專利名稱：基于失重秤控制系統(tǒng)的洗衣粉自動生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種洗衣粉生產(chǎn)裝置，尤其涉及一種基于失重枰控制系統(tǒng)的洗衣 粉自動生產(chǎn)裝置；具體地說，經(jīng)噴霧干燥后的洗衣粉基粉和其它固液體組份，通 過失重秤控制系統(tǒng)根據(jù)配方控制流量，最后輸送至混合器。
背景技術(shù)：
當前，高塔噴粉生產(chǎn)的普通型后配洗衣粉在國內(nèi)外洗衣粉市場中的產(chǎn)銷量仍 然占據(jù)主導地位。由于眾所周知的皮帶秤連續(xù)配料系統(tǒng)的固有毛病，如影響計量 精度的因素多而敏感，輕微的粉塵粘附和皮帶跑偏都會造成較大的精度偏差，故 障率偏高，維護困難等，讓用戶大傷腦筋，以致生產(chǎn)難以正常運行，產(chǎn)品質(zhì)量無 法保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點和不足，提供一種基于失 重秤控制系統(tǒng)的洗衣粉自動生產(chǎn)裝置。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一、洗衣粉自動生產(chǎn)裝置
本裝置采用現(xiàn)代化的計算機工作站來實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝、配方、產(chǎn)品質(zhì)量的全 自動控制。計算機工作站主體由工業(yè)級計算機、 一套可編程控制器、多臺流量控 制器、流量泵、變頻器組成控制中心，負責對現(xiàn)場的料位、氣動元件、電機轉(zhuǎn)速、 物料流量、壓力、重量和限位執(zhí)行開關(guān)及物料配比等實行閉環(huán)控制。
具體地說，如圖1、 2，本裝置包括現(xiàn)有技術(shù)的依次連接的進料機構(gòu)(1)、 稱量機構(gòu)(2)、攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4);
設(shè)置有控制系統(tǒng)(5); 進料機構(gòu)(1)、稱量機構(gòu)(2)、攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4)分別與控制
系統(tǒng)(5)連接，均受控制系統(tǒng)(5)控制。
所述的進料機構(gòu)(1)如圖3所示，其功能是將物料進到稱量機構(gòu)(1)中； 所述的稱量機構(gòu)(2)如圖4所示，其功能是計量物料重量； 所述的攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4)如圖5所示，攪拌機構(gòu)(3)其功能
是防止物料搭橋，保證物料順暢卸料；卸料機構(gòu)(4)其功能是將物料從稱量機
構(gòu)(2)排出；
控制系統(tǒng)(5)如圖6所示，包括稱重傳感器(5.1)、可編程控制器PLC (5. 2)、 電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5)、人機界面(5.6)、電源(5.7);
PLC (5.2)的輸入端與稱重傳感器(5.1)的輸出端連接，獲取重量信號；
PLC (5.2)的輸出端分別與電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5) 連接，分別控制進料機構(gòu)(1)的進料閥門(1. 1 )、攪拌機構(gòu)(3)的攪拌電機(3. 1 )、 卸料機構(gòu)(4)的卸料電機(4.1);
PLC (5.2)和人機界面(5.6)連接；
電源(5.7)為控制系統(tǒng)(5)提供電源。
由此可見，控制系統(tǒng)(5)的功能是控制各個機械部分的工作，保證計量的 精度，其中
① 稱重傳感器(5.1):將秤斗的重量轉(zhuǎn)換為電信號，并輸入給PLC (5.2)。
② 可編程控制器PLC (5.2):是整個控制系統(tǒng)(5)的核心，按照設(shè)計的程 序進行運算，控制其它執(zhí)行單元，并與設(shè)定的參數(shù)進行比較，達到生產(chǎn)合格產(chǎn)品 的目的。
