| 基于PLC的計量配料系統 | 2020-01-12 |
| 摘要：通過對傳統油漆工藝及其存在問題的分析，指出當前油漆加工工藝要求助劑的注入方式是非線性計量加料。為此，設計了一種基于可編程稱重儀表(PLc)的計量加料稱重系統自動控制配料系統，它主要通過變頻器與PLC的配合使用可以實現助劑的非線性計量加入。具體介紹了基于PLC的計量加料稱重系統自動控制配料系統的構成、工作過程、工作原理、硬件設計和軟件設計。該配料系統的實際應用效果表明，油漆加工工藝的質量得到顯著提高。 在油漆工藝中，影響油漆的因素主要有浴比、溫度、時間、助劑以及染前處理等。傳統的油漆工藝主要是對溫度、染料和助劑的配備及注入時間的控制，而忽視了助劑的注入方式。助劑的注入方式不當會導致色花、色差及染料鹽析等油漆質量問題。傳統的簡單加料方式是無法保證油漆質量的，必須采用計量控制方式，才能有效地滿足油漆工藝要求…。為此，本文設計了一種基于PLc的計量加料稱重系統自動控制配料系統。 傳統油漆存在的問題 配料系統控制配料系統的研究已經取得了很大進展，解決了染液溫度的控制問題心。在自動配料方面也取得了一定的進步‘5。。傳統的配料系統配料系統結構如圖1所示。左側為染缸，右側為油漆用液體的儲液體罐，染缸是主要的溫度控制對象。傳統的油漆工藝過程主要由升溫、保溫、降溫等幾個連續階段組成。升溫過程采用蒸汽加熱，降溫階段采用冷卻液體冷卻。在升溫過程中，當溫度達到某一特定值時，保溫一段時間，在這段時間內加入染料、助劑等化學藥品。在降溫過程中，當溫度降到某一特定溫度時，校正浴比，再加入染料或助劑。在傳統油漆工藝中，升溫和降溫過程中的加料是靠有經驗的工藝人員或操作工將配置好的染液或助劑直接倒入油漆用的儲液體罐。這種人為的控制，對染深色織物來說，問題不大，但對染淺色織物若采用活性染料，則會出現油漆質量問題。其原因雖然與溫度控制有一定的關系(如，在上染率高的溫度范圍內升溫過快)，但更直接的原因是助劑的注入方式不當。根據活性染料在織物油漆中的上染特點可知，染淺色織物時，第1次上染率是很高的，可達60％。如果助劑的用量或注入方式不當，有可能使上染速度過快，造成油漆不勻，同時還可能引起染料的聚集或沉淀，從而導致織物油漆質量的不穩定、廢品率高，因而產品檔次無法提高№o。不但人工加料存在上述問題，傳統單一線性加料也不能滿足新型的油漆工藝。例如，對染淺色的織物來說，采用線性加料是無法控制上染率的，必須采用非線性計量加料來保證充分的上染率。 2基于PLC的計量加料稱重系統自動控制配料系統 油漆工藝要求助劑的注入方式是非線性加料，如圖2所示。助劑的添加量Q隨時間f按平方比例遞增，Q=cf2。為了達到上述要求，本文介紹了一種新的基于PLC的計量加料控制配料系統。 2.1控制配料系統的構成 改進助劑注入方式后的配料系統結構如圖3所示。圖中虛線右側部分是基于PLc的計量加料控制配料系統。該計量加料控制配料系統主要由液體缸、高液體位傳感器、流量檢測計、變頻器、磁力泵、攪拌機、PLc和電腦計量加料程序等組成。 2.2工作過程 操作人員將助劑加入液體缸中，同時加液體，當液體缸里的溶液加到的量時，閥門關閉，停止加液體。按下攪拌開關，攪拌機可以連續攪拌10IIlin。如果需要，攪拌過程中可以隨時暫停攪拌。經攪拌，助劑充分溶解。