no "aprende" los nuevos valores de reajuste para las velocidades del torno, cuando sea estable la temperatura del cilindro del extrusor, y no borra las velocidades del torno almacenadas al detectar un cambio significativo del proceso.

La industria adolece de la falta de un método para operar un controlador de temperatura para un sistema extrusor con una capacidad de reajuste adaptativo y un controlador doble de temperatura de sensor, que permita que el sistema extrusor pueda operar a su capacidad máxima de calentamiento. Adicionalmente, la industria adolece de la falta de un método para operar un controlar que aprenda los nuevos valores de reajuste de las velocidades del torno, cuando la temperatura del cilindro del extrusor sea estable y/o que borre las velocidades del torno almacenadas cuando se detecte un cambio significativo en el proceso.

Sumario de la invención

La invención es un método para operar un controlador de la temperatura del extrusor. El método puede incluir la detección de una velocidad del torno de un torno extrusor en un cilindro del extrusor. El cilindro del extrusor tiene al menos unos medios de intercambio de calor. El método puede incluir el indexado y almacenamiento de una pluralidad de velocidades del torno. Cada una de las velocidades del torno almacenadas corresponde a un valor de reajuste de la temperatura. Se puede ejecutar la comparación de la velocidad en curso del torno con cada una de las velocidades del torno almacenadas. Puede tener lugar la selección de una de las velocidades del torno almacenadas. La velocidad del torno seleccionada es un miembro de la pluralidad de velocidades del torno almacenadas que tiene el valor más equivalente aritméticamente con la velocidad del torno en curso. La etapa de la selección recupera el valor de reajuste de la temperatura correspondiente a la velocidad del torno almacenada seleccionada. Puede tener lugar la generación de una señal del controlador de control de salida hacia los medios de intercambio de calor. La señal del controlador de salida de control es sensible al valor de reajuste recuperado de la temperatura. La invención incluye el retardo de una alarma de control durante un tiempo predeterminado al generar una señal del controlador de salida de control a los medios de intercambio de calor en su máxima capacidad o cercana a la misma.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista lateral en sección transversal de un cilindro de un extrusor que incluye un controlador de la temperatura del extrusor operado mediante el método de la invención.

La figura 2 es un diagrama de eventos de la operación de un controlador de la temperatura del extrusor operado mediante el método de la invención bajo las condiciones de la carga térmica.

La figura 3 es un diagrama de bloques de un controlador de temperatura del extrusor que incluye un controlador de reajuste adaptativo con medios para retardar una alarma de control durante un tiempo predeterminado operado mediante el método de la invención.

Descripción de la realización preferida

La invención incluye un método para operar un controlador de temperatura de un extrusor. El método incluye la detección de una velocidad en curso del torno de un torno extrusor en un cilindro del extrusor. El cilindro del extrusor tiene al menos unos medios de intercambio de calor. El método incluye el indexado y el almacenamiento de una pluralidad de velocidades del torno. Cada una de las velocidades del torno almacenadas corresponde a un valor de reajuste de la temperatura. Se ejecuta entonces la comparación de la velocidad en curso del torno con cada una de las velocidades del torno almacenadas. Tiene lugar entonces la selección de una de las velocidades del torno almacenadas. La velocidad del torno seleccionada es un miembro de la pluralidad de las velocidades del torno almacenadas que tiene un valor más próximo equivalente aritméticamente con la velocidad en curso del torno. La etapa de la selección recupera el valor de reajuste de la temperatura correspondiente a la velocidad seleccionada almacenada del torno. Tiene lugar la generación de una señal controladora de salida de control hacia los medios de intercambio de calor. La señal controladora de salida de control es sensible al valor de reajuste de la temperatura recuperada. La invención incluye además el retardo de una alarma de control durante un tiempo predeterminado al generar una señal controladora de salida de control hacia los medios de intercambio de calor para la máxima capacidad o cercana a la misma.

El término "valor de reajuste" para los fines de esta invención corresponde a la velocidad del torno y no a la temperatura del cilindro. El valor de reajuste está determinado para una velocidad estable del torno y está almacenado en el controlador de la temperatura del extrusor en asociación con un punto de ajuste de la temperatura. No existe entrada manual de un valor de reajuste en las realizaciones deseables de esta invención. Los valores de reajuste son cero o un valor resuelto. Típicamente, el valor de reajuste se resuelve para cada zona del cilindro del extrusor de acuerdo con la carga termodinámica en un sistema extrusor durante una fase operativa normal.

La invención incluye en forma deseable una etapa de determinación de la velocidad normal del torno. La etapa para determinar la velocidad en curso del torno puede ser ejecutada mediante unos medios electrónicos o electromecánicos para la detección de las revoluciones por unidad de tiempo del torno del extrusor. Unos medios adecuados para determinar la velocidad en curso del torno incluyen codificadores digitales comercialmente disponibles o bien tacómetros que están adaptados para proporcionar una señal de entrada de la velocidad del torno en curso para el controlador de temperatura del extrusor.

El controlador de temperatura del extrusor ejecuta la etapa de almacenamiento de una pluralidad de velocidades del torno. Los medios de almacenamiento tienen que almacenar las velocidades del torno en donde cada velocidad del torno almacenada corresponde a un valor de reajuste de la temperatura en curso para cada zona del cilindro del extrusor para cada velocidad del torno. Las velocidades del torno independientes con su valor de reajuste de la temperatura en curso correspondiente son introducidas mediante unos medios de entrada de la señal del valor de reajuste para la introducción de una señal de entrada del valor de reajuste de la temperatura, que es representativa de un valor deseado de reajuste de la temperatura en curso para cada velocidad del torno almacenada. Los medios para almacenar son, deseablemente, unos medios de almacenamiento electrónico. Los medios de almacenamiento adecuados son conocidos en el arte y puede ser adaptados para su utilización con esta invención por los técnicos especializados en el arte de esta invención.

El controlador de temperatura del extrusor lleva a cabo la etapa de comparar y seleccionar a partir de la pluralidad de las velocidades del torno almacenadas. Los medios de comparación y selección comparan la velocidad del torno en curso con cada miembro de la pluralidad de velocidades del torno almacenadas. Los medios para comparar y seleccionar seleccionan la velocidad del torno almacenada que sea la más equivalente a la velocidad del torno en curso. Si la diferencia entre una temperatura en curso para una zona de intercambio de calor y el valor de reajuste de la temperatura en curso para la velocidad del torno en curso seleccionada almacenada es significativa, el controlador de temperatura del extrusor seleccionará por defecto la velocidad del torno seleccionada y almacenada. El valor del reajuste de la temperatura del extrusor que corresponda a esta velocidad del torno por defecto y seleccionada se utilizará por el controlador de temperatura del extrusor para derivar un nuevo "valor de reajuste individual" de la temperatura para cada zona del cilindro del extrusor.

La invención ejecuta además la etapa de generar una señal controladora de la salida de control a los medios de intercambio de calor. Los medios para generar una señal controladora de salida de control incluyen unos medios para transmitir una señal controladora de salida de control hacia cada zona de intercambio de calor en el cilindro del extrusor de un sistema extrusor. Los medios para generar la señal controladora de salida de control son sensibles a la señal de salida del valor de reajuste de la temperatura almacenada, que corresponda a la velocidad del torno por defecto. Los medios para generar una señal controladora de salida de control incluyen unos medios para variar la señal controladora de salida de control en respuesta a un valor de reajuste revisado para cada zona de intercambio de calor. La señal controladora de salida de control opera los medios de intercambio de calor para cada zona de intercambio de calor. Los medios para generar una señal controladora de salida de control, típicamente, están programados para variar la señal controladora de salida de control hacia los medios de intercambio de calor, de forma tal que la temperatura en curso de una zona de intercambio de calor, la cual influye en la temperatura del material de extrusión, no se altere cuando el torno del extrusor cambie de velocidad. Numerosos otros factores, por ejemplo, la fricción de material de extrusión dentro de un cilindro de extrusión, y el tipo de material que se esta extruyendo, afectan a la temperatura en curso de un material de extrusión.

Las realizaciones más deseables de la invención incluyen sistemas de extrusor que tienen un controlador de la temperatura de reajuste adaptativo, operado por el método de esta invención utilizado en conjunción con al menos otro controlador de temperatura del extrusor, que continuamente monitoriza, compara y ajusta las temperaturas operativas del sistema del extrusor. Otros controladores de la temperatura del extrusor que continuamente monitorizan, comparan, y ajustan las temperaturas operativas del sistema extrusor, funcionan bien cuando el torno del extrusor está siendo operado a una velocidad constante. Tales controladores de temperatura del extrusor proporcionan sistemas extrusores con una capacidad adicional para almacenar y recuperar los valores de reajuste al producirse cambios en la velocidad. La flexibilidad operacional incrementada de un controlador de temperatura del extrusor que incluye el controlador de temperatura de reajuste adaptativo de la invención proporciona ventajas económicas mediante la reducción de la cantidad del material de extrusión de desecho, el cual se produce cuando la velocidad del torno cambia durante la operación. Estas ventajas económicas de dicho "controlador doble de temperatura del extrusor" se llevan a cabo especialmente con procesos que tienen cambios de la velocidad del torno continuos o anticipados. La etapa de retardar una alarma de control de un controlador de temperatura del extrusor operado por el método de la invención mejora también la flexibilidad operacional, permitiendo al sistema extrusor el poder utilizar su capacidad de diseño para operar los medios de intercambio de calor en su capacidad máxima o cercana a la misma.

