CN105922540B - 基于plc智能控制再生塑料节能环保挤出装置 - Google Patents

基于plc智能控制再生塑料节能环保挤出装置 Download PDF

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Abstract

一种基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置，包括挤出部分和可编程控制器，所述挤出部分主要包括一挤出料筒及与挤出料筒传动连接的传动机构，在挤出料筒内设有发热螺杆，所述发热螺杆内设有发热丝，所述挤出料筒分为七个加热段，所述的七个加热段相互独立，每个加热段均包括套设在挤出料筒上的电磁加热线圈，所述挤出料筒中间设有冷却腔室，该冷却腔室连接有冷却系统；所述发热丝与可编程控制器连接，采用逻辑编程实现对发热丝的加热温度及加热时间的控制；把PLC数据通过互联网传送到办公电脑，通过电脑可直接观察数据指导生产，并对机械监控故障维修；实现对再生塑料挤出的智能化控制，节约人力、物力、财力，符合可持续发展的要求。

Description

基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置
技术领域
本发明涉及塑料加工机械技术领域，具体涉及一种基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置。
背景技术
自1930年现代塑料工业形成以来，经过80多年的飞速发展，塑料工业已经成为轻工业的中流砥柱。在塑料产品的广泛应用的同时，也产生了巨大的塑料污染，对全球的生态环境造成了极大的破坏。对废塑料垃圾的处理方法主要是填埋处理和焚烧处理，然而填埋处理由于其占用空间较大，增加了土地资源压力，同时由于废塑难于降解，严重的妨碍了水的渗透和地下水流通，其次废塑中的添加剂还会对土地造成二次污染。焚烧处理由于燃烧产生的CO、多环芳香烃化合物以及重金属会随着烟尘和焚烧残渣一起排放而对环境造成很大的污染。随着科学技术的进步，开始出现利用塑料再生机械对废旧塑料进行再生改性，才真正意识上实现了资源循环。
目前，国内的废塑再生改性机械技术与国外发达国家的相关技术相比而言较为落后，而由于国内每年废塑产生量的逐渐增加，不断加重了我国的生态系统的降解负担，大幅提高国内的废塑再生改性机械技术已经是不得不面对的问题。国内现有市场，废旧塑料的再生改性造粒机械较多，但大部分存在着再生阶段对废旧塑料改性时球磨的细度不够，再生改性料理化性能差，设备易损坏、性能不稳定、智能化程度低、高耗能、不环保等缺陷。
随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业领域的增长速度很快。但是PLC在再生塑料改性装置上使用还没有见到国内外有关的报道，鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能耗低，出丝质量高的基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置，包括挤出部分和可编程控制器(PLC)，所述挤出部分主要包括一挤出料筒及与挤出料筒传动连接的传动机构，在挤出料筒内设有发热螺杆，所述发热螺杆内设有发热丝，通过发热丝发热，使发热螺杆吸收热能，从而对挤出料筒内的物料起到加热作用，进一步提高再生塑料的理化性能，提高其强度，提高热能利用率；设置在发热螺杆内的发热丝是静止的和不随同发热螺杆旋转的；所述挤出料筒分为七个加热段，所述的七个加热段相互独立，每个加热段均包括套设在挤出料筒上的电磁加热线圈，起到加热作用，所述挤出料筒中间设有冷却腔室，该冷却腔室连接有冷却系统；还包括与可编程控制器通信连接的温度传感探头、高清探头、速度传感器、图像采集模块、通讯模块、电脑及报警模块；所述温度传感探头安装在挤出套筒内，用于探测挤出套筒内的温度状况，并将温度信号传送给可编程控制器，并在电脑上实时显示温度状况，把PLC数据通过互联网传送到办公电脑，通过电脑可直接观察数据指导生产，并对机械监控故障维修；
