2025年04月04日 11:35:31 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：2
| 基于PLC的计量配料系统 | 2020-01-12 |
| 摘要：通过对传统油漆工艺及其存在问题的分析，指出当前油漆加工工艺要求助剂的注入方式是非线性计量加料。为此，设计了一种基于可编程称重仪表(PLc)的计量加料称重系统自动控制配料系统，它主要通过变频器与PLC的配合使用可以实现助剂的非线性计量加入。具体介绍了基于PLC的计量加料称重系统自动控制配料系统的构成、工作过程、工作原理、硬件设计和软件设计。该配料系统的实际应用效果表明，油漆加工工艺的质量得到显著提高。 在油漆工艺中，影响油漆的因素主要有浴比、温度、时间、助剂以及染前处理等。传统的油漆工艺主要是对温度、染料和助剂的配备及注入时间的控制，而忽视了助剂的注入方式。助剂的注入方式不当会导致色花、色差及染料盐析等油漆质量问题。传统的简单加料方式是无法保证油漆质量的，必须采用计量控制方式，才能有效地满足油漆工艺要求…。为此，本文设计了一种基于PLc的计量加料称重系统自动控制配料系统。 传统油漆存在的问题 配料系统控制配料系统的研究已经取得了很大进展，解决了染液温度的控制问题心。在自动配料方面也取得了一定的进步‘5。。传统的配料系统配料系统结构如图1所示。左侧为染缸，右侧为油漆用液体的储液体罐，染缸是主要的温度控制对象。传统的油漆工艺过程主要由升温、保温、降温等几个连续阶段组成。升温过程采用蒸汽加热，降温阶段采用冷却液体冷却。在升温过程中，当温度达到某一特定值时，保温一段时间，在这段时间内加入染料、助剂等化学药品。在降温过程中，当温度降到某一特定温度时，校正浴比，再加入染料或助剂。在传统油漆工艺中，升温和降温过程中的加料是靠有经验的工艺人员或操作工将配置好的染液或助剂直接倒入油漆用的储液体罐。这种人为的控制，对染深色织物来说，问题不大，但对染浅色织物若采用活性染料，则会出现油漆质量问题。其原因虽然与温度控制有一定的关系(如，在上染率高的温度范围内升温过快)，但更直接的原因是助剂的注入方式不当。根据活性染料在织物油漆中的上染特点可知，染浅色织物时，第1次上染率是很高的，可达60％。如果助剂的用量或注入方式不当，有可能使上染速度过快，造成油漆不匀，同时还可能引起染料的聚集或沉淀，从而导致织物油漆质量的不稳定、废品率高，因而产品档次无法提高№o。不但人工加料存在上述问题，传统单一线性加料也不能满足新型的油漆工艺。例如，对染浅色的织物来说，采用线性加料是无法控制上染率的，必须采用非线性计量加料来保证充分的上染率。 2基于PLC的计量加料称重系统自动控制配料系统 油漆工艺要求助剂的注入方式是非线性加料，如图2所示。助剂的添加量Q随时间f按平方比例递增，Q=cf2。为了达到上述要求，本文介绍了一种新的基于PLC的计量加料控制配料系统。 2.1控制配料系统的构成 改进助剂注入方式后的配料系统结构如图3所示。图中虚线右侧部分是基于PLc的计量加料控制配料系统。该计量加料控制配料系统主要由液体缸、高液体位传感器、流量检测计、变频器、磁力泵、搅拌机、PLc和电脑计量加料程序等组成。 2.2工作过程 操作人员将助剂加入液体缸中，同时加液体，当液体缸里的溶液加到的量时，阀门关闭，停止加液体。按下搅拌开关，搅拌机可以连续搅拌10IIlin。如果需要，搅拌过程中可以随时暂停搅拌。经搅拌，助剂充分溶解。