CN101654887B - 中浓盘磨机微调控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中浓盘磨机微调控制系统与方法，系统包括温度监控模块、设备运行监控模块和依次连接的打浆质量控制模块、电流检测模块、位移控制模块、微调伺服控制模块、进退刀控制模块，温度监控模块的输出端分别与设备运行监控模块和进退刀控制模块连接，进退刀控制模块的输出端分别外接盘磨机的液压装置和端面传动装置；其方法是微调伺服控制模块结合位移控制模块和电流检测模块的数据进行计算，进退刀控制模块根据计算结果控制液压装置及端面传动装置动作，实现磨片组件间距调节，此过程温度监控模块监控盘磨机主轴轴承温度。本发明实现对盘磨机打浆自动控制，减少人工操作，提高了磨片组件间距的调节精度，也提高打浆质量和打浆效率。

Description

中浓盘磨机微调控制系统与方法

技术领域

本发明涉及盘磨机技术领域，特别涉及一种中浓盘磨机微调控制系统与方法。

背景技术

盘磨机是造纸行业进行纸浆打浆的主要设备，现有盘磨机打浆的主要打浆工艺有低浓打浆、中浓打浆和高浓打浆，通常低浓打浆的打浆浓度为3～4％左右，中浓打浆的打浆浓度为6～15％之间，高浓打浆的打浆浓度为20％以上，由于浆料浓度的不同，浆料的流动特性会发生根本的变化，因此对打浆的工艺过程控制和盘磨机设备的控制也就有不同的要求。

当前造纸企业使用较多的仍然是传统的低浓打浆工艺，采用较多的打浆设备为双盘磨，由于使用时间长，使用经验较丰富，控制技术也日益完善，但低浓打浆对纤维切断较多。现有的研究和生产使用实践表明，中浓打浆能够较好的保护纤维长度，同时高效率的实现对纤维的分丝、帚化等打浆作用，从而大幅度降低了打浆能耗，因此，越来越多的造纸企业开始采用中浓打浆技术和中浓打浆设备。但是，现有的中浓打浆还没有实现自动控制，对其工艺过程的控制和设备工作状态的控制主要通过人工操作来完成，尤其是盘磨机上磨盘的间距，也只能通过人工操作来调节，这就需要操作人员有丰富的操作经验，而造纸行业是规模化生产企业，仅仅依靠人工操作，往往造成生产的不稳定，对产品的质量造成很大的波动，并且浪费电能，严重的情况下，甚至无法进行正常生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生产稳定、磨盘间距调节精度高、打浆效果好的中浓盘磨机微调控制系统。

本发明的另一目的在于提供一种根据上述系统实现的中浓盘磨机微调控制方法，该方法实现了对盘磨机磨盘间距及盘磨机工作电流的自动调节。

本发明通过以下技术方案实现：一种中浓盘磨机微调控制系统，包括温度监控模块、设备运行监控模块、打浆质量控制模块、电流检测模块、位移控制模块、微调伺服控制模块和进退刀控制模块，其中温度监控模块的输入端外接温度传感器，温度监控模块的输出端分别与设备运行监控模块和进退刀控制模块连接，打浆质量控制模块、电流检测模块、位移控制模块、微调伺服控制模块和进退刀控制模块依次连接，进退刀控制模块的输出端分别外接盘磨机的液压装置和端面传动装置；位移控制模块的输入端还外接位置传感器，电流检测模块的输入端还外接电流传感器。

所述端面传动装置包括卡盘、端面螺纹件、锥形齿轮及电机，其中卡盘安装于与磨盘组件连接的盘磨机主轴上，端面螺纹件设于卡盘内部，锥形齿轮设于卡盘侧面并与端面螺纹件配合连接，设于锥形齿轮末端的电机与微调控制系统的进退刀控制模块连接。

所述卡盘包括卡盘基座和设于卡盘基座上的锲形爪卡；所述端面螺纹件的端面螺纹为涡状线；所述磨盘组件包括同轴设于盘磨机主轴上的动磨盘和静磨盘。

所述温度传感器设于盘磨机主轴轴承上，所述位置传感器设于盘磨机的动磨盘或静磨盘上，所述电流传感器设于轴承座上。

所述微调控制系统可采用PLC控制系统或者DCS控制系统。

本发明的中浓盘磨机微调控制系统使用时，由温度监控模块检测整个微调过程的盘磨机主轴轴承温度，保证其温度在轴承的正常工作温度范围内，实现对系统的保护；盘磨机的工作电流通过在打浆质量控制模块中设定，然后电流监测模块检测实时电流值并与设定值比较，将两者差值输送给位移控制模块，实现盘磨机磨片间隙的调整，从而实现盘磨机的工作达到设定值；微调伺服控制模块结合位移控制模块和电流检测模块得到的数据进行计算，并将计算结果输送给进退刀控制模块，由进退刀控制模块控制液压装置及端面传动装置动作，从而实现对动磨盘与静磨盘之间间距的调节。