El controlador doble de temperatura del extrusor operado mediante la realización preferida de la invención mantiene un control de la temperatura estable y preciso de las zonas del cilindro extrusor, incluso durante las transiciones continuas o anticipadas de la velocidad del torno. La realización preferida de la invención es una mejora del método para operar un controlador según lo descrito en la patente de los EE.UU. número 5149193 de Faillace.

Un sistema extrusor que incorpora un controlador de la temperatura del extrusor operado por el método de la invención tiene un cilindro con un eje y al menos una zona de intercambio de calor a lo largo del eje. El sistema extrusor tiene un torno dentro del cilindro y un armazón que rodea el cilindro. La "zona de intercambio de calor" es una parte del cilindro y una parte correspondiente del armazón en donde la temperatura puede ser controlada por medios de intercambio de calor. Los medios de intercambio de calor están provistos para cada zona de intercambio de calor. Los medios de intercambio de calor incluyen los elementos de intercambio de calor para intercambiar el calor en cada zona de intercambio de calor. Los elementos de intercambio de calor tienen unos medios de alimentación eléctrica de intercambio de calor.

El sistema extrusor operado por esta invención puede incluir una etapa para determinar una velocidad en curso del torno. Los medios para determinar la velocidad en curso del torno incluyen medios para detectar la velocidad en curso del torno, y medios para generar una señal de entrada de la velocidad del torno en curso para el controlador de la temperatura del extrusor. El sistema extrusor tiene unos medios de entrada de la señal del valor de reajuste de la temperatura, para introducir la señal del valor de reajuste de la temperatura representativa de un valor de reajuste de la temperatura del cilindro deseada, para cada miembro de una pluralidad de velocidades del torno seleccionadas y almacenadas. El sistema extrusor tiene medios de almacenamiento para almacenar independientemente cada señal del valor de reajuste de la temperatura. El sistema extrusor tiene medios para comparar y seleccionar, el cual compara la velocidad en curso del torno con cada una de la pluralidad de velocidades del torno almacenadas, y selecciona una velocidad del torno por defecto a partir de la pluralidad de velocidades del torno almacenadas. La velocidad del torno por defecto tiene una desviación menor con respecto a la velocidad en curso del torno que cualquier otro miembro de las velocidades del torno comparadas y almacenadas. La selección de la velocidad del torno por defecto determina la señal de valor de reajuste de la temperatura que se recupera por el controlador de temperatura del extrusor de la invención.

El sistema extrusor puede ejecutar también la etapa de generar la señal controladora de salida de control. Unos medios de generación según se han descrito anteriormente son sensibles a la señal del valor de reajuste de la temperatura almacenada. Los medios para generar son deseablemente un "controlador de salida", y son sensibles al valor de reajuste de la temperatura almacenada para la velocidad del torno por defecto. Los medios de generación incluyen unos medios para variar la señal controladora de salida de control para cada zona de intercambio de calor. Los medios para variar se accionan cuando los medios para comparar y seleccionar se accionan debido a la existencia de una desviación significativa entre la velocidad del torno en curso y la velocidad del torno seleccionada. El punto de ajuste de control del valor de reajuste de la temperatura controla los medios de alimentación eléctrica de intercambio de calor para zona de intercambio de calor, para proporcionar una temperatura en cada zona de intercambio de calor.

La figura 1 muestra una parte del cilindro de un sistema extrusor 1 que tiene dos controladores 22 de la temperatura de reajuste adaptativo operados por la invención. El sistema extrusor 1 contiene un accionamiento o torno del extrusor 10 alojado dentro de un cilindro del extrusor 12. La rotación del torno extrusor 10 presiona el material de extrusión fundido, tal como plástico, a lo largo del eje del cilindro extrusor 12. El cilindro extrusor 12 incluye al menos una zona y deseablemente una pluralidad de zonas de intercambio de calor 14. Cada zona de intercambio de calor 14 contiene un elemento de intercambio de calor 15 para calentar o enfriar el cilindro extrusor 12. El elemento de intercambio de calor 15 comprende, por ejemplo, los elementos resistivos 18 para incrementar la temperatura de una zona de intercambio de calor 14 y los tubos 20 para hacer circular agua o bien otro refrigerante alrededor de la zona de intercambio de calor 14, con el fin de disminuir la temperatura de la zona de intercambio de calor 14. Un codificador digital 16 determina la velocidad en curso del torno y proporciona una señal de entrada de la velocidad del torno 17 al controlador de temperatura 22 de reajuste adaptativo. Los paneles que tienen teclados para la entrada de las señales de control y una pantalla (no mostrada) son conocidos en el arte y pueden ser suministrados tal como se describe en la patente de nueva publicación de Faillace que se mencionó anteriormente.

Cada controlador 22 de temperatura de reajuste adaptativo, deseablemente, está dedicado a un elemento de intercambio de calor 15. El elemento de intercambio de calor 15 de una zona única de intercambio de calor 14 está regulado por el controlador de temperatura 22 de reajuste adaptativo, en respuesta a un par de medidas de temperatura tomadas en la zona de intercambio de calor 14. El sensor de temperatura profunda o termopar "A" 24 está situado cerca de la superficie interna 28 del cilindro extrusor 12, y deseablemente hace contacto con un revestimiento 3 para proporcionar una señal T_{d} de la temperatura profunda, representativa de la temperatura profunda dentro del cilindro extrusor 12. El sensor de temperatura superficial o termopar "B" 26 está situado en el elemento de intercambio de calor 15, para proporcionar una señal T_{s} de la temperatura superficial, representativa de la temperatura en el elemento de intercambio de calor 15, el cual es la fuente de la energía térmica o de enfriamiento.

La figura 2 proporciona una relación gráfica entre los distintos parámetros que existen durante la operación del sistema extrusor 1 por medio de la invención. Este diagrama de "eventos" describe la función de un controlador de temperatura de doble sensor bajo las condiciones de la carga térmica. El controlador de temperatura de doble sensor tiene la "función de reajuste adaptativo". La operación del sistema extrusor 1, representada por la figura 2, es para una condición en la que la zona de intercambio de calor 14 se encuentre en una condición de carga de calentamiento o en la adición de calor a un material de extrusión. El sistema extrusor 1 puede ser utilizado también en una condición de carga de enfriamiento o para enfriar un material de extrusión que está pasando a través del cilindro del extrusor 12.

La figura 2 representa un gráfico en el que un único eje X representa el tiempo que se inicia en el instante t_{o}. Las tres curvas por encima del eje x o "línea de tiempos" representa la temperatura del termopar superficial o termopar "B", el valor del punto de ajuste de control, y la temperatura del termopar profundo o termopar "A". Las doce curvas por debajo del eje x o línea de tiempos representan las funciones simultáneas para otros valores del eje y. Estos otros valores del eje y son: /1) el error de la suma de control "E"; (2) error "A" o diferencia entre la temperatura del punto de ajuste y la temperatura del termopar "A" o termopar profundo; (3) velocidad del torno en curso "S_{d}"; (4) porcentaje del calefactor en el tiempo; (5) reajuste; (6) reajuste habilitado; (7) alarma en curso en la que el error en curso es, por ejemplo, mayor que 0,1ºF (0,06ºCelsius) (los grados Fahrenheit y Celsius se simbolizan de ahora en adelante como "ºF" o "ºC", respectivamente); (8) alarma de control, en la que (K_{1}A + K_{2}B) / (K_{1} + K_{2}) > banda proporcional (típicamente 6ºF para calentamiento) durante una periodo de tiempo significativo (típicamente 60 segundos); (9) limite del reajuste; (10) tiempo limitado de la estabilidad del reajuste; (11) cambio de la velocidad del torno; (12) velocidad estable del torno; y (13) evento de disparo del reajuste.

Cuando el sistema del extrusor 1 se activa primeramente o se "enciende" en el instante t_{o}, un controlador del punto de ajuste de la temperatura ajusta el punto de control T_{cp} a un valor que es igual a la temperatura deseada del punto de ajuste de la zona de intercambio de calor que esté seleccionada por el operador. Un controlador del error promedio evalúa las señales de control del intercambio de calor "H" y "C" según sea necesario para calentar o enfriar una zona de intercambio de calor. La señal "H" de control de intercambio de calor activa el elemento de intercambio de calor 15 para incrementar o reducir la temperatura en la zona 12 de intercambio de calor. La figura 2, entre el instante t_{o} y el instante t_{4} ilustra una condición en la que (1) los elementos de calentamiento resistivos 18 están suministrando calor y (2) surgen rápidamente la señal de temperatura profunda T_{d} y la señal de temperatura superficial T_{s}.