③ 電磁閥(5.3):在PLC (5.2)的控制下，接通或斷開進料機構(gòu)(1)的進 料閥門(1.1)的氣源，使進料閥門(1.1)打開或關(guān)閉。
接觸器(5.4):在PLC (5.2)的控制下，接通或斷開攪拌機構(gòu)(3)的攪 拌電機(3.1)的電源，使攪拌電機(3.1)運行或停止。
⑤ 變頻器(5.5):在PLC (5.2)的控制下，接通或斷開卸料機構(gòu)(4)的卸 料電機(4.1)的電源，使卸料電機(4.1)運行或停止，并調(diào)節(jié)其運行速度。
⑥ 人機界面(5.6):為操作者提供顯示與操作的界面，可以顯示運行狀態(tài)、 運行數(shù)據(jù)及輸入?yún)?shù)等。
⑦電源(5.7):為整個控制系統(tǒng)提供380VAC， 220VAC， 24VDC的電源。
本裝置的工作原理
如圖7，整個稱量工作過程分為兩部分進料過程(T1-T2)及稱量過程 (T2-T3)。
稱量過程(T2-T3)中，進料機構(gòu)(1)不工作，稱量機構(gòu)(2)通過單位時間 內(nèi)的重量減少值，計算出流量并于設(shè)定值比較控制卸料速度，當秤中重量小于 W2時，進料機構(gòu)(1)動作，秤中物料快速填充，重量到W1時，進料機構(gòu)(1) 停止動作，進入稱量過程。過程周而復始。
技術(shù)指標
*生產(chǎn)能力5 30 t/h
*失重秤的流量范圍5kg 30t/h
*精度0.2%
本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果
1、動態(tài)精度僅與秤的靜態(tài)精度有關(guān)，使配料精度大幅提高。
3、 由于具有連續(xù)配料、自動調(diào)節(jié)并顯示瞬時、累計流量等優(yōu)點，提高了系
統(tǒng)的自控能力。
4、 物料最小流量可降低到5kg/h，適合現(xiàn)在洗衣粉制造中加酶的需要。
5、 故障率明顯降低，降低維護成本。
6、 提高了洗衣粉生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量，適用于對現(xiàn)有洗衣粉生產(chǎn)裝置的改進。


圖l是本裝置組成方框圖； 圖2是本裝置結(jié)構(gòu)示意圖3是進料機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖4是稱量機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖5是攪拌機構(gòu)及卸料機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖6是控制系統(tǒng)方框圖7是失重秤工作過程說明圖8是可編程控制器組成方框圖。
其中
l一進料機構(gòu)，1. l一進料閥門。
2— 稱量機構(gòu)。
3— 攪拌機構(gòu)，3. l—攪拌電機。
4一卸料機構(gòu)，4. l一卸料電機。 5—控制系統(tǒng)，
5. l—稱重傳感器；
5.2—可編程控制器(PLC)，
5. 2. 0—中央處理器(CPU)， 5.2. l—重量處理模塊， 5. 2. 2—流量采樣模塊， 5. 2. 3—PID調(diào)節(jié)模塊， 5.2.4—輸入輸出模塊；
5. 3—電磁閥；
5. 4—接觸器；
5. 5—變頻器；
5. 6—人機界面；
5. 7—電源。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明-
如圖1 ，本裝置是對現(xiàn)有洗衣粉生產(chǎn)裝置的改進，即在已有的由進料機構(gòu)(1 )、 稱量機構(gòu)(2)、攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4)構(gòu)成的洗衣粉生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上 設(shè)置了控制系統(tǒng)(5);
如圖6，控制系統(tǒng)(5)的稱重傳感器(5.1)設(shè)置在稱量機構(gòu)(2)上；控 制系統(tǒng)(5)的電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5)分別控制進料機構(gòu) (1)的進料閥門(1.1)、攪拌機構(gòu)(3)的攪拌電機(3.1)、卸料機構(gòu)(4)的 卸料電機(4.1)，均是通過可編程控制器PLC (5.2)實現(xiàn)的。
