聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)控制領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界co2聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯發(fā)泡材料具有良好的撓曲性、耐沖擊、耐高溫，且產(chǎn)品可降解，近年來(lái)已逐漸作為PE、PVC、PS的替代材料被廣泛應(yīng)用。超臨界C02無(wú)毒、無(wú)氣味、不燃不爆，且在聚合物中能夠較好的溶解，是進(jìn)行聚丙烯發(fā)泡的理想氣體。如圖1所示，目前利用超臨界co2生產(chǎn)聚丙烯發(fā)泡材料，整條生產(chǎn)線包括料斗、超臨界0)2注入裝置、擠出機(jī)(包括一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī))、機(jī)頭模具、輔助機(jī)械等部分，涉及到的工藝流程依次為投料、注入氣體、剪切混合、擠出、成型等步驟?，F(xiàn)有技術(shù)中，多采用分離儀表對(duì)上述過(guò)程進(jìn)行單獨(dú)控制，無(wú)法對(duì)進(jìn)料量、螺桿轉(zhuǎn)速、擠出機(jī)的工作溫度和壓力進(jìn)行協(xié)調(diào)，而獲得較好的發(fā)泡效果依賴于生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)物料量、螺桿轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等參數(shù)的協(xié)調(diào)，單獨(dú)控制無(wú)法達(dá)到需要的精度，從而導(dǎo)致發(fā)泡效果差，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外，采用分離儀表對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，需要利用人工對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)監(jiān)測(cè)量進(jìn)行讀取并依靠讀取的物理量進(jìn)行下一步操作，無(wú)法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在監(jiān)測(cè)量發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行快速響應(yīng)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供了一種超臨界C02聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線控制精度低且生產(chǎn)效率不高的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種超臨界0)2聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、主機(jī)控制系統(tǒng)以及輔機(jī)控制系統(tǒng)；監(jiān)控中心發(fā)送控制指令至主機(jī)控制系統(tǒng)和輔機(jī)控制系統(tǒng)并接收主機(jī)控制系統(tǒng)和輔機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送回的采集數(shù)據(jù)。所述監(jiān)控中心為設(shè)置有人機(jī)交互界面的上位機(jī)，監(jiān)控中心通過(guò)以太網(wǎng)與主機(jī)控制系統(tǒng)和輔機(jī)控制系統(tǒng)相連。
[0006]所述主機(jī)控制系統(tǒng)包括第一 PLC控制器，以及與第一 PLC控制器相連的多個(gè)電磁閥門、多個(gè)壓力傳感器、多個(gè)矢量式計(jì)量料斗和重力傳感器、伺服控制器、溫度控制模塊、流變儀。
[0007]進(jìn)一步的，所述電磁閥門為三個(gè)，分別用于控制超臨界C02注入口的注入流量、二階擠出機(jī)機(jī)頭的開關(guān)和二階擠出機(jī)螺桿芯部循環(huán)冷卻水栗/油栗的開關(guān)。
[0008]進(jìn)一步的，所述壓力傳感器為兩個(gè)，分別用于對(duì)超臨界0)2注入口和二階擠出機(jī)機(jī)頭處的壓力進(jìn)行采集并反饋至第一 PLC控制器。
[0009]進(jìn)一步的，所述重力傳感器至少為兩臺(tái)，分別設(shè)置于至少為兩臺(tái)的矢量式計(jì)量料斗上，通過(guò)測(cè)量料斗重量減少量，對(duì)原料和助劑進(jìn)行稱重。
[0010]進(jìn)一步的，所述伺服控制器分別連接至第一電機(jī)和第二電機(jī)，用于對(duì)一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