El controlador de temperatura de reajuste adaptativo 22 continua evaluando la señal de control de intercambio de calor "H" hasta el instante t_{2} en que la señal "E" de error de la suma de control haya alcanzado aproximadamente el valor de cero. La señal "H" de control del intercambio de calor termina en el instante t_{2}, y la señal T_{s} de la temperatura superficial cesa en su elevación, y comienza a caer conforme los elementos de calentamiento resistivos 18 se enfrían. El calor residual almacenado en el elemento de intercambio de calor 15 continua calentando el cilindro del extrusor 12. La señal de temperatura profunda T_{d} continua elevándose hasta el instante t_{3}, en que se estabilizan las temperaturas profunda y superficial.

La figura 2 muestra el sistema extrusor 1 conforme se estabiliza en el instante t_{4}, y conforme tenga una señal "A" de error en curso superior a 0,1ºF (0,06ºC). El valor de la sensibilidad del error en curso puede ser seleccionado por el fabricante o el programador del controlador de la temperatura del extrusor. Una sensibilidad del error en curso se encuentra, típicamente, entre 0,05ºF y 1ºF (aproximadamente 0,03ºC y 0,6ºC). La figura 2 ilustra la operación de un controlador 22 de temperatura de reajuste adaptativo de la realización preferida de la invención, en el que una función de "reajuste normal" puede tener lugar o bien producirse un "reajuste adaptativo", debido a un cambio de la velocidad del torno. Las curvas de la figura 2 representadas por una línea de trazo continuo tienen lugar con un controlador de temperatura de reajuste normal. Las curvas representadas por una línea de trazos tienen lugar con un controlador de temperatura de reajuste adaptativo.

Puede introducirse un punto de ajuste T_{D} por el operador. El punto de ajuste T_{D} es representativo de la temperatura deseada para la zona del cilindro del extrusor. El primer reajuste normal resuelto por el controlador 22 de la temperatura de reajuste adaptativo tiene lugar en la figura 2 en el instante t_{4}. El controlador de temperatura de reajuste normal resuelve un nuevo valor para el punto de ajuste T_{cp} de control, el cual incrementa el "porcentaje del calefactor en el tiempo" del elemento de intercambio de calor 15.

La curva del termopar profundo o termopar "A" disminuye entre el instante t_{7} y el instante t_{10} debido a un cambio de la velocidad del torno. La realización preferida de esta invención añade un retardo adicional de cuatro minutos para la selección del operador de un tiempo de estabilización de reajuste de tres o cuatro minutos. En consecuencia, siete ú otro minutos separan el instante t_{7} y el instante t_{10}. Un incremento en la velocidad del torno provoca una carga térmica o un requisito para incrementar el calor aplicado por el elemento de intercambio de calor 15. La temperatura del termopar profundo o termopar "A" disminuye normalmente en esta condición hasta que tiene lugar un reajuste normal en el instante t_{10}.

La curva del reajuste ilustra los reajustes normales y adaptativos para controlar un sistema extrusor. Un primer reajuste "normal" activo se produce en el instante t_{4}. La línea de trazo lleno del valor de reajuste muestra dos reajustes normales con la primera presencia en el instante t_{10} y la segunda presencia en el instante t_{15}. Las líneas de trazos para la función de reajuste representan una presencia del "reajuste adaptativo" según se suministra por el controlador de reajuste adaptativo (descrito más adelante). La curva ilustra dos reajustes adaptativos con la primer presencia en el instante t_{7} y la segunda presencia en el instante t_{12}.

El controlador de reajuste adaptativo operado por el método de la invención anticipa el valor de reajuste en el instante t_{7} según está representado por la línea de trazos para el reajuste. Esta anticipación del valor de reajuste cambia el punto de ajuste de control en el instante t_{7} según está representado por la línea de trazos para este valor. Los cambios en el punto de ajuste de control actúan en el "calefactor de porcentaje en el tiempo" en el instante t_{7}, según se representa mediante la línea de trazos de este valor de reajuste. La actuación del calefactor de porcentaje en el tiempo mantiene una temperatura constante en la zona de intercambio de calor 14 según está representado por la línea de trazos del termopar profundo o termopar "A". El mantenimiento de la temperatura elimina con eficacia la variación en el error en curso "A". El error en curso "A" es el valor del punto de ajuste menos el valor de la temperatura profunda T_{d}.

El reajuste adaptativo proporciona unos resultados deseables y no esperados de anticipar un requisito para alterar el punto de ajuste de control, y por tanto elimina realmente una fluctuación en la temperatura en el termopar profundo o termopar "A". El controlador de reajuste adaptativo anticipa y cambia la energía a los medios de intercambio de calor de un sistema extrusor. Este cambio se ejecuta con el fin de desplazar un cambio en la carga termodinámica debida a un cambio estable en la velocidad del torno de dicho sistema extrusor.

El calefactor, en un sistema extrusor para el procesamiento de material de plástico, opera típicamente con al menos algún calefactor de porcentaje en el tiempo, en tanto que el sistema extrusor se encuentre en operación o bajo una carga. El mantenimiento de una temperatura constante dentro de un sistema extrusor bajo una carga es indicativo de que el sistema extrusor no puede obtener una "ganancia infinita" o un error promedio de cero. Por esta razón, un sistema extrusor que esté operando, por ejemplo, a 300ºF (aproximadamente 150ºC) tiene una temperatura de desplazamiento que proporciona al menos algún calefactor de porcentaje en el tiempo para mantener la temperatura de 300ºF (aproximadamente 150ºC). Un sistema extrusor teóricamente perfecto tiene un error promedio y para una temperatura de 300ºF (aproximadamente 150ºC) el calefactor tiene un porcentaje cero en el tiempo cuando el sistema extrusor se encuentra en una condición de carga estable. El error de la suma de control "E" es, por tanto, directamente proporcional a la carga en el sistema extrusor.

El calefactor de porcentaje en el tiempo está derivado del error de la suma de control. El error de la suma de control "E" nunca es cero en la operación en curso de un sistema extrusor, a menos que el sistema extrusor no tenga carga. El error de la suma de control "E" se deriva de dos errores "A" y "B". Los dos errores "A" y "B" se derivan del valor del punto de ajuste de control. El error "A" es el valor del punto de ajuste de control T_{cp} menos el valor de la temperatura profunda T_{d}. El error "B" es el valor del punto de ajuste de control T_{cp} menos el valor de la temperatura superficial
T_{s}.

El controlador de reajuste adaptativo 38 operado por el método de esta invención inicia un nuevo valor para el error de la suma de control "E", según se representa por las líneas de trazos de la curva que comienza en el instante t_{7} y en el instante t_{12}. Este ajuste en el error de la suma de control "E" es actuado mediante un cambio estable en la velocidad del torno. El ajuste en el error de la suma de control "E" evita un cambio en la curva o valor del error en curso "A" según se representa por la línea de trazos para este valor. La falta de cambio en el valor del error en curso "A" indica que la temperatura en el termopar profundo o termopar "A" no ha cambiado.

El controlador de la temperatura extrusor operado por el método de la invención proporciona deseablemente funciones de control lógicas de protección, para permitir al sistema extrusor que se estabilice después de un reajuste. Este control funciona para permitir que el sistema extrusor tenga tiempo suficiente, tal como tres minutos, para estabilizarse dentro de una variación de temperatura deseada, tal como 0,1ºF (0,06ºC). El controlador operado por esta invención impone un periodo adicional de cuatro minutos o un retardo de tiempo comparable si el controlador de la temperatura de reajuste adaptativo envía un valor de reajuste almacenado al controlador de temperatura de sensor doble. Estas funciones de control evitan que tengan lugar reajustes no deseables e innecesarios. Un ejemplo de dicha función de control se suministra mediante un tiempo de estabilidad de reajuste. Otra función de control permite al sistema extrusor el poder "escalar" una velocidad sin actuar un nuevo valor de reajuste hasta que se obtenga la velocidad operativa. El sistema extrusor puede incluir otras funciones de control o etapas operativas para terminar su operación cuando exista una condición operativa que pueda dañar el sistema extrusor. Estas funciones pueden incluir las funciones de la alarma y la bandera de control, según se describe en la patente de nueva publicación de Faillace y que están representadas en la figura 2.

La figura 3 muestra un controlador 22 de temperatura de reajuste adaptativo operado por la realización preferida de la invención. El controlador 22 de temperatura de reajuste adaptativo operado por el método de la invención es una mejora sobre los métodos conocidos en el arte del controlador de temperatura del extrusor, y que se han descrito anteriormente para la patente de nueva publicación de Faillace y la patente 5149193 de Faillace. El controlador de reajuste adaptativo 38 ajusta el valor de reajuste R_{n} y el punto de ajuste de control T_{cp} al producirse un cambio en la velocidad del torno. Este ajuste de la velocidad del torno anticipa cualquier cambio significativo en la temperatura del cilindro al producirse un cambio en la velocidad del torno. El controlador de reajuste adaptativo 38 puede ser utilizado con un controlador de temperatura del extrusor de un solo sensor.

