配備有現場總線控制逆變器的用于制造液體或半液體產品的機器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種用于制造液體或半液體產品的機器。
【背景技術】
[0002]正如已知的，在相關領域中，對用于生產液體或半液體產品的工藝的精確和正確的控制有著很強的需求。
[0003]現有技術的用于制造液體或半液體產品的機器基本上包括:用于對基本的液體或半液體材料進行加工的容器、及在容器內部操作且由電動機驅動的攪拌器。
[0004]這些機器還包括被設計用于控制電動機的控制單元。
[0005]在本發明申請人名義下的專利文件EP2082649描述了一種用于液體或半液體產品的機器，其中微處理器控制單元通過通信現場總線對連接到電動機的逆變器進行操控從而驅動攪拌器。
[0006]在前述文件公布之后提交的在G.S.G Srl名義下的專利文件US 2012/0215361描述了一種用于制造液體和半液體產品并且裝備有其中安裝有攪拌器的加工槽的機器。
[0007]攪拌器是由電動機驅動，而電動機進而由逆變器通過通信總線進行控制。
[0008]控制單元利用定時器以預定的時間間隔、通過計時器或者另選地基于預定的事件來向逆變器發送請求該逆變器的狀態的命令，并且也基于逆變器的瞬時狀態而向逆變器發送命令。

【發明內容】

[0009]本發明的目的是提供一種用于加工液體和半液體產品的機器。該機器允許以特別準確、可靠和容易的方式對主要工藝參數進行控制，并且構成現有技術系統的替代技術方案。
【附圖說明】
[0010]關于上述目的的本發明技術特征明確地描述于所附權利要求中，并且基于下面的詳細說明并參照附圖本發明的優點將是顯而易見的，附圖中圖示說明了本發明的一個非限制性示范性實施例，在附圖中:
[0011]圖1是用于制造液體或半液體產品的本發明的機器的示意圖；
[0012]圖2是用于制造液體或半液體產品的本發明的機器的示意圖；
[0013]圖3示意性地表示在本發明的機器中實現的算法。
【具體實施方式】
[0014]在附圖中，附圖標記I代表用于制造液體和半液體產品的機器，該機器包括:
[0015]用于加工液體和半液體產品的容器2;
[0016]在加工容器2內部操作的攪拌器3;
[0017]熱交換器4，該熱交換器在操作上與加工容器2相關聯以便與容器2內部的液體或半液體產品交換熱量；
[0018]電動機單元5，該電動機單元是在攪拌器3上操作以便驅動攪拌器3在容器2內部旋轉；
[0019 ] 逆變器6，該逆變器連接到電動機單元5以便控制電動機單元5的操作；
[0020]控制和操作單元7(在下文中也稱為“控制單元”)，該控制和操作單元連接到逆變器6以便發送命令信號SI并接收控制信號S2，
[0021]通信現場總線8，該總線是介于逆變器6與控制單元7之間以允許在逆變器6與控制單元7之間傳輸命令信號SI和控制信號S2。
[0022]優選地，通信現場總線8是串行總線，更優選地是Modbus。
[0023]關于加工容器2，優選地容器2是圓柱形的容器。
[0024]優選地，容器2是軸對稱的。
[0025]優選地，容器2具有水平軸。
[0026]關于熱交換器4，應當注意的是，該機器優選地包括其操作是基于載熱流體的熱力學系統，并且熱交換器4被配置成使載熱流體從其中流過。
[0027]熱交換器4構成熱力學系統的一部分。
[0028]優選地，熱力學系統包括壓縮機(未圖示)。
[0029]關于攪拌器3，應當注意的是該攪拌器具有從中心軸徑向地延伸的一個或多個刀片或者刮削元件。
[0030]優選地，攪拌器3被配置成允許刮削容器2的內壁。
[0031]關于熱交換器4，應當注意的是，熱交換器4具有用于載熱(熱交換)流體的流動回路。
[0032]圖1示出了機器I的第一實施例，其中容器2是加工(攪拌和冷凍)圓柱體。
[0033]圖2示出了具有用于對產品進行預處理的箱體2A(定義第一容器2)、和用于對產品進行加工的圓柱體2B(定義第二容器2)的機器I。
[0034]因此，圖2的機器包括:用于驅動在第一容器2A中操作的第一攪拌器的第一電動機和第一逆變器、及用于驅動在第二容器2B中操作的第二攪拌器的第二電動機和第二逆變器。
[0035]控制單元7(通過單條現場總線或者兩條現場總線8)連接到第一和第二逆變器。
[0036]優選地，控制單元7通過相同的現場總線8連接到第一和第二逆變器(在這種情況下，每一逆變器具有由控制單元用來將傳輸命令或請求命令發送至逆變器的唯一標識符ID) ο
[0037]優選地，但不一定地，機器I是用于制造冰淇淋(手工冰淇淋和/或軟冰淇淋)的機器。更一般地，機器I可以制造任何類型的液體和/或半液體產品(例如，酸奶、巧克力、果汁冰糕、奶油等)。