[0011]進(jìn)一步的，所述溫度控制模塊為高精度PID溫度控制器，由依次連接的測(cè)溫探頭、溫度電壓轉(zhuǎn)換電路、A/D電路、處理器、D/A電路、壓控電流源以及熱電偶組成，用于對(duì)一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī)的溫度進(jìn)行控制。所述溫度控制模塊可控制26個(gè)溫度控制區(qū)間，由測(cè)溫探頭對(duì)溫度控制區(qū)間的溫度進(jìn)行采集，通過(guò)溫度電壓轉(zhuǎn)換電路將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過(guò)A/D電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸送給處理器，處理器內(nèi)設(shè)置有溫度控制區(qū)間的正常工作溫度范圍，當(dāng)采集到的溫度控制區(qū)間的溫度不在工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，處理器通過(guò)D/A電路、壓控電流源控制熱電偶工作，并作用于溫度控制區(qū)間，使溫度控制區(qū)間的溫度恢復(fù)正常工作溫度范圍內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步的，所述流變儀用于對(duì)一階擠出機(jī)內(nèi)超臨界C02與聚丙烯的溶解度進(jìn)行在線測(cè)試并將測(cè)得的溶解度反饋至第一 PLC控制器。第一 PLC控制器基于流變儀測(cè)得的溶解度輸出控制信號(hào)至超臨界C02注入口的電磁閥門，通過(guò)控制電磁閥門的大小調(diào)節(jié)超臨界C0 2的注入量。
[0013]所述輔機(jī)控制系統(tǒng)包括第二 PLC控制器，以及與第二 PLC控制器相連的激光測(cè)厚儀、口模間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)頭、多個(gè)變頻器和激光測(cè)徑儀。
[0014]進(jìn)一步的，所述激光測(cè)厚儀用于檢測(cè)機(jī)頭模具擠出的發(fā)泡材料的厚度并將檢測(cè)到的厚度反饋至第二 PLC控制器；第二 PLC控制器基于激光測(cè)厚儀測(cè)得的發(fā)泡材料的厚度輸出控制信號(hào)至口模間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)頭，對(duì)口模間隙進(jìn)行調(diào)整。
[0015]進(jìn)一步的，所述變頻器至少為兩個(gè)，用于控制發(fā)泡材料的牽引和壓延；所述激光測(cè)徑儀用于對(duì)牽引、壓延后的發(fā)泡材料進(jìn)行定長(zhǎng)切割。
[0016]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果為:本實(shí)用新型提供的一種超臨界C02聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控中心、主機(jī)控制系統(tǒng)和輔機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)超臨界C02聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線中的壓力、溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、物料量等數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)參數(shù)的協(xié)調(diào)控制，有效提高了超臨界0)2聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制精度和生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是【背景技術(shù)】中利用超臨界0)2生產(chǎn)聚丙烯發(fā)泡材料生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界0)2聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的主機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的溫度控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的輔機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型具體保護(hù)范圍的限定。
[0023]如附圖2所示，本實(shí)施例所提供的一種超臨界C02聚丙烯發(fā)泡生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、主機(jī)控制系統(tǒng)以及輔機(jī)控制系統(tǒng)；監(jiān)控中心發(fā)送控制指令至主機(jī)控制系統(tǒng)和輔機(jī)控制系統(tǒng)并接收主機(jī)控制系統(tǒng)和輔機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送回的采集數(shù)據(jù)。所述監(jiān)控中心為設(shè)置有人機(jī)交互界面的上位機(jī)，監(jiān)控中心通過(guò)以太網(wǎng)與主機(jī)控制系統(tǒng)和輔機(jī)控制系統(tǒng)相連，用于將采集到的生產(chǎn)線中的各個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)給技術(shù)人員，同時(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)線各個(gè)環(huán)節(jié)的主動(dòng)控制。