El sensor de velocidad del torno o tacómetro 16 proporciona al controlador de reajuste adaptativo 38 una señal de la velocidad del torno S_{a} de tipo analógica, representativa de la velocidad en curso del torno del extrusor 10. La realización de esta figura muestra los medios de accionamiento 9 del torno del extrusor. La memoria temporal 110 de escalación recibe la señal analógica S_{a} de la velocidad del torno y genera una señal correspondiente S_{c} de la velocidad del torno. La señal correspondiente S_{c} de la velocidad del torno es escalada para que se encuentre dentro del rango de entrada de un convertidor analógico-digital (A/D) 112. El convertidor analógico-digital 112 convierte la señal correspondiente S_{c} de la velocidad del torno a una señal digital S_{d} de la velocidad del torno, la cual es representativa de la velocidad del torno. Pueden utilizarse unos medios de entrada alternativos digitales de la velocidad con un contador temporizador. La correspondiente señal de la velocidad del torno se envía a unos medios de reloj, lógica, indexado, y almacenamiento de reajustes 114.

La figura 3 ilustra un sensor de velocidad opcional o codificador digital 16a. La entrada de la velocidad del codificador digital 16a es procesada por un contador temporizador 116. La señal resultante digital de la velocidad del torno S_{d} es enviada a los medios de reloj, lógica, indexado, y almacenamiento de reajustes 114.

El controlador de reajuste adaptativo 38 selecciona un valor de reajuste para cualquier velocidad operativa dada del torno. El valor de reajuste R_{n}, una vez que esté resuelto, es almacenado en, en una dirección determinada por la señal digital S_{d} de la velocidad del torno. Los medios de reloj, lógica, indexado, y almacenamiento de reajustes 114 proporcionan señales de control lógicas que incluyen una señal estable de la velocidad y una señal del cambio de velocidad a una primera puerta AND 39. El conmutador 48 permite que un valor de reajuste pueda ser almacenado y recuperado. El conmutador 48 es seleccionable por el operador y proporciona una señal de reajuste adaptativo a la primera puerta AND 39. La primera puerta AND 39 es enviada a una puerta OR 46. La puerta OR 46 proporciona una señal al conmutador de reajuste 41a y b.

Los medios de reloj, lógica, indexado, y almacenamiento de reajustes y de otros subcomponentes que son necesarios para operar la realización preferida de la invención, se suministran mediante componentes electrónicos disponibles comercialmente. El nivel de especialización dentro del arte de programación de los componentes electrónicos es suficiente para programar unos medios de reloj, lógica, indexado y de almacenamiento de reajustes, para proporcionar (i) unos medios para indexar y almacenar una pluralidad de velocidades del torno, e (ii) unos medios para comparar, sincronizar en el tiempo, y seleccionar, a través de circuitos electrónicos o de otro tipo, según se precise por la invención. Se proporcionan unos medios de reloj, lógica, indexado y de almacenamiento de reajustes mediante un microprocesador disponible comercialmente debidamente programado. El circuito de lógica es necesario para determinar la existencia o no existencia de los distintos parámetros de comparación y de sincronización en el tiempo, tales como el cumplimiento de la condición de "velocidad estable".

Los medios de reloj, lógica, indexado y de almacenamiento de reajustes 114 de este controlador mejorado de temperatura de reajustes adaptativos 22 tiene múltiples posiciones de almacenamiento de las velocidades del torno. La realización preferida utiliza al menos 11 posiciones de almacenamiento de las velocidades del torno. El circuito lógico utilizado por la realización preferida incluye también la programación para borrar los valores almacenados cuando se detecten cambios significativos en el proceso.

El controlador de reajustes adaptativos 38 utilizado por la realización preferida de la invención incluye un circuito lógico opcional 210. El circuito lógico 210 está disponible comercialmente y puede separarse de los medios de reloj, lógica, indexado y de almacenamiento de reajustes 114, o bien ser incorporados en el circuito de los medios de reloj, lógica, indexado y de almacenamiento de reajustes 114. El circuito lógico 210 está programado para que "aprenda" los valores de reajuste de las velocidades del torno cuando sea estable la temperatura. El circuito lógico 210, por tanto, permite que el controlador de temperatura de reajustes adaptativos 22 para añadir o redefinir valores de reajustes que no se disparen por un controlador de temperatura de doble sensor. El nivel de la especialización técnica dentro del arte de la programación de componentes electrónicos es suficiente para programar el circuito lógico 210 para esta
función.

El controlador de temperatura de reajustes adaptativos 22 utilizado por la realización preferida de la invención tiene un controlador de temperatura 121 de doble sensor, tal como el controlador de temperatura de extrusor de la patente 5149193 de Faillace. El controlador de temperatura de sensor doble 121 monitoriza señales de control lógicas que incluye una señal de habilitación de reajuste, una señal de desactivación del reajuste límite, una señal de alarma en curso, una señal de tiempo limitado de estabilidad, y una señal de "negación" de alarma de control. La señal de habilitación de reajuste y la señal de "negación" de reajuste límite son suministradas a una segunda puerta AND 47. La segunda puerta AND 47 proporciona una señal a la primera puerta AND 39 y a una tercera puerta AND 45. La señal de alarma en curso, la señal de tiempo limitado de estabilidad, y la señal de desactivación de alarmas de control, se suministran a la tercera puerta AND 45. La señal de la tercera puerta AND 45 es enviada también a la puerta OR 46.

El controlador de temperatura de doble sensor 121 utilizado por esta invención proporciona un control mejorado de la temperatura en parte a través de criterios programados para la tercera puerta AND 45. Estos criterios para la realización preferida de la invención define una alarma en curso, con más o menos 0,1ºF (0,06ºC). Estos criterios de la alarma en curso permiten que la temperatura en curso coincida con más precisión con el punto de ajuste de la temperatura para la zona de intercambio de calor. Los criterios de la realización preferida de la invención permiten que la alarma de control dispare un valor de reajuste cuando el controlador de temperatura 22 de reajustes adaptativos genere una señal controladora de salida de control a los medios de intercambio de calor en su capacidad máxima o próxima a la misma durante un minuto. Estos criterios permiten que el sistema extrusor opere en su capacidad máxima o próxima a la misma.

La puerta OR 46 proporciona una señal de disparo de eventos a través de un dispositivo de señalización de un multivibrador de "un disparo" 50, para la reposición de un conmutador 41a y b. Un temporizador de retardo 220 retarda el disparo de un nuevo valor de reajuste si el controlador de reajuste adaptativo 38 aplica un valor de reajuste almacenado al controlador de temperatura de sensor doble 121. El temporizador de retardo 220 retarda los criterios para disparar un valor de reajuste a partir del controlador de temperatura de doble sensor 121 para el tiempo seleccionado. El tiempo seleccionado para el retardo en la realización preferida de la invención es de cuatro minutos. El temporizador de retardo 220 evita la oscilación en la temperatura en curso.

El conmutador de reajuste 41a y b introduce el error en curso "A" en los medios de reloj, lógica, indexado y almacenamiento de reajustes 114, y tiene unos medios de almacenamiento de valores de reajuste 52 tal como están indicados. Los medios de almacenamiento de los valores de reajuste 52 señalizan el circuito lógico 210. El controlador de temperatura de doble sensor 121, cuando está estabilizado, proporciona el valor de reajuste T_{n}. El error en curso "A" se suministra a un controlador de reajuste adaptativo 38 cuando el conmutador de reajuste 41a y b recibe un disparo de reajuste.

El disparo de reajuste se produce en una de tres condiciones. La primera condición es el "reajuste adaptativo" y tiene lugar cuando (1) se ha estabilizado o cambiado la nueva velocidad del torno, (2) existe un cambio de la velocidad, (3) se habilita el reajuste, y (4) se habilita el reajuste adaptativo. La segunda condición es el "reajuste adaptativo estable", y tiene lugar cuando (1) la velocidad del torno es estable, (2) el cambio de velocidad estable se mantiene durante un tiempo seleccionado (preferiblemente un minuto), (3) el dispositivo no ha alcanzado un límite del reajuste y se mantiene el límite del reajuste durante un tiempo seleccionado (deseablemente un minuto), (4) se habilita el reajuste, y (5) se habilita el reajuste adaptativo. La tercera condición es el "reajuste normal", y tiene lugar cuando (1) se habilita el reajuste, (2) el dispositivo no ha alcanzado un límite del reajuste y se mantiene el limite del reajuste durante un tiempo seleccionado (deseablemente un minuto), (3) existe una alarma en curso, (4) el dispositivo no ha alcanzado un límite de la temperatura, (5) el tiempo de estabilidad concluido, y (6) no existe alarma de control.

El controlador de temperatura de doble sensor 121 utilizado por la realización preferida de la invención tiene un primer comparador 40, un segundo comparador 42, un tercer comparador 43, un cuarto comparador 44, y un quinto comparador 51. El primer comparador 40 suma algebraicamente el valor del reajuste y el valor de la temperatura profunda T_{d}, para derivar el error en curso "A", el cual se suministra al conmutador de reajuste 41a.