所述高清探头安装在装置的进料斗上，用于探测进料斗内的物料状况，确保进料的连续性；所述速度传感器安装在传动机构内，用于监测螺杆的转速；
所述图像采集模块设置在挤出螺杆的前端，该图像采集模块主要包括一摄像机，用于实时采集物料的挤出状况，防止挤出的物料产生堆积，并将采集的图像输送至可编程控制器，在电脑上进行显示，物料堆积超过设定值时，通过报警模块进行报警。
所述发热丝与可编程控制器连接，采用逻辑编程实现对发热丝的加热温度及加热时间的控制；
所述电磁加热线圈和冷却系统分别连接至可编程控制器，通过在可编程控制器内录入控制程序，运行时按存储程序的内容逐条执行，通过可编程控制器分别控制七个加热段的加热温度及加热时间，当温度超过每个加热段的设定值，可编程控制器给电磁加热线圈一个信号，使其停止加热；
当需要对加热段进行降温时，利用可编程控制器启动冷却系统实现对加热段进行降温；能够根据加工的塑料设定不同的加热温度，制成不同的改性塑料，以适应不同产品加工的需要。
所述冷却系统包括进水管、出水管、水泵、水箱和电磁阀，所述进水管一端经电磁阀接至冷却腔室上部，另一端经水泵接至水箱，所述出水管一端经电磁阀接至冷却腔室底部，另一端接至水箱，所述电磁阀接至可编程控制器，由可编程控制器进行控制；循环水通过进水管进入加热段内的冷却腔室对加热段进行冷却，再通过出水管流回水箱，形成循环。
具体加热和冷却方法如下：
(1)在可编程控制器内对加热段设定加热温度；
(2)可编程控制器对电磁加热线圈接通对应电流；
(3)电磁加热线圈开始对加热段进行加热；
(4)控制器系统将预先设定温度与实时加热温度进行对比，当反馈回的温度低于预设值时，加大电磁加热线圈电流继续升温，当反馈回的温度高于预设值，发出开启冷却系统信号，使冷却系统内的水进入冷却腔室内对加热段进行冷却。
在挤出料筒前端安装有超声波探头，在挤出料筒中间部位安装有温度传感探头，所述超声波探头和温度传感探头分别与可编程控制器连接，其中温度传感探头用于探测挤出料筒内的温度状况，超声波探头向挤出料筒内的物料发出声波，可编程控制器根据监测其回声的延迟时间、强弱，再通过电子电路和计算机的处理，形成超声图像，根据超声图像来判断物料的理化性能，和设定数据对比来确定是否需要加温/降温或添加助剂，或者增加或减少进料量，从而确保挤出的再生塑料保持高质量。
本发明的有益效果是：本发明通过对螺杆进行特殊设计，能够从内加热，并且实现自动降温，适合各种改性塑料加工的需要，同时螺杆拥有耐磨、耐腐蚀、耐高温等优势性能，进一步使螺杆的使用寿命增加10倍以上，增强了设备的使用效益；并对废塑进行加热，提高废旧塑料改性质量，增加出丝效率；提高了机械智能化和热能效率，使机械更节能环保。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例1螺杆剖视图；
图3为本发明实施例2结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1、图2所示，一种基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置，包括挤出部分10和可编程控制器20，挤出部分10主要包括一挤出料筒101及与挤出料筒101传动连接的传动机构102，传动机构102包括电机和减速器；在挤出料筒101内设有发热螺杆108，发热螺杆108内设有发热丝105，通过发热丝105发热，使发热螺杆108吸收热能，从而对挤出料筒101内的物料起到加热作用，进一步提高再生塑料的理化性能，提高其强度；设置在发热螺杆108内的发热丝105是静止的和不随同发热螺杆108旋转的；主要通过在发热螺杆108内安装一耐高温轴承106，在轴承106内安装一支架107，发热丝105固定在支架107上，实现不随发热螺杆108旋转。