得到搅拌好的助剂溶液后，需要加料时，操作人员按下加料开关，计量加料控制配料系统开始按照加料过程要求的非线性速度自动把溶液加入到油漆用液体的储液体缸，然后在进液体阀打开的情况下从储液体缸流入染缸中。当液体缸里的溶液全部流入储液体缸时，泵停止运转。流量检测计实时监测注入储液体缸溶液的流速，并且把测得的脉冲数传送给PLc，PLc经过计算可以得出溶液的流速和总的注入容积，这些数据传送到上位机，以供工作人员决策。 2.3称重系统自动控制配料系统设计 2.3.1PLC控制原理 计量加料配料系统是用PLc作为控制区来完成计量加料的全过程。在助剂配备之前工作人员开启加液体开关，PLc控制区发出信号，启动相应的电磁阀将液体注入液体缸中，与此同时高液体位传感器开始工作。当液体缸中溶液的量增加到与高液体位传感器所设定的量等值时，控制区接收到高液体位传感器的动作信号，立即使加液体的电磁阀关闭，停止加液体。当助剂按需求量加入液体缸并按下搅拌开关，控制区发出指令，启动搅拌机相应的电磁阀并且内部计时器开始计时，搅拌机均匀搅拌溶液；当计时器的时间到达设定值(一般为10min)时，控制区发出指令，电磁阀关闭，停止搅拌。助剂溶液混合均匀后，按下加料开关，PLc发出指令，启动相应的电磁阀，变频器和流量计开始工作。泵在变频器的控制下按工艺要求的加料速度，将助剂染液导入油漆用的储液体缸。将流量计检测到的溶液流速传送到PLc的数据存储区，PLc把此数据与一个给定值进行比较，当溶液流速骤然变小，关闭相应的电磁阀，泵和变频器停止工作，助剂溶液全部注入储液体缸中。 2.3.2硬件设计 计量加料控制配料系统接线所示。高液体位传感器、流量检测计、搅拌开关按钮和加液开关按钮作为PLc的输入量，变频器、泵、搅拌机作为PLc的输出量。选用中国台湾vIGOR的VH系列VH一14MR的PLc(8点输入，6点继电器输出)；通讯模块完成与上位机的数据交换；A／D模块完成高液体位传感器、流量计等模拟信号的采集；D／A模块实现PLc对设备的控制输出。变频器的选择是加料速度能否满足工艺要求的关键，选用艾默生TDl000系列的TDl000.2S0015G变频器。它具有以下特点：采用V／F控制方式，可以任意设定v／F曲线；加减速曲线为直线，有2种加减速时间可选，设定范围是0.1～3600s；外接端子控制多速运行。如图4所示变频器的多速端子与PLc的Y3～Y5输出点连接，通过Y3、Y4的不同逻辑组合可以实现多段速度运行，Y5用来实现2种加减速时间的切换。高液体位传感器、流量计、泵、电磁阀等属于一般性设备，根据工艺要求选择。 2.3.3软件设计 配料系统采用PLc梯形图编程实现各种逻辑顺序控制和流速检测控制。该控制配料系统可以实现自动／手动切换和变频／工频切换(若需要把助剂溶液快速注入配料系统的储液体缸时，可采用工频运行模式)。采用变频启动方式时，变频器的频率在开始的3s内上升到25Hz，再经过2s降到频率。这个启动过程可以排掉助剂溶液传送管道内的空气，使溶液起始流速极小。然后变频器由频率缓慢加速以保证溶液的流速是线性增加的，从而使溶液的注入量随时间按平方比例递增，满足了工艺要求。 3结束语 传统油漆工艺的加料过程采用的是人工加料或线性加料，而这些传统的加料方式无法满足织物油漆质量的要求。为了解决这个问题，本文设计了基于PLC的计量加料控制配料系统。采用此配料系统，可以实现加料的非线性控制，从而大大提高了油漆质量及油漆稳定性。本配料系统已在天津三星毛纺织有限公司成功应用，。 | |