Cuando el valor del reajuste es evaluado por los medios de reloj, lógica, indexado y almacenamiento de reajustes 114, un segundo comparador o controlador del punto de ajuste de control 42 ajusta el punto de ajuste de control T_{cp} en el instante de "disparo de reajuste". En el "encendido" el punto de ajuste de control se fija para que sea igual al punto de ajuste. El controlador del punto de ajuste de control 41 efectúa la evaluación del punto de ajuste de control T_{cp}, y proporciona la señal al tercer comparador 43 y al cuarto comparador 44. El controlador de temperatura de doble sensor 121 ejecuta una suma algebraica mediante el tercer comparador 43, para calcular una señal del error "A". El tercer comparador 43 impone la señal de error "A" al quinto comparador 51. El cuarto comparador 44 compara la temperatura de superficie T_{s} con el punto de ajuste de control T_{cp} y deriva la señal de error "B". El error "B" se suministra también al quinto comparador 51.

El controlador de reajustes adaptativos 38 suministra al controlador del punto de ajuste 42 de control el valor de reajuste R_{v}, indicando la magnitud en la que tiene que ajustarse el punto de ajuste de control. La magnitud del valor de reajuste R_{v} es escalado por el controlador del punto de ajuste de control 42, con un modulo aritmético de un valor de reajuste a escala R_{n} de acuerdo con la siguiente ecuación (1).

(1)R_{n} = r_{g} \ x \ R_{v}

en donde r_{g} es la ganancia de reajuste constante. Típicamente, la ganancia de reajuste r_{g} se fija con el valor de "1". El nuevo valor de reajuste a escala R_{n} es suministrado al controlador del punto de ajuste de control 42. El controlador del punto de ajuste de control 42 ejecuta entonces una suma algebraica del valor de reajuste a escala R_{n} con el punto de ajuste de control T_{cp}, para actualizar el punto de ajuste de control T_{cp}' en el instante del disparo de reajuste de acuerdo con la ecuación siguiente (2).

(2)T_{cp}' = R_{n}\ + \ T_{cp}

El controlador de temperatura de doble sensor 121 permanece estable con un error real inferior a 0,1ºF (0,06ºC), una vez que el controlador de temperatura de reajuste adaptativo 22 haya resuelto un valor de reajuste a escala R_{n}. No obstante, un cambio significativo en la carga térmica del sistema de extrusión provoca un cambio en la temperatura T_{d} profunda de la zona de intercambio de calor. El controlador de temperatura de doble sensor 121 llega a ser inestable conforme busca la corrección de los cambios de la temperatura profunda T_{d} de la zona de intercambio de calor. El controlador de temperatura de reajuste adaptativo 22 incluye un controlador de temperatura de doble sensor 121 para generar las señales "H" y "C" de control de salida para calentar y para enfriar, para activar selectivamente el elemento de intercambio de calor 15. El tercer y cuarto comparadores 43 y 44 generan, respectivamente, las señales de error "A" y "B", que representan la diferencia entre rl punto de ajuste de control T_{cp} y las señales de temperatura T_{d} y T_{s}, respectivamente. Un módulo aritmético en el cuarto comparador 51 calcula un error de suma de control E, de acuerdo con la siguiente ecuación (3).

(3)E = (K_{1}A \ + \ K_{2}B) / (K_{1} \ + \ K_{2})

en donde K_{1} y K_{2} son constantes seleccionadas para proporcionar un nivel de ponderación apropiado a cada señal de error "A" y "B". En respuesta al error de la suma de control "E", el excitador o controlador de intercambio de calor 36 ajusta las señales de salida de control "H" y "C", para activar selectivamente los elementos de calentamiento resistivos 18 o el sistema de enfriamiento de fluido (no mostrado), que proporciona un flujo de refrigerante a través de los tubos 20 del elemento de intercambio de calor 15, hasta que se minimice el error de la suma de control "E".

El recorrido lógico del controlador de temperatura de reajuste adaptativo 22 tiene los medios de reloj, lógica, indexado y almacenamiento de reajustes 114 que monitorizan la señal digital de velocidad S_{d}, para determinar el momento en que tenga lugar un cambio en la velocidad del torno. Cuando cambie la señal digital de la velocidad S_{d}, los medios de reloj, lógica, indexado y almacenamiento de reajustes 114 seleccionan el valor de reajuste almacenado y señalizan el controlador de temperatura de doble sensor 121. El controlador de temperatura de doble sensor 121 recalcula entonces el punto de ajuste de control T_{cp} utilizando la anterior ecuación 2.

La puerta AND 39 determina el instante en que el controlador de temperatura de doble sensor 121 se ha estabilizado con el nuevo valor de reajuste. Una vez que el controlador de temperatura de doble sensor 121 se haya estabilizado, la puerta AND 39 recibe las señales de los criterios de reajuste definidos anteriormente. El valor de reajuste R_{v} se almacena en la tabla de los medios de reloj, lógica, indexado y almacenamiento de reajustes 114 en una entrada correspondiente a la velocidad del torno operativa en curso indicada por la señal digital de velocidad S_{s}.

El método inventado para operar el controlador de temperatura del extrusor de la figura 3 aplica los controles de temperatura profunda y superficial en los reajustes de la temperatura para los procesos de cambios térmicos continuos. La invención proporciona unos medios de anticipación de los cambios de la carga térmica debidos a los cambios de la velocidad del torno. La invención aplica un valor de reajuste de la temperatura en cada zona de intercambio de calor 14, basándose en las velocidades específicas de operación del extrusor, o un "reajuste adaptativo" por adelantado de la detección en curso del cambio de la carga térmica. El reajuste adaptativo resuelve o "aprende" un valor de reajuste para cada zona de intercambio de calor 14 para todas las velocidades operativas normales del torno. Conforme se altera la velocidad del torno del extrusor, el reajuste adaptativo aplica o "recuerda" el último valor del reajuste de la temperatura que haya aprendido para cada zona de intercambio de calor 14, mediante un cálculo de reajuste previo para dicha zona de intercambio de dicha velocidad dada del torno. Esta función se suministra por los medios de comparación y selección, durante la operación de un sistema extrusor que (i) corresponda a un valor de reajuste de la temperatura operativa estabilizada para cada una de las velocidades operativas del torno, e (ii) introduce la velocidad del torno en curso con el valor de reajuste de la temperatura correspondiente en los medios de almacenamiento.

El controlador de la temperatura del extrusor operado por la invención detecta la velocidad del torno a través de una entrada analógica, y aplica la velocidad del torno como un índice o puntero a una tabla de los valores de reajustes aprendidos. Estos valores de reajuste almacenados pueden ser recordados para cada zona de intercambio de calor después de que se altere la velocidad del torno y que se estabilice hasta una nueva velocidad del torno. La tabla de 100 direcciones, en la realización preferida, que representa el valor de reajuste para el 1 por ciento al 100 por ciento de la velocidad del torno disponible, se utiliza para cada zona de intercambio de calor. El valor de reajuste aprendido se resuelve puesto que se encuentra en el controlador de temperatura del extrusor de la patente 5149193 de Faillace. No obstante, el valor de reajuste aprendido se almacena en una tabla de memoria no volátil de almacenamiento de valores de reajuste, tal como un dispositivo de almacenamiento de una memoria EEPROM, en la posición específica a la velocidad del torno en el instante en que se calcule el valor de reajuste.

Cuando se altere y se estabilice la nueva velocidad del torno del sistema de extrusión, y se cumplan los criterios de reajuste de la temperatura, se calcula un nuevo valor de reajuste de la temperatura para la nueva velocidad del torno, y se almacena en la tabla de valores de reajuste en su dirección respectiva que represente dicha velocidad del torno. Esta secuencia de reajuste adaptativo se repite para cada nueva velocidad operativa conforme se encuentre con una resolución del uno por ciento de la velocidad total del torno.

El método de la invención para controlar la temperatura del extrusor puede ser ejecutado mediante controladores disponibles comercialmente. El controlador de temperatura de reajuste adaptativo 22 descrito anteriormente es deseable que se utilice con el método de la realización preferida de la invención. El lenguaje de programación utilizado para ejecutar el método de la invención puede variar de acuerdo con la preferencia del operador y/o del controlador seleccionado por el operador. Los procedimientos ejecutados por un controlador utilizando el método de la invención están descritos más adelante. Las abreviaturas en la tabla siguiente han sido adoptadas para describir el método.

TABLA

TC A (termopar A)	Termopar profundo (el termopar más cercano al torno)
TC B (termopar B)	Termopar superficial (termopar en el calefactor)
Desviación	Error entre el punto de ajuste del operador y el termopar A (TC A - punto de
	ajuste del operador)
Delta TC A	El rango del termopar A (TC A) a través de cierto periodo de tiempo.
Reajuste CUM	Una medida de la carga térmica en grados.
Punto de ajuste de control	Suma del punto de ajuste del operador y el reajuste CUM.
Error de suma de	Desviación del punto de ajuste de control y el termopar A (TC A)
control CSE
Temporizador de	Temporizador de cuatro minutos que mide la estabilidad del proceso.
estabilidad de reajustes	Cuando se llega al tiempo límite, se dispara un nuevo calculo del
	reajuste CUM.
Alarma de control	Temporizador de 60 segundos que mide la duración del temporizador
	del 100 por ciento de calentamiento o enfriamiento.
Temporizador de	Temporizador de 240 segundos que retarda la temporización del
retardo de reajuste	temporizador de estabilidad del reajuste después de ser aplicado un
	nuevo reajuste CUM a partir del algoritmo de reajuste adaptativo.
Banda proporcional	La cantidad de desviación de la temperatura provocará la salida del 100
	por ciento.