本发明根据上述系统实现的中浓盘磨机微调控制方法，包括以下步骤：

(1)启动系统，温度监控模块开始实时检测盘磨机主轴上的轴承温度，并将数据输送给设备运行监控模块，通过设备运行监控模块对盘磨机的工作过程进行监控；

(2)分别输入盘磨机工作的目标电流值和动磨盘与静磨盘之间的目标间距值，目标电流值由打浆质量控制模块记录保存，目标间距值由微调伺服控制模块记录保存；

(3)电流检测模块实时收集盘磨机的工作电流，然后将得到的实时工作电流值与目标电流值比较，并将两者差值输送给位移控制模块，同时位移控制模块开始检测动磨盘与静磨盘之间的间距，然后将得到的初始间距值输送给微调伺服控制模块；

(4)微调伺服控制模块计算盘磨机的动磨盘轴向位移量并输送给进退刀控制模块；

(5)进退刀控制模块计算液压装置的电磁阀开关方向、开关时间和端面传动装置的电机转速，然后控制盘磨机主轴带动动磨盘轴向移动。

步骤(1)中所述温度监控模块对轴承温度的监控通过设于盘磨机主轴轴承上的温度传感器实现；当检测到的实时温度在盘磨机正常工作的温度范围内，系统正常运行；当检测到的实时温度超出盘磨机正常工作的温度范围时，设备运行监控模块控制系统报警、控制盘磨机停机或控制盘磨机的冷却装置直接进行冷却。

步骤(3)中所述电流检测模块对盘磨机实时工作电流值的检测通过电流传感器实现；所述位移控制模块对初始间距值的检测通过位置传感器实现。

步骤(4)中所述微调伺服控制模块对动磨盘轴向位移量的计算具体如下：

利用编码器记录电机主轴的转动圈数，然后查表得出电机主轴转动圈数对应的动静磨盘间距值，然后将得到的动静磨盘间距值与初始间距值相减，得到动磨盘轴向位移量。

所述步骤(5)具体为：

(5-1)进退刀控制模块根据得到的动磨盘轴向位移量计算盘磨机液压装置中电磁阀的开关方向和开关时间，同时计算端面传动装置的电机转数；

(5-2)进退刀控制模块控制液压装置中电磁阀的开关带动油缸的活塞运动，同时控制电机转动带动端面传动装置的锲形爪卡运动；

(5-3)油缸活塞的运动和电机的转动同时带动盘磨机主轴轴向移动，实现动磨盘的轴向位移。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的中浓盘磨机微调控制系统实现了对盘磨机打浆的自动控制，改变了现有中浓盘磨机打浆只能手动操作的状况，减少人工操作，提高了盘磨机中磨片间距的调节精度，使得打浆过程稳定，提高打浆质量，也大大提高了打浆效率。

2、本发明的中浓盘磨机微调控制系统与方法，在实现对磨盘间距自动调节的同时，也实现了对打浆过程中系统工作电流的自动调节，使电能得到最优分配，减少电能的浪费，能实现节能5％左右。

3、本发明的中浓盘磨机微调控制系统中设有温度监控模块，能对系统运行过程中盘磨机主轴轴承的温度进行实时检测，保证系统的正常运行，提高系统的自我保护性能。

附图说明

图1是本发明的控制系统内部各模块连接的结构示意图。

图2是本发明的控制系统安装于盘磨机上的结构示意图。

图3是本发明中端面螺纹装置在盘磨机上的结构示意图。

图4是本发明中不带电机的端面螺纹装置的结构示意图。

图5是图4的装置结构剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种中浓盘磨机微调控制系统，如图1所示，包括温度监控模块、设备运行监控模块、打浆质量控制模块、电流检测模块、位移控制模块、微调伺服控制模块和进退刀控制模块，其中温度监控模块的输入端外接温度传感器，温度监控模块的输出端分别与设备运行监控模块和进退刀控制模块连接，打浆质量控制模块、电流检测模块、位移控制模块、微调伺服控制模块和进退刀控制模块依次连接，进退刀控制模块的输出端分别外接盘磨机的液压装置和端面传动装置；位移控制模块的输入端还外接位置传感器，电流检测模块的输入端还外接电流传感器。该系统安装于盘磨机上时，其结构如图2所示。