得到攪拌好的助劑溶液后，需要加料時，操作人員按下加料開關，計量加料控制配料系統開始按照加料過程要求的非線性速度自動把溶液加入到油漆用液體的儲液體缸，然后在進液體閥打開的情況下從儲液體缸流入染缸中。當液體缸里的溶液全部流入儲液體缸時，泵停止運轉。流量檢測計實時監測注入儲液體缸溶液的流速，并且把測得的脈沖數傳送給PLc，PLc經過計算可以得出溶液的流速和總的注入容積，這些數據傳送到上位機，以供工作人員決策。 2.3稱重系統自動控制配料系統設計 2.3.1PLC控制原理 計量加料配料系統是用PLc作為控制區來完成計量加料的全過程。在助劑配備之前工作人員開啟加液體開關，PLc控制區發出信號，啟動相應的電磁閥將液體注入液體缸中，與此同時高液體位傳感器開始工作。當液體缸中溶液的量增加到與高液體位傳感器所設定的量等值時，控制區接收到高液體位傳感器的動作信號，立即使加液體的電磁閥關閉，停止加液體。當助劑按需求量加入液體缸并按下攪拌開關，控制區發出指令，啟動攪拌機相應的電磁閥并且內部計時器開始計時，攪拌機均勻攪拌溶液；當計時器的時間到達設定值(一般為10min)時，控制區發出指令，電磁閥關閉，停止攪拌。助劑溶液混合均勻后，按下加料開關，PLc發出指令，啟動相應的電磁閥，變頻器和流量計開始工作。泵在變頻器的控制下按工藝要求的加料速度，將助劑染液導入油漆用的儲液體缸。將流量計檢測到的溶液流速傳送到PLc的數據存儲區，PLc把此數據與一個給定值進行比較，當溶液流速驟然變小，關閉相應的電磁閥，泵和變頻器停止工作，助劑溶液全部注入儲液體缸中。 2.3.2硬件設計 計量加料控制配料系統接線所示。高液體位傳感器、流量檢測計、攪拌開關按鈕和加液開關按鈕作為PLc的輸入量，變頻器、泵、攪拌機作為PLc的輸出量。選用中國臺灣vIGOR的VH系列VH一14MR的PLc(8點輸入，6點繼電器輸出)；通訊模塊完成與上位機的數據交換；A／D模塊完成高液體位傳感器、流量計等模擬信號的采集；D／A模塊實現PLc對設備的控制輸出。變頻器的選擇是加料速度能否滿足工藝要求的關鍵，選用艾默生TDl000系列的TDl000.2S0015G變頻器。它具有以下特點：采用V／F控制方式，可以任意設定v／F曲線；加減速曲線為直線，有2種加減速時間可選，設定范圍是0.1～3600s；外接端子控制多速運行。如圖4所示變頻器的多速端子與PLc的Y3～Y5輸出點連接，通過Y3、Y4的不同邏輯組合可以實現多段速度運行，Y5用來實現2種加減速時間的切換。高液體位傳感器、流量計、泵、電磁閥等屬于一般性設備，根據工藝要求選擇。 2.3.3軟件設計 配料系統采用PLc梯形圖編程實現各種邏輯順序控制和流速檢測控制。該控制配料系統可以實現自動／手動切換和變頻／工頻切換(若需要把助劑溶液快速注入配料系統的儲液體缸時，可采用工頻運行模式)。采用變頻啟動方式時，變頻器的頻率在開始的3s內上升到25Hz，再經過2s降到頻率。這個啟動過程可以排掉助劑溶液傳送管道內的空氣，使溶液起始流速極小。然后變頻器由頻率緩慢加速以保證溶液的流速是線性增加的，從而使溶液的注入量隨時間按平方比例遞增，滿足了工藝要求。 3結束語 傳統油漆工藝的加料過程采用的是人工加料或線性加料，而這些傳統的加料方式無法滿足織物油漆質量的要求。為了解決這個問題，本文設計了基于PLC的計量加料控制配料系統。采用此配料系統，可以實現加料的非線性控制，從而大大提高了油漆質量及油漆穩定性。本配料系統已在天津三星毛紡織有限公司成功應用，。 | |