La siguiente descripción de la programación ejecutada por el método de la invención es de "pseudocódigos" y puede convertirse en un lenguaje de códigos específicos por un técnico que tenga una especialidad ordinaria en el arte. Los parámetros tales como el tiempo y la temperatura pueden ser variados de acuerdo con los deseos del operador. Por ejemplo, al utilizar el controlador preferido, todos los ajustes de la temperatura son en unidades Fahrenheit configuradas con una resolución de una décima de grado. Así mismo, ciertos subprocedimientos son opcionales y pueden ser eliminados por el técnico que tenga una especialización ordinaria en el arte, según lo necesario para llevar a cabo el método de extrusión específico.

Especificaciones del controlador de reajustes adaptativos

El método de la invención incluye un procedimiento para configurar un controlador de reajustes adaptativos. El siguiente pseudocódigo es específico para el controlador de reajustes adaptativos 38 descrito anteriormente, pero puede ser modificado por un técnico que tenga la especialidad en el arte de utilización con los controladores comparables.

Este procedimiento comienza deseablemente mediante la inicialización del controlador. La inicialización tiene lugar mediante la configuración de la velocidad de porcentaje máximo hasta el porcentaje cero, configurando la velocidad de porcentaje mínimo al 100 por ciento, y configurando el valor de "reajuste de la etapa de velocidad anterior" al valor de 32767. Esta configuración numérica es arbitraria y específica para la realización preferida del controlador descrito anteriormente. Inicialización del "temporizador de aprendizaje de reajustes". Si el reajuste adaptativo no se encuentra habilitado, entonces se borran todos los bits aprendidos, se borran todos los valores de reajuste en la tabla, y se fija el valor de "reajuste de la etapa de velocidad anterior" al valor de 32767, no ejecutándose el resto del algoritmo.

Tiene lugar entonces el cálculo del cambio en el punto de ajuste del operador. El punto de ajuste delta es igual al punto de ajuste previo menos el punto de ajuste del operador.

El método incluye entonces la configuración del punto de ajuste previo al punto de ajuste del operador. Si la inhibición no aprendida no está activada y el punto de ajuste delta está más allá de +/- 15ºF, entonces se borran todos los bits aprendidos excepto la velocidad cero de la etapa, borrándose todos los valores de reajustes en la tabla, excepto para la velocidad cero, y se configura el valor de "reajuste de la etapa de velocidad anterior" al valor de 32767.

El proceso incluye la verificación de la entrada de la velocidad para los límites. Si el porcentaje de velocidad es inferior a cero, entonces se ajusta la velocidad a cero. Si el porcentaje de velocidad es superior al 100 por ciento, entonces se ajusta la velocidad al 100 por ciento. Se procede entonces con la condición apropiada de una de las dos condiciones siguientes.

(1) Si la velocidad se ha determinado que es estable, entonces se cambiará el porcentaje de velocidad a la velocidad de porcentaje máximo, se cambiará el porcentaje de velocidad a velocidad de porcentaje mínimo, y se calculará la diferencia entre la velocidad de porcentaje en curso menos la velocidad de porcentaje estable. Si la diferencia está más allá del cuatro por ciento o la velocidad de porcentaje en curso es igual a cero, y si la velocidad de porcentaje en curso no es igual a la velocidad de porcentaje estable, entonces se reajustará el bit estable de la velocidad. Si el bit estable de velocidad está activado todavía, entonces se calcula la nueva etapa de la velocidad, en la que la nueva etapa de la velocidad es igual a la velocidad del porcentaje en curso más el 4,5 por ciento dividido por 10. Si la nueva etapa de velocidad es inferior a cero, entonces se configura a cero. Si la nueva etapa de velocidad es mayor que diez, entonces se ajustará a diez. Si la nueva etapa de la velocidad es igual a la etapa de velocidad en curso, entonces se cambiará la velocidad del porcentaje en curso a la velocidad de porcentaje estable y se activará el bit aplicado.

(2) Si el bit estable de velocidad no está activado, se llevará a cabo el procedimiento siguiente. Si la velocidad de porcentaje en curso es mayor que la velocidad de porcentaje máximo, entonces se cambiará la velocidad de porcentaje en curso a la velocidad de porcentaje máximo. Si la velocidad de porcentaje en curso es inferior a la velocidad de porcentaje mínimo, entonces se cambiará la velocidad de porcentaje en curso a la velocidad de porcentaje mínimo.

El método de la invención incluye entonces el cálculo de la velocidad de porcentaje delta. La velocidad de porcentaje delta es igual a la velocidad de porcentaje máximo menos la velocidad de porcentaje mínimo. Se ejecutan entonces las etapas siguientes.

(1) Si la velocidad de porcentaje delta es mayor del 2 por ciento, entonces se cambiará la velocidad de porcentaje en curso a la velocidad de porcentaje mínimo, y a continuación se cambiará la velocidad de porcentaje en curso a la velocidad de porcentaje máximo, y a continuación se reinicializará el temporizador estable de velocidad.

(2) Si el bit estable de velocidad no está configurado, y la velocidad de porcentaje delta es inferior o igual al 2 por ciento, entonces efectuar la temporización del temporizador estable de la velocidad, de lo contrario reinicializar el temporizador estable de velocidad.

(3) Si el bit estable de velocidad está configurado, entonces reinicializar el temporizador estable de velocidad.

(4) Si el temporizador estable de velocidad ha terminado, entonces se ajustará el bit estable de velocidad, calculando la etapa de la velocidad en curso en la que la etapa de velocidad en curso es igual a la velocidad de porcentaje en curso más el 4,5 por ciento dividido por 10. Si la etapa de velocidad en curso es inferior a cero, entonces configurar a cero. Si la etapa de velocidad en curso es mayor que diez, entonces se configurará a diez. Reajustar el bit aplicado, desplazando la velocidad de porcentaje en curso a la velocidad de porcentaje estable, configurando el valor de reajuste de la etapa de velocidad anterior a 32767, y reinicializar el temporizador estable de velocidad.

(5) Si el bit estable de la velocidad no está configurado, entonces se saltará el resto de la rutina.

(6) Si la inhibición de aprendizaje está configurada, o si el bit aprendido de la etapa en curso está configurado, o si el termopar A delta es mayor o igual a 4,9ºF, o si el temporizador de la alarma de control ha terminado, o si el temporizador de retardo de reajuste está temporizando, entonces se reinicializará el temporizador de aprendizaje de reajustes.

(7) Si la inhibición de aprendizaje no está configurada, y el bit aprendido de la etapa en curso no está configurado, y el termopar A delta es inferior a 4,9ºF, y el temporizador de alarma de control no ha terminado, y el temporizador de retardo de reajuste no está en temporización, y la desviación del termopar A se encuentra dentro de +/-0,1ºF, entonces se permitirá que se sincronice el temporizador de aprendizaje de reajustes en el tiempo (por ejemplo, 150 segundos).

(8) Si la inhibición de aprendizaje no está configurada, y el temporizador de estabilidad de reajuste está concluido, o bien el temporizador de aprendizaje está terminado, entonces si la etapa en curso está aprendida, (a) desplazar el valor del reajuste de la etapa en curso al valor de "reajuste de la etapa de velocidad anterior", (b) desplazar el reajuste de CUM al valor de reajuste en curso, y (c) configurar el bit aprendido en la etapa en curso.

(9) Si la etapa en curso no es cero, y la inhibición de aprendizaje no esta activada, y la inhibición de des-aprendizaje no está activada, y el temporizador de estabilidad de reajuste está concluido, y el bit aprendido en la etapa en curso está activado, y el valor de "reajuste de la etapa de la velocidad anterior" es inferior a 299,9ºF, entonces calcular la diferencia entre el valor de reajuste de la etapa de velocidad anterior y el valor de "reajuste de la etapa de velocidad anterior". Si la diferencia es mayor de 20ºF, entonces borrar todos los bits aprendidos excepto para el valor cero de la etapa de la velocidad y de la etapa de velocidad en curso. Borrar todos los valores de reajuste en la tabla excepto para la velocidad cero y para la etapa de la velocidad en curso.

(10) Si el bit aplicado no está configurado, y la inhibición aplicada no está configurada, y el bit aprendido de la etapa de velocidad en curso está configurado, entonces desplazar el valor de reajuste de la etapa de velocidad en curso al valor de reajuste CUM. Configúrese el bit aplicado. Si el temporizador de estabilidad de reajuste no está concluido, entonces configurar el bit aplicado del valor aprendido del reajuste adaptativo.