以上系统中，端面传动装置如图3所示，包括卡盘1、端面螺纹件2、锥形齿轮3及电机4；如图2所示，其中卡盘1安装于与磨盘组件连接的盘磨机主轴5上；如图5所示，端面螺纹件2设于卡盘1内部，锥形齿轮3设于卡盘1侧面并与端面螺纹件2配合连接，设于锥形齿轮3末端的电机4与微调控制系统的进退刀控制模块连接。如图4所示，卡盘1包括卡盘基座6和设于卡盘基座6上的锲形爪卡7，端面螺纹件2的端面螺纹为涡状线；磨盘组件包括同轴设于盘磨机主轴上的动磨盘8和静磨盘9。

温度传感器设于盘磨机主轴5的轴承10上，位置传感器设于盘磨机的动磨盘8或静磨盘9上，电流传感器设于轴承10的轴承座上；本实施例的微调控制系统可采用PLC控制系统或者DCS控制系统。

本实施例的中浓盘磨机微调控制系统使用时，由温度监控模块检测整个微调过程的盘磨机主轴轴承10温度，保证其温度在轴承的正常工作温度范围内，实现对系统的保护；盘磨机的工作电流通过在打浆质量控制模块中设定，然后电流监测模块检测实时电流值并与设定值比较，将两者差值输送给位移控制模块，实现盘磨机磨片间隙的调整，从而实现盘磨机的工作达到设定值；微调伺服控制模块结合位移控制模块和电流检测模块得到的数据进行计算，并将计算结果输送给进退刀控制模块，由进退刀控制模块控制液压装置及端面传动装置动作，从而实现对动磨盘与静磨盘之间间距的调节。

本实施例根据上述系统实现的中浓盘磨机微调控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

(1)启动系统，温度监控模块开始实时检测盘磨机主轴5上轴承10的温度，并将数据输送给设备运行监控模块，通过设备运行监控模块对盘磨机的工作过程进行监控；

(2)分别输入盘磨机工作的目标电流值和动磨盘与静磨盘之间的目标间距值，目标电流值由打浆质量控制模块记录保存，目标间距值由微调伺服控制模块记录保存；

(3)电流检测模块实时收集盘磨机的工作电流，然后将得到的实时工作电流值与目标电流值比较，并将两者差值输送给位移控制模块，同时位移控制模块开始检测动磨盘8与静磨盘9之间的间距，然后将得到的初始间距值输送给微调伺服控制模块；

(4)微调伺服控制模块计算盘磨机的动磨盘9轴向位移量并输送给进退刀控制模块；

(5)进退刀控制模块计算液压装置的电磁阀11开关方向、开关时间和端面传动装置的电机4的转速，然后控制盘磨机主轴5带动动磨盘8轴向移动。

步骤(1)中温度监控模块对轴承温度的监控通过设于盘磨机主轴轴承上的温度传感器实现；当检测到的实时温度在盘磨机正常工作的温度范围内，系统正常运行；当检测到的实时温度超出盘磨机正常工作的温度范围时，设备运行监控模块控制系统报警、控制盘磨机停机或控制盘磨机的冷却装置直接进行冷却。

步骤(3)中电流检测模块对盘磨机实时工作电流值的检测通过电流传感器实现；位移控制模块对初始间距值的检测通过位置传感器实现。

步骤(4)中微调伺服控制模块对动磨盘8轴向位移量的计算具体如下：

利用编码器记录电机主轴的转动圈数，然后查表得出电机主轴转动圈数对应的动静磨盘间距值，然后将得到的动静磨盘间距值与初始间距值相减，得到动磨盘轴向位移量。

步骤(5)具体为：

(5-1)进退刀控制模块根据得到的动磨盘8的轴向位移量计算盘磨机液压装置中电磁阀11的开关方向和开关时间，同时计算端面传动装置的电机4的转速；

(5-2)进退刀控制模块控制液压装置中电磁阀8的开关带动油缸12的活塞运动，同时控制电机4转动带动端面传动装置的锲形爪卡7运动；

(5-3)油缸12中活塞的运动和电机4的转动同时带动盘磨机主轴5轴向移动，实现动磨盘8的轴向位移。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.中浓盘磨机微调控制系统，其特征在于，包括温度监控模块、设备运行监控模块、打浆质量控制模块、电流检测模块、位移控制模块、微调伺服控制模块和进退刀控制模块，其中温度监控模块的输入端外接温度传感器，温度监控模块的输出端分别与设备运行监控模块和进退刀控制模块连接，打浆质量控制模块、电流检测模块、位移控制模块、微调伺服控制模块和进退刀控制模块依次连接，进退刀控制模块的输出端分别外接盘磨机的液压装置和端面传动装置；位移控制模块的输入端还外接位置传感器，电流检测模块的输入端还外接电流传感器。