挤出料筒101分为七个加热段，七个加热段相互独立，每个加热段均包括套设在挤出料筒101上的电磁加热线圈30，起到加热作用，挤出料筒101中间设有冷却腔室，该冷却腔室连接有冷却系统40；
发热丝105与可编程控制器20连接，采用逻辑编程实现对发热丝105的加热温度及加热时间的控制；电磁加热线圈30和冷却系统40分别连接至可编程控制器20，通过在可编程控制器20内录入控制程序，运行时按存储程序的内容逐条执行，通过可编程控制器20分别控制七个加热段的加热温度及加热时间，当温度超过每个加热段的设定值，可编程控制器20给电磁加热线圈30一个信号，使其停止加热；
当需要对加热段进行降温时，利用可编程控制器20启动冷却系统40实现对加热段进行降温；能够根据加工的塑料设定不同的加热温度，制成不同的改性塑料，以适应不同产品加工的需要。
冷却系统40包括进水管401、出水管402、水泵403、水箱404和电磁阀(图中未标示)，进水管401一端经电磁阀接至冷却腔室上部，另一端经水泵403接至水箱404，出水管402一端经电磁阀接至冷却腔室底部，另一端接至水箱404，电磁阀接至可编程控制器20，由可编程控制器20进行控制；循环水通过进水管401进入加热段内的冷却腔室对加热段进行冷却，再通过出水管流402回水箱404，形成循环。
具体加热和冷却方法如下：
(1)在可编程控制器内对加热段设定加热温度；
(2)可编程控制器对电磁加热线圈接通对应电流；
(3)电磁加热线圈开始对加热段进行加热；
(4)控制器系统将预先设定温度与实时加热温度进行对比，当反馈回的温度低于预设值时，加大电磁加热线圈电流继续升温，当反馈回的温度高于预设值，发出开启冷却系统信号，使冷却系统内的水进入冷却腔室内对加热段进行冷却。
实施例2
如图3所示，一种基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置，包括挤出部分10和可编程控制器20，所述挤出部分10主要包括一挤出料筒101及与挤出料筒101传动连接的传动机构102，传动机构102包括电机和减速器；在挤出料筒101内设有发热螺杆，所述发热螺杆内设有发热丝，通过发热丝发热，使发热螺杆吸收热能，从而对挤出料筒101内的物料起到加热作用，进一步提高再生塑料的理化性能，提高其强度；在挤出料筒101前端安装有超声波探头103，在挤出料筒101中间部位安装有温度传感探头104，所述超声波探头103和温度传感探头104分别与可编程控制器20连接，其中温度传感探头103用于探测挤出料筒101内的温度状况，超声波探头104向挤出料筒1内的物料发出声波，可编程控制器20根据监测其回声的延迟时间、强弱，再过电子电路和计算机的处理，形成超声图像，根据超声图像来判断物料的理化性能，根据原始对比数据来确定是否需要加温或添加助剂，从而确保挤出的再生塑料保持高质量。
所述发热螺杆是由高性能导热绝缘合金材料制成，导热效果好，对物料加热均匀；该高性能导热绝缘合金材料是由以下重量的组分制成：不锈钢粉100kg、碳化钛0.5kg、煅烧高岭土0.4kg、硅钨酸1.2kg、纳米陶瓷粉5kg、碳化钨0.6kg、碳化硅3kg、钨酸盐0.8kg、氧化锆0.5kg、镁铝合金4kg、煅烧钙铬榴石0.4kg、石墨烯微片0.01kg；该螺杆工作温度可达500℃，性能稳定，热传导均匀，具有耐磨损、耐腐蚀等优势。
所述挤出料筒内壁喷涂有隔热层，使得热量在挤出料筒内集聚，不会被传导至挤出料筒表面，提高挤出料筒的保温效果，减少热量损失，达到节约能效的目的。