Especificaciones del controlador de reajustes adaptativos opcionales

Las realizaciones más deseables del método de esta invención incluyen uno o más subprocedimientos. Estos subprocedimientos redefinen la operación del sistema extrusor Los subprocedimientos más deseable para su utilización con esta invención son como sigue a continuación. Estos subprocedimientos se realizan mejor con el uso de bits de estado global; (1) bit de estabilidad de la velocidad, (2) bit de inhibición de aprendizaje, (3) bit de inhibición de aplicación, (4) bit de inhibición de des-aprendizaje, y (5) bit aplicado.

El borrado de la tabla de reajustes adaptativos puede ser ejecutado por el operador. Este procedimiento puede ser ejecutado mediante el borrado de la tabla de valores de reajustes incluyendo la etapa cero. Este procedimiento borra todos los bits aprendidos excepto para la etapa de velocidad cero.

Los cambios en los valores del punto de ajuste de la temperatura realizados por el operador pueden ser interpretados como un cambio de proceso significativo. En consecuencia, se borran los bits aprendidos excepto para la etapa de velocidad cero, si el punto de ajuste de la temperatura realizado por el operador o el valor de reajuste para la etapa de la velocidad cambian de forma significativa, por ejemplo, en 15ºF (ajustable).

Una realización deseable del método de esta invención incluye la verificación de los criterios de la etapa de la velocidad. La tabla de reajustes adaptativos del controlador preferido tiene 11 etapas de velocidad con incrementos de velocidad del 10 por ciento. Los incrementos de la velocidad son (1) cero por ciento, (2) del 1 al 10 por ciento, (3) del 11 al 20 por ciento, y (4) del 91 al 100 por ciento. Con cada etapa de la velocidad en la tabla de reajustes adaptativos están asociados los bits de estado. En el dispositivo PLC o controlador, existen bits de estado aprendidos para ayudar al control del algoritmo de reajustes adaptativos. Para la tabla de reajustes adaptativos existirá una palabra de bits de estado aprendidos. El punto de ajuste de la velocidad se utilizará como entrada. El uso del punto de ajuste de la velocidad requiere que el valor de entrada del punto de ajuste considere el estado del accionamiento y las desviaciones entre los valores en curso y la velocidad del punto de ajuste. Por ejemplo, si el accionamiento se detiene, el valor de entrada del punto de ajuste tiene que ser cero. Si el rango de velocidades está dentro del dos por ciento de la velocidad máxima durante cinco segundos (el tiempo es ajustable), entonces se considera la velocidad como estable. La posición de la etapa de velocidad dentro de la tabla de reajustes adaptativos se calcula dividiendo el valor del porcentaje de velocidad por diez. Si la nueva velocidad estable difiere en el cuatro por ciento o mas con respecto a la velocidad estable anterior, entonces se borrará el bit aplicado, y se considerará la etapa de la velocidad como que ha "cambiado". La estabilidad de la velocidad no se comprueba hasta que la etapa de la velocidad en curso se considere como que ha cambiado.

Una realización deseable del método de esta invención incluye la comprobación de los criterios "aprendidos". Este procedimiento tiene lugar cuando la velocidad es estable y cuanto el bit de "inhibición de aprendizaje" no está configurado. El reajuste acumulativo nuevo se calcula mediante el control de la temperatura o si (1) la zona se ha encontrado dentro de +/-0,2ºF del punto de ajuste, (2) no tiene configurado el bit de aprendizaje, (3) el delta del termopar A no supera a 4,9ºF, y (4) no se encuentra en la alarma de control durante 2,5 minutos, y por tanto el reajuste acumulativo se introduce en la tabla de reajustes adaptativos, y el bit aprendido se configura para la etapa de la velocidad. Si el bit aprendido no está todavía configurado y aprende, entonces se configura también el bit aplicado.

Otra realización deseable del método de esta invención incluye la comprobación de los criterios de "des-aprendizaje". Este procedimiento tiene lugar cuando la velocidad es estable, el bit de "inhibición de des-aprendizaje" no está configurado, y está configurado el bit aprendido. Si el nuevo calor aprendido difiere del antiguo valor aprendido en más de 20ºF (ajustable) y no en la etapa de velocidad cero, entonces se borrarán todos los bits aprendidos excepto para la velocidad cero.

Otra realización deseable del método de esta invención incluye la comprobación de los criterios de "aplicación". Este procedimiento tiene lugar cuando la velocidad es estable, el bit aplicado no está configurado, el bit de "inhibicion de aplicación" no está configurado, y si la etapa de la velocidad tiene un bit aprendido. Si lo anterior es cierto, entonces se configura el reajuste acumulativo de la zona a partir del valor de reajuste adaptativo.

Especificaciones del controlador de temperatura de doble sensor

El método de la invención puede incluir un procedimiento para configurar el controlador de temperatura de doble sensor 121. Este procedimiento comienza deseablemente mediante la inicialización del controlador. La inicialización tiene lugar por el borrado del Reajuste CUM y configurando el termopar A hasta un máximo de -1000ºF. La inicialización continua mediante la configuración del termopar A hasta un mínimo de +1000ºF, desplazando el punto de ajuste del operador hasta el punto de ajuste del control, e inicializando el temporizador de estabilidad de reajustes, el temporizador de alarmas de control, y el temporizador de retardo de reajustes. Cuando se utilice el controlador de la patente 5149193 de Faillace, la inicialización incluye la configuración del valor de "reajuste de la etapa de velocidad antigua" a 3276,7ºF. Esta configuración numérica es arbitraria y específica de la realización preferida del controlador anteriormente descrito.

El método incluye el calculo del error de la suma de control en que el error de la suma de control es igual al punto de ajuste de control menos [(TC A + TC B)/2]. Este cálculo incluye deseablemente parámetros tales que si se considera el dominio de CALOR, entonces la ganancia térmica por defecto es MEDIA; si la ganancia es BAJA, entonces la banda proporcional es de 30ºF; si la ganancia es MEDIA, entonces la banda proporcional es 12ºF; y si la ganancia es ALTA, entonces la banda proporcional es 6ºF. En el caso del dominio de FRIO, y si de utiliza refrigeración con aire, entonces la ganancia de enfriamiento por defecto es MEDIA; si la ganancia es BAJA, entonces la banda proporcional es 30ºF; si la ganancia es MEDIA, la banda proporcional es 15ºF; y si la ganancia es ALTA, entonces la banda proporcional es 7,5ºF. Si se encuentra en el dominio de FRIO, y si está utilizando la refrigeración por agua, entonces la ganancia de enfriamiento por defecto es MEDIA; si la ganancia es BAJA, entonces la banda proporcional es 40ºF; si la ganancia es MEDIA, entonces la banda proporciona es 20ºF; si la ganancia es ALTA, entonces la banda proporcional es 10ºF. Adicionalmente, si el error de la suma de control es mayor o igual a la banda proporcional, entonces configurar el bit para la zona al 100 por ciento de calentamiento o enfriamiento.

El cálculo de la salida de porcentaje de la variable de control se ejecuta de forma tal que la variable de control sea igual al error de la suma de control dividido por la banda proporcional multiplicado por el 100 por ciento. Si la zona es de calentamiento o enfriamiento del 100 por ciento, entonces se configurará el temporizador de alarma de control para 60 segundos, de lo contrario se reinicializará el temporizador de alarma de control. Si se ha ejecutado el temporizador de estabilidad de reajuste o bien si la delta del termopar A es mayor o igual a 4,9ºF, entonces se desplazará el termopar A en curso al máximo del termopar A se desplazará el termopar A en curso al mínimo del termopar A. Sí el termopar A en curso es mayor que el máximo del termopar A, entonces se desplazará el termopar A en curso al máximo del termopar A. Si el termopar A en curso es menor que el mínimo del termopar A, entonces se desplazará el termopar A al mínimo del termopar A.

Tiene lugar entonces el cálculo de delta del termopar A, en el que el delta del termopar A es igual al máximo del termopar A menos el mínimo del termopar A. Si el valor aprendido de reajuste adaptativo se aplica, o bien si se encuentra en operación el temporizador de retardo de reajuste, y la velocidad de reajuste adaptativo es estable, entonces se permitirá que el temporizador de retardo de reajuste efectúe un cómputo de 240 segundos.

El cálculo del cambio en el punto de ajuste del operador se ejecuta cuando el punto de ajuste delta es igual al punto de ajuste del operador en curso menos el punto de ajuste del operador anterior. Si no se ha ejecutado el temporizador de estabilidad de reajuste, y (1) el delta del termopar A es inferior a 4,9ºF, (2) no se ha ejecutado el temporizador de alarma de control, (3) el temporizador de retardo de reajuste no está efectuando ningún cómputo, (4) la desviación del termopar profundo no se encuentra dentro del margen de +/-0,1ºF, y (5) si el punto de ajuste del operador no ha cambiado en más de 1,5ºF, entonces se permitirá el cómputo del temporizador de estabilidad del reajuste, de lo contrario se reinicializará el temporizador de estabilidad del reajuste.