[0038]根據本發明，控制單元7被編程為運行用于控制逆變器的(有限)狀態機類型的第一算法。
[0039]換言之，機器1(具體地，控制單元7)包括硬件模塊(包括一個或多個處理器)和軟件指令，這些軟件指令是由硬件模塊執行并且被配置成運行用于控制逆變器的(有限)狀態機類型的第一算法。
[0040]狀態控制算法至少包括下列狀態:
[0041](a)將至少一條命令傳輸至逆變器；
[0042](b)待機以便確認逆變器已接收到命令；
[0043](C)傳輸對逆變器操作參數的讀取請求；
[0044](d)待機以便接收逆變器參數。
[0045]關于步驟(a)，應當注意的是，傳輸至逆變器的命令是下列中的一條(或多條)命令:電動機單元的啟動命令、電動機單元的停止命令、電動機的旋轉頻率設定、警報歸零。
[0046]電動機啟動命令允許啟動電動機，因此啟動攪拌器3。
[0047]電動機停止命令允許使電動機停止，因此使攪拌器3停止。
[0048]旋轉頻率設定命令允許將旋轉頻率設定在逆變器6中。
[0049]應當注意的是，在逆變器6接收到啟動命令和停止命令之后，在沒有控制單元以任何方式控制電動機驅動參數(例如，加速、減速)的情況下，由逆變器主動地管理并控制電動機，因此獨立于控制單元而控制電動機，也就是說，僅僅由在逆變器中實現的操作邏輯來控制電動機。
[0050]優選地，旋轉頻率是屬于一組離散值的數字。優選地，旋轉頻率是在0、第一值、第二值和第三值之間的值。
[0051]警報歸零命令允許在逆變器寄存器中將警報(如果有的話)歸零。
[0052]應當注意的是，這些命令基本上是由發送寫入一個或多個逆變器寄存器的請求所組成。
[0053]因此，也應當注意的是，控制單元7可以同時地發送一條或多條命令。
[0054]應當注意的是，第一算法循環地運行。
[0055]因此，來自逆變器程序單的命令既不是按照預定的時間方案(例如以預定的時間間隔)也不是基于事件而發送，而是當算法處于特定狀態(尤其是處于“將命令傳輸至逆變器”的狀態)時發送。
[0056]圖3示意性地示出了如何由控制單元7將命令和讀取請求發送至逆變器6。
[0057]應當注意的是，命令(如讀取請求)是按照循環的方案來發送的，也就是說循環地發送命令。
[0058]更具體地，在正常操作期間(S卩，當沒有警報或者來自逆變器的驅動變更時)，第一算法循環地且交替地發送讀取逆變器操作參數的命令和請求(如圖3中所示)。
[0059]優選地，在每一循環發送的命令是相同的，而在每一循環讀取逆變器操作參數的請求是不同的(如圖3中所示，其中將讀取請求標記為RD并且將命令標記為WR)。
[0060]當算法處于“傳輸對逆變器操作參數的讀取請求”狀態時，由控制單元將讀取逆變器操作參數的請求發送至逆變器。
[0061]應當注意的是，為了所有意圖和目的，第一算法由此定義狀態機，該狀態機循環地且迭代地將命令和讀取請求發送至逆變器。
[0062]也應當注意的是，從啟動機器的時刻起基本上持續地執行第一算法。
[0063]通過總線8發送的數字數據只與用于逆變器操作的命令有關，而與通過除通信總線8以外的通信線路到達控制單元7的來自不同傳感器(溫度、壓力)的其它信號無關。
[0064]換句話說，通信總線8僅專用于與命令和參數讀取請求有關的數據的傳輸。對于另一方面，應當注意的是控制和操作單元7被配置成獨立于第一算法而運行(優選地，并行地運行)狀態機類型的第二算法，并且被配置成控制一個或多個機器致動器，包括熱力學系統(具體地熱力學系統的壓縮機)。
[0065]應當注意的是，第二算法負責管理工藝的進程，而第一算法基本上負責在加工期間逆變器6的通信和控制。
[0066]第二算法被配置成:
[0067](a)讀取將被執行步驟的參數(從下述的第一數據結構和/或第二數據結構中讀取)；
[0068](b)根據所讀取的參數來命令致動器；
[0069](C)遞增步驟計數器。
[0070]因此，工藝的進程并非是由第一算法所控制，而是獨立地且分開地由第二算法所控制。
[0071]每個配方(用于制造產品)是由各步驟(階段)所組成。應當注意的是，在每一步驟，第二算法執行前述的操作(a)至(C)直到到達最后的步驟。
[0072]根據另一方面，機器I包括具有第一數據結構的存儲器(優選R0M，即只讀存儲器)。
[0073]第一數據結構是為每一配方的不同階段所設定的信息。
[0074]應當注意的是，算法優選地在工藝的每一階段開始時并且只在開始時讀取數據結構。
[0075]應當注意的是，檢索到的數據(亦即從數據結構中讀取的數據)是用全局變量存儲的，以使得對于第一和第二算法兩者是可訪問的(為了所有的意圖和目的，這兩個算法是獨立的)。