所述隔热层采用静电喷涂工艺将隔热材料喷涂在挤出料筒内壁上，所述隔热材料是由以下重量的组分制成：煅烧粘土10kg、碳化钛0.2kg、碳化钨0.2kg、陶瓷粉1.5kg、二硼化钛0.3kg、硒粉0.5kg、白炭黑3kg、硫化铁1.2kg、重稀土0.3kg、石墨1.5kg、镍粉0.5kg、氧化硼0.5kg、煅烧硅灰石2.5kg。该隔热材料喷涂后性能稳定，耐磨性好，具有较好的隔热作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于PLC智能控制再生塑料节能环保挤出装置，包括挤出部分和可编程控制器，所述挤出部分主要包括一挤出料筒及与挤出料筒传动连接的传动机构，在挤出料筒内设有发热螺杆，所述发热螺杆内设有发热丝，所述挤出料筒分为七个加热段，所述的七个加热段相互独立，每个加热段均包括套设在挤出料筒上的电磁加热线圈，所述挤出料筒中间设有冷却腔室，该冷却腔室连接有冷却系统；所述发热丝与可编程控制器连接，采用逻辑编程实现对发热丝的加热温度及加热时间的控制，其特征在于，所述发热螺杆内安装一耐高温轴承，在轴承内安装一支架，发热丝固定在支架上，实现不随发热螺杆旋转，所述电磁加热线圈和冷却系统分别连接至可编程控制器，通过在可编程控制器内录入控制程序，可编程控制器分别控制七个加热段的加热温度及加热时间，当温度超过每个加热段的设定值，可编程控制器给电磁加热线圈一个信号，使其停止加热；当需要对加热段进行降温时，利用可编程控制器启动冷却系统实现对加热段进行降温；
所述冷却系统包括进水管、出水管、水泵、水箱和电磁阀，所述进水管一端经电磁阀接至冷却腔室上部，另一端经水泵接至水箱，所述出水管一端经电磁阀接至冷却腔室底部，另一端接至水箱，所述电磁阀接至可编程控制器，由可编程控制器进行控制；循环水通过进水管进入加热段内的冷却腔室对加热段进行冷却，再通过出水管流回水箱，形成循环；
所述发热螺杆是由高性能导热绝缘合金材料制成，该高性能导热绝缘合金材料是由以下重量的组分制成：不锈钢粉100kg、碳化钛0.5kg、煅烧高岭土0.4kg、硅钨酸1.2kg、纳米陶瓷粉5kg、碳化钨0.6kg、碳化硅3kg、钨酸盐0.8kg、氧化锆0.5kg、镁铝合金4kg、煅烧钙铬榴石0.4kg、石墨烯微片0.01kg；
所述挤出料筒内壁喷涂有隔热层，所述隔热层采用静电喷涂工艺将隔热材料喷涂在挤出料筒内壁上，所述隔热材料是由以下重量的组分制成：煅烧粘土10kg、碳化钛0.2kg、碳化钨0.2kg、陶瓷粉1.5kg、二硼化钛0.3kg、硒粉0.5kg、白炭黑3kg、硫化铁1.2kg、重稀土0.3kg、石墨1.5kg、镍粉0.5kg、氧化硼0.5kg、煅烧硅灰石2.5kg；
所述挤出料筒前端安装有超声波探头，在挤出料筒中间部位安装有温度传感探头，所述超声波探头和温度传感探头分别与可编程控制器连接；
还包括与可编程控制器通信连接的高清探头、速度传感器、图像采集模块、通讯模块、显示模块及报警模块；所述温度传感探头安装在挤出套筒内，用于探测挤出套筒内的温度状况，并将温度信号传送给可编程控制器，并在显示模块上实时显示温度状况；
所述高清探头安装在装置的进料斗上，用于探测进料斗内的物料状况，确保进料的连续性；所述速度传感器安装在传动机构内，用于监测螺杆的转速；
所述图像采集模块设置在挤出螺杆的前端，该图像采集模块主要包括一摄像机，用于实时采集物料的挤出状况，防止挤出的物料产生堆积，并将采集的图像输送至可编程控制器，在显示模块上进行显示，物料堆积超过设定值时，通过报警模块进行报警；
上述装置的加热和冷却方法如下：
(1)在可编程控制器内对加热段设定加热温度；
(2)可编程控制器对电磁加热线圈接通对应电流；
(3)电磁加热线圈开始对加热段进行加热；
(4)可编程控制器将预先设定温度与实时加热温度进行对比，当反馈回的温度低于预设值时，加大电磁加热线圈电流继续升温，当反馈回的温度高于预设值，发出开启冷却系统信号，使冷却系统内的水进入冷却腔室内对加热段进行冷却。
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