El método puede incluir la configuración del punto de ajuste del operador anterior para que sea igual al punto de ajuste del operador en curso. Si se ha ejecutado el temporizador de estabilidad de reajuste, entonces si la desviación del termopar profundo es superior a +/-1,5ºF, entonces se restará la desviación profunda del valor de reajuste CUM, entonces si la desviación profunda es inferior o igual a +/- 1,5ºF, entonces se restará un tercio de la desviación profunda del valor de reajuste CUM. Si el reajuste CUM es superior a 120ºF, entonces se configurará el reajuste CUM a 120ºF. Si el reajuste CUM es inferior a -120ºF, entonces se configurará el reajuste CUM a -120ºF.

Tiene lugar entonces el calculo del punto de ajuste de control. El punto de ajuste de control es igual al punto de ajuste del operador más el reajuste CUM.

El método incluye entonces el calculo de la salida de proporción en el tiempo. Si la zona se encuentra en el dominio de calentamiento, entonces el ciclo de trabajo e de 5 segundos. Si la zona está en el dominio del enfriamiento, y si la zona está enfriada por agua, entonces el ciclo de trabajo es de 5 segundos. Si la zona está en el dominio del enfriamiento, y si la zona está enfriada por aire, entonces el ciclo de trabajo es de 20 segundos.

Se calcula entonces el tiempo de ACTIVACIÓN a partir de la salida del porcentaje, en donde el tiempo de ACTIVACIÓN es igual a la salida de porcentaje multiplicada por el ciclo de trabajo y dividido por 100 por ciento. Si la zona se encuentra en el dominio del calentamiento, o es una zona en el dominio de enfriamiento por agua, y si el tiempo de ACTIVACIÓN es mayor de 4,9 segundos, entonces se configurará el tiempo de ACTIVACIÓN a 5 segundos. Si la zona está en el dominio del calentamiento, o es una zona en el dominio del enfriamiento por agua, y si el tiempo de ACTIVACIÓN es inferior a 3 segundos, entonces el tiempo de ACTIVACIÓN será de 0 segundos. Si la zona se encuentran en el dominio del enfriamiento por aire, y si el tiempo de ACTIVACIÓN es mayor de 18,5 segundos, entonces se configurará el tiempo de ACTIVACIÓN a 20 segundos. Si la zona se encuentra en el dominio del enfriamiento por aire, y si el tiempo de ACTIVACIÓN es inferior a 0,5 segundos, entonces se configurará el tiempo de ACTIVACIÓN a 0 segundos. Si el nuevo tiempo de ACTIVACIÓN es inferior al tiempo restante de ACTIVACIÓN, entonces se reajustarán los temporizadores de TRABAJO y de TIEMPO DE DESACTIVACIÓN.

Tiene lugar entonces el cálculo del preajuste del temporizador de DESACTIVACIÓN, en el que el preajuste del temporizador de DESACTIVACIÓN es igual el tiempo del ciclo de trabajo menos el tiempo de ACTIVACIÓN. Este procedimiento del controlador preferido precisa que el temporizador del ciclo de trabajo se configure a EJECUCIÓN y que el temporizador de DESACTIVACIÓN se ajuste a EJECUCIÓN. Si el temporizador del ciclo de trabajo se ejecutado, entonces serán reinicializados los temporizadores del ciclo de trabajo y de DESACTIVACIÓN. Si la zona se habilita y (1) el temporizador de DESACTIVACIÓN se ha ejecutado o bien el preajuste del temporizador de DESACTIVACIÓN se encuentra en cero, (2) sin fallos en el termopar, y (3) sin alarma de sobretemperatura, entonces si se encuentra en el dominio del calor activar la salida de calentamiento, o si se encuentra en el dominio del frío activar la salida de enfriamiento.

La operación de un sistema extrusor, de acuerdo con la invención, por vez primera en que existe una nueva velocidad del torno operativo, no tiene valor de reajuste en curso resuelto para la velocidad del torno inicial. Se calcula un valor de reajuste aproximado mediante la invención para dicha velocidad del torno, mediante una aproximación de una línea recta entre los valores de reajuste de la velocidad del torno que sean más adyacentes, los cuales hayan sido resueltos. Este valor de reajuste aproximado se almacena en la tabla de valores de reajustes para la nueva velocidad del torno operativo. No obstante, si la nueva velocidad del torno se mantiene un tiempo suficientemente largo para un nuevo valor de reajuste a calcular basándose en los criterios de reajuste normales, el valor del reajuste aproximado es reemplazado con el valor de reajuste en curso para la nueva velocidad del torno.

El controlador de temperatura del extrusor inventado proporciona las mismas ventajas a un sistema extrusor que el sistema extrusor de la patente 5149193 de Faillace. El controlador de temperatura del extrusor de esta invención proporciona las ventajas adicionales de un control de temperatura más preciso, y la optimización de la capacidad de diseño del sistema extrusor. La temperatura precisa es suministrada por los criterios de la alarma en curso, por la capacidad de aprender los valores de reajuste bajo condiciones estables, el uso de un circuito retardo para evitar la oscilación en las señales de los valores de los reajustes y de la temperatura en curso, y/o las otras características expuestas anteriormente. La optimización de la capacidad de diseño del sistema extrusor está suministrada por los criterios de la alarma de control que permiten que los valores de reajuste adicionales puedan ser establecidos durante la operación del sistema extrusor en su capacidad máxima o próxima a la misma.

Claims

1. Un método para controlar la temperatura de un extrusor que incluye:

la detección de una velocidad del torno en curso para un torno extrusor (10) en un cilindro del extrusor (12), teniendo el mencionado cilindro del extrusor al menos unos medios de intercambio de calor (15);

el indexado y almacenamiento de una pluralidad de velocidades del torno, en que cada una de la velocidades del torno almacenadas corresponde a un valor de reajuste de la temperatura;

comparar la mencionada velocidad del torno en curso con cada una de las mencionadas velocidades del torno almacenadas;

seleccionar una de las mencionadas velocidades del torno almacenadas, en el que la mencionada velocidad del torno seleccionada es un miembro de la mencionada pluralidad de las velocidades del torno almacenadas, teniendo un valor aritméticamente equivalente a la mencionada velocidad del torno en curso, en el que la mencionada etapa de seleccionar recupera el mencionado valor de reajuste de la temperatura correspondiente a la mencionada velocidad del torno seleccionada y almacenada; y

generar una señal controladora de la salida de control hacia los mencionados medios de intercambio de calor, en el que la mencionada señal controladora de salida de control es sensible al mencionado valor de reajuste recuperado de la temperatura,

caracterizado porque:

se retarda una alarma de control durante un tiempo predeterminado al generar una señal controladora de salida de control hacia los medios de intercambio de calor, encontrándose a una capacidad máxima o próxima a la misma.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el retardo mencionado de una alarma de control retarda el disparo de un nuevo valor de reajuste cuando el controlador de reajuste adaptativo (22) aplica un valor de reajuste almacenado a un controlador de temperatura de doble sensor (121).

3. El método de la reivindicación 2, en el que el mencionado retardo de la mencionada alarma de control retarda unos criterios para disparar el mencionado nuevo valor de reajuste, a partir del mencionado controlador de temperatura de doble sensor para un primer instante de tiempo seleccionado.

4. El método de la reivindicación 3, en el que el mencionado tiempo seleccionado para el retardo es de cuatro minutos.

5. El método de la reivindicación 3, en el que el mencionado temporizador de retardo impide la oscilación de la temperatura en curso.

6. El método de la reivindicación 1, que comprende además un aprendizaje a través de un circuito lógico (210) de un nuevo valor de reajuste de la mencionada velocidad del torno en curso, cuando la temperatura en el mencionado cilindro extrusor es estable durante un tiempo preajustado.

7. El método de la reivindicación 6, en el que el mencionado aprendizaje a través del mencionado circuito lógico incluye el establecimiento de un reajuste adaptativo estable cuando (a) la mencionada velocidad del torno en curso es estable, (b) se mantiene un cambio de velocidad estable durante un segundo tiempo seleccionado, (c) el mencionado controlador de reajuste adaptativo no ha alcanzado un límite de reajuste y mantiene el mencionado limite de reajuste durante un tercer tiempo seleccionado, (d) se encuentra habilitado el reajuste, y (e) el reajuste adaptativo se encuentra habilitado.

8. El método de la reivindicación 7, en el que el mencionado segundo tiempo seleccionado y el mencionado tercer tiempo seleccionado son cada uno de un minuto.

9. El método de la reivindicación 4, que comprende además el aprendizaje a través de un circuito lógico de un nuevo valor de reajuste de la mencionada velocidad del torno en curso, cuando la temperatura en el mencionado cilindro extrusor es estable durante un tiempo predeterminado.

10. El método de la reivindicación 1, en el que la mencionada operación de comparación y selección de un sistema extrusor (a) corresponde a un valor de reajuste de la temperatura operativa estabilizadas para la mencionada velocidad del torno en curso y (b) introducir la mencionada velocidad del torno en curso con el correspondiente valor de reajuste de la temperatura en los mencionados medios para el indexado y el almacenamiento.