[0024]如附圖3所示，所述主機(jī)控制系統(tǒng)包括第一 PLC控制器，以及與第一 PLC控制器相連的多個(gè)電磁閥門、多個(gè)壓力傳感器、多個(gè)矢量式計(jì)量料斗和重力傳感器、伺服控制器、溫度控制模塊、流變儀。
[0025]本實(shí)施例中，所述電磁閥門為三個(gè)，分別用于控制超臨界C02注入口的注入流量、二階擠出機(jī)機(jī)頭的開關(guān)和二階擠出機(jī)螺桿芯部循環(huán)冷卻水栗/油栗的開關(guān)。其中，超臨界C02注入口的電磁閥門為電控微調(diào)閥，從關(guān)閉到開啟能連續(xù)細(xì)微的調(diào)節(jié)超臨界C0 2的注入流量，以實(shí)現(xiàn)精確控制。料斗投料口的電磁閥門和二階擠出機(jī)機(jī)頭的電磁閥門協(xié)調(diào)工作，基于動(dòng)態(tài)流量平衡原理，通過(guò)控制料斗的投料量和二階擠出機(jī)機(jī)頭的擠出發(fā)泡材料量，對(duì)擠出機(jī)內(nèi)壓力波動(dòng)進(jìn)行控制。此外，二階擠出機(jī)螺桿芯部循環(huán)冷卻水栗/油栗的電磁閥門通過(guò)控制二階擠出機(jī)螺桿芯部循環(huán)冷卻水栗/油栗的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)二階擠出機(jī)的溫度控制，使得低溫?cái)D出得以實(shí)現(xiàn)。
[0026]所述壓力傳感器為兩個(gè)，分別用于對(duì)超臨界C02注入口和二階擠出機(jī)機(jī)頭處的壓力進(jìn)行采集并反饋至第一 PLC控制器。對(duì)超臨界0)2注入口和二階擠出機(jī)機(jī)頭處的壓力進(jìn)行采集的目的是為了對(duì)一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī)的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，與控制超臨界C02注入口的注入流量、料斗的投料量、二階擠出機(jī)機(jī)頭的開關(guān)的電磁閥門構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī)內(nèi)的壓力的監(jiān)測(cè)和控制。
[0027]所述重力傳感器至少為兩臺(tái)，分別設(shè)置于至少為兩臺(tái)的矢量式計(jì)量料斗上。本實(shí)施例中，矢量式計(jì)量料斗為三個(gè)，分別用于投放A原料、B原料以及助劑，對(duì)應(yīng)的重力傳感器有三臺(tái)，分別設(shè)置于三個(gè)矢量式計(jì)量料斗下，通過(guò)測(cè)量矢量式計(jì)量料斗重量減少量，對(duì)A原料、B原料和助劑的投放量進(jìn)行稱重。本實(shí)施例中，A原料為聚丙烯，B原料以及助劑根據(jù)生產(chǎn)的需要選擇種類添加。
[0028]所述伺服控制器分別連接至第一電機(jī)和第二電機(jī)，用于對(duì)一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速恒定在土 1轉(zhuǎn)偏差，從很大程度上避免了螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)擠出機(jī)內(nèi)溫度和壓力的影響，使擠出機(jī)的工作性能更加穩(wěn)定。
[0029]如附圖4所示，所述溫度控制模塊為高精度PID溫度控制器，由依次連接的測(cè)溫探頭、溫度電壓轉(zhuǎn)換電路、A/D電路、處理器、D/A電路、壓控電流源以及熱電偶組成，用于對(duì)一階擠出機(jī)和二階擠出機(jī)的溫度進(jìn)行控制。所述溫度控制模塊可控制26個(gè)溫度控制區(qū)間，由測(cè)溫探頭對(duì)溫度控制區(qū)間的溫度進(jìn)行采集，通過(guò)溫度電壓轉(zhuǎn)換電路將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過(guò)A/D電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸送給處理器，處理器內(nèi)設(shè)置有溫度控制區(qū)間的正常工作溫度，當(dāng)采集到的溫度控制區(qū)間的溫度不在工作溫度內(nèi)、時(shí)，處理器通過(guò)D/A電路、壓控電流源控制熱電偶工作，并作用于溫度控制區(qū)間，使溫度控制區(qū)間的溫度恢復(fù)正常工作溫度。該溫度控制模塊基于PID溫度控制原理，對(duì)溫度控制區(qū)