2.根据权利要求1所述的中浓盘磨机微调控制系统，其特征在于，所述端面传动装置包括卡盘、端面螺纹件、锥形齿轮及电机，其中卡盘安装于与磨盘组件连接的盘磨机主轴上，端面螺纹件设于卡盘内部，锥形齿轮设于卡盘侧面并与端面螺纹件配合连接，设于锥形齿轮末端的电机与微调控制系统的进退刀控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的中浓盘磨机微调控制系统，其特征在于，所述卡盘包括卡盘基座和设于卡盘基座上的锲形爪卡；所述端面螺纹件的端面螺纹为涡状线；所述磨盘组件包括同轴设于盘磨机主轴上的动磨盘和静磨盘。

4.根据权利要求1所述的中浓盘磨机微调控制系统，其特征在于，所述温度传感器设于盘磨机主轴轴承上，所述位置传感器设于盘磨机的动磨盘或静磨盘上，所述电流传感器设于轴承座上。

5.根据权利要求1所述的中浓盘磨机微调控制系统，其特征在于，所述微调控制系统采用PLC控制系统或者DCS控制系统。

6.根据权利要求1～5任一项所述系统实现的中浓盘磨机微调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)启动系统，温度监控模块开始实时检测盘磨机主轴上的轴承温度，并将数据输送给设备运行监控模块，通过设备运行监控模块对盘磨机的工作过程进行监控；

(2)分别输入盘磨机工作的目标电流值和动磨盘与静磨盘之间的目标间距值，目标电流值由打浆质量控制模块记录保存，目标间距值由微调伺服控制模块记录保存；

(3)电流检测模块实时收集盘磨机的工作电流，然后将得到的实时工作电流值与目标电流值比较，并将两者差值输送给位移控制模块，同时位移控制模块开始检测动磨盘与静磨盘之间的间距，然后将得到的初始间距值输送给微调伺服控制模块；

(4)微调伺服控制模块计算盘磨机的动磨盘轴向位移量并输送给进退刀控制模块；

(5)进退刀控制模块计算液压装置的电磁阀开关方向、开关时间和端面传动装置的电机转速，然后控制盘磨机主轴带动动磨盘轴向移动。

7.根据权利要求6所述中浓盘磨机微调控制方法，其特征在于，步骤(1)中所述温度监控模块对轴承温度的监控通过设于盘磨机主轴轴承上的温度传感器实现；当检测到的实时温度在盘磨机正常工作的温度范围内，系统正常运行；当检测到的实时温度超出盘磨机正常工作的温度范围时，设备运行监控模块控制系统报警、控制盘磨机停机或控制盘磨机的冷却装置直接进行冷却。

8.根据权利要求6所述中浓盘磨机微调控制方法，其特征在于，步骤(3)中所述电流检测模块对盘磨机实时工作电流值的检测通过电流传感器实现；所述位移控制模块对初始间距值的检测通过位置传感器实现。

9.根据权利要求6所述中浓盘磨机微调控制方法，其特征在于，步骤(4)中所述微调伺服控制模块对动磨盘轴向位移量的计算具体如下：

利用编码器记录电机主轴的转动圈数，然后查表得出电机主轴转动圈数对应的动静磨盘间距值，然后将得到的动静磨盘间距值与初始间距值相减，得到动磨盘轴向位移量。

10.根据权利要求6所述中浓盘磨机微调控制方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：

(5-1)进退刀控制模块根据得到的动磨盘轴向位移量计算盘磨机液压装置中电磁阀的开关方向和开关时间，同时计算端面传动装置的电机转速；

(5-2)进退刀控制模块控制液压装置中电磁阀的开关带动油缸的活塞运动，同时控制电机转动带动端面传动装置的锲形爪卡运动；

(5-3)油缸活塞的运动和电机的转动同时带动盘磨机主轴轴向移动，实现动磨盘的轴向位移。

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