一、可編程控制器PLC (5.2) 1、 PLC (5.2)采用西門子S-300系列產(chǎn)品。
如圖8，可編程控制器PLC (5.2)包括分別與中央處理器CPU (5.2.0)連 接的重量處理模塊(5.2.1)、流量采樣模塊(5.2.2)、 PID調(diào)節(jié)模塊(5.2.3) 和輸入輸出模塊(5.2.4)。
所述的重量處理模塊(5.2. 1)是將稱重傳感器(5. 1)的信號進行采集及處 理，顯示秤斗的重量值；
所述的流量采樣模塊(5.2.2)是在裝置卸料時，將重量采樣，并按照設(shè)定 的公式計算流量；
所述的PID調(diào)節(jié)模塊(5.2.3)是在裝置卸料時，將實際流量與設(shè)定流量進 行比較，通過PID運算，控制卸料電機(4.1)轉(zhuǎn)速，達到實際流量與設(shè)定流量 相符的要求。
所述的輸入輸出模塊(5.2.4)是連接輸入的硬件稱重傳感器(5.1)及輸出 的硬件電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5)的模塊。
2、 可編程控制器PLC (5.2)的控制流程 可編程控制器PLC (5.2)的控制流程包括下列步驟
① 由重量處理模塊(5.2.1)將稱重傳感器(5.1)的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量 將所有外部信號通過PLC(5. 2)的外部電路傳入PLC(5. 2)內(nèi)部的CPU(5. 2. 0)
的存儲器，其中稱重傳感器(5.1)的信號由重量處理模塊(5.2.1)轉(zhuǎn)化為數(shù)字 量，通過標準砝碼標定，再將此數(shù)量再轉(zhuǎn)化為標準重量值。
② 由流量采樣模塊(5.2.2)采集失重秤失重的流量
在失重秤工作過程中，流量采樣模塊(5.2.2)采集失重秤的重量值將不斷 下降，將此下降值除以時間，即可計算出該失重秤失重的流量L=AW/T;
流量通常以噸/小時或公斤/分鐘表示，用于洗衣粉的失重秤通常由3臺及以 上的失重秤組成一個洗衣粉失重秤配料系統(tǒng)。
③ 由CPU (5.2.0)將采集到的失重秤失重的流量與設(shè)定流量進行比較 根據(jù)洗衣粉配方及生產(chǎn)的要求，生產(chǎn)者通過人機界面(5.6)將各失重秤流
量輸入PLC (5.2)內(nèi)部的CPU (5.2.0)，失重秤工作時，CPU (5.2.0)將采集到 的失重秤流量與設(shè)定流量進行比較。
④ 通過PID調(diào)節(jié)模塊(5.2.3)使實際流量與設(shè)定流量相符
若實際流量大于設(shè)定值則降低流量控制輸出，反之，則增大控制輸出，使實 際流量與設(shè)定流量相符。
CPU (5.2.0)對流量的控制通過PID (比例、積分、微分)控制策略進行，
保證失重秤流量控制的準確而穩(wěn)定。
這里的PLC (5.2)將各失重秤協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)洗衣粉配方要求，連續(xù)地、 嚴格地將洗衣粉各組分以配方比例輸送到混合器，實現(xiàn)洗衣粉配料的生產(chǎn)。
當某一臺失重秤的料倉中的物料重量小于物料的下限時，PLC (5.2)打開該 秤的進料閘門，將失重秤的料倉的物料以一個較大的的速度補滿，即失重秤的料 倉物料重量達到上限時，關(guān)閉進料閘門，失重秤繼續(xù)工作。重量與時間的關(guān)系如 圖7所示。
⑤如此循環(huán)，使失重秤達到連續(xù)工作的目的
工程技術(shù)人員按照上述控制流程根據(jù)具體硬件環(huán)境編寫代碼，然后將其輸入 到可編程控制器PLC (5.2)之中。
權(quán)利要求
1、一種基于失重秤控制系統(tǒng)的洗衣粉自動生產(chǎn)裝置，包括依次連接的進料機構(gòu)(1)、稱量機構(gòu)(2)、攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4)；其特征在于設(shè)置有控制系統(tǒng)(5)；進料機構(gòu)(1)、稱量機構(gòu)(2)、攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4)分別與控制系統(tǒng)(5)連接，均受控制系統(tǒng)(5)控制；控制系統(tǒng)(5)包括稱重傳感器(5.1)、PLC(5.2)、電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5)、人機界面(5.6)、電源(5.7)；PLC(5.2)的輸入端與稱重傳感器(5.1)的輸出端連接，獲取重量信號；PLC(5.2)的輸出端分別與電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5)連接，分別控制進料機構(gòu)(1)的進料閥門(1.1)、攪拌機構(gòu)(3)的攪拌電機(3.1)、卸料機構(gòu)(4)的卸料電機(4.1)；PLC(5.2)和人機界面(5.6)連接；電源(5.7)為控制系統(tǒng)(5)提供電源。
2、 按權(quán)利要求1所述的一種基于失重秤控制系統(tǒng)的洗衣粉自動生產(chǎn)裝置， 其特征在于PLC(5. 2)包括分別與中央處理器CPU(5. 2. 0)連接的重量處理模塊(5. 2. 1)、 流量采樣模塊(5.2.2)、 PID調(diào)節(jié)模塊(5.2.3)和輸入輸出模塊(5.2.4);所述的重量處理模塊(5.2. 1)是將稱重傳感器(5. 1)的信號進行采集及處 理，顯示秤斗的重量值；所述的流量采樣模塊(5.2.2)是在裝置卸料時，將重量采樣，并按照設(shè)定 的公式計算流量；所述的PID調(diào)節(jié)模塊(5.2.3)是在裝置卸料時，將實際流量與設(shè)定流量進 行比較，通過PID運算，控制卸料電機(4.1)轉(zhuǎn)速，達到實際流量與設(shè)定流量 相符的要求； '所述的輸入輸出模塊(5.2.4)是連接輸入的硬件稱重傳感器(5. 1)及輸出 的硬件電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5)的模塊。
3、 一種基于失重秤控制系統(tǒng)的洗衣粉自動生產(chǎn)裝置，其特征在于可編程控 制器(5.2)的控制流程包括下列步驟① 由重量處理模塊(5.2.1)將稱重傳感器(5.1)的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量;② 由流量采樣模塊(5.2.2)采集失重秤失重的流量；③ 由CPU (5.2.0)將采集到的失重秤失重的流量與設(shè)定流量進行比較；④ 通過PID調(diào)節(jié)模塊(5.2.3)使實際流量與設(shè)定流量相符；⑤ 如此循環(huán)，使失重秤連續(xù)工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于失重秤控制系統(tǒng)的洗衣粉自動生產(chǎn)裝置，涉及一種洗衣粉生產(chǎn)裝置。本發(fā)明包括依次連接的進料機構(gòu)(1)、稱量機構(gòu)(2)、攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4)；設(shè)置有控制系統(tǒng)(5)；進料機構(gòu)(1)、稱量機構(gòu)(2)、攪拌機構(gòu)(3)及卸料機構(gòu)(4)分別與控制系統(tǒng)(5)連接，均受控制系統(tǒng)(5)控制；控制系統(tǒng)(5)包括稱重傳感器(5.1)、可編程控制器(5.2)、電磁閥(5.3)、接觸器(5.4)、變頻器(5.5)、人機界面(5.6)、電源(5.7)。本發(fā)明使配料精度大幅提高；故障率明顯降低，降低維護成本；提高了洗衣粉生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量，適用于對現(xiàn)有洗衣粉生產(chǎn)裝置的改進。
文檔編號C11D11/02GK101100631SQ20071005256
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者張?zhí)觳?申請人:武漢科恒工控工程有限責任公司