CN106003400A - 一种石膏料浆厚度微调系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石膏料浆厚度微调系统及方法，所述方法包括：实时检测料浆堆积高度实际值；将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与给定值作差取绝对值作为偏差值，对该偏差值进行比例、积分、微分运算后输出一控制信号；输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器；通过所述控制信号调节变频器频率来调节小流量螺杆泵的转速，从而控制清水的流量。本发明技术方案是一种动态的调节方法，系统稳定，控制精度远高于以往控制的纸浆泵，可达到0.5％，提高了石膏成型质量，板材面密度均匀，强度均匀增加，保证成品内在质量。料浆的调节不用操作人员一直跟踪调节，减少了人的劳动量，提高了生产线自动化水平，达到较好的预期效果。

Description

一种石膏料浆厚度微调系统及方法

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，属于石膏板厂辅助系统，尤其涉及一种石膏料浆厚度微调系统及方法。

背景技术

石膏板成型工序中，石膏料浆堆积厚度直接关系到石膏板成型的质量。料浆厚度过低，造成石膏板成型亏料，不包边等；料浆厚度过高，造成石膏板成型漏浆，影响板材外观。目前，石膏料浆堆积厚度调节一是根据操作人员的肉眼观察和操作经验，感觉高度过高或过低，及时手动调节，这样操作，完全离不开人的因素，这也增加了人的工作量。另一个是通过自动调节纸浆的流量来调节料浆厚度，测距传感器测量厚度的高低，来控制纸浆的流量，此种方法，由于配料过程中纸浆流量大，流量精度难以控制，料浆波动相对较大，不稳定，成型质量相对不够理想。

因此，设计一种可靠稳定的石膏料浆厚度自动微调系统及方法，是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种石膏料浆厚度微调系统及方法，达到对石膏料浆厚度自动进行微调的目的。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种石膏料浆厚度微调系统，包括：

依次相连的罐体、输送管道、手动阀门、小流量螺杆泵以及混合机，还包括测距传感器、与小流量螺杆泵相连的变频器；

控制装置，输入端与测距传感器相连，输出端与所述变频器相连。

优选的，所述控制装置为可编程逻辑控制器。

优选的，所述可编程逻辑控制器，包括：

输入模块，接收测距传感器测量的料浆实际堆积高度；

PID控制模块，将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与设定标准值相比较，并对比较结果进行比例-积分-微分处理；

输出模块，输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种石膏料浆厚度微调方法，包括：

301，实时检测料浆堆积高度实际值；

302，将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与给定值作差取绝对值作为偏差值，对该偏差值进行比例、积分、微分运算后输出一控制信号；

303，输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器；

304，通过所述控制信号调节变频器频率来调节小流量螺杆泵的转速，从而控制清水的流量。

优选的，步骤301还包括：检测出料浆堆积高度实际值；将所述的料浆堆积高度实际值相应整定成标准的4-20mA的电流信号后输出。

优选的，步骤302还包括：对偏差值进行比例-积分-微分处理后输出控制信号，并对其整定变成标准的4-20mA电流控制信号输出。

优选的，步骤303包括：所述小流量螺杆泵相连的变频器中预先保存不同大小的电流毫安值与不同频率值之间的对应关系。

优选的，步骤304包括：根据步骤302输出的标准的4-20mA的控制信号和步骤303的对应关系，将所述小流量螺杆泵的频率调节为控制信号的电流毫安值所对应的变频器的频率值，控制螺杆泵的转速。

优选的，步骤302中输出的控制信号CV为：

CV＝KpE+1/Ti∫Edt+Td*dE/dt

其中:Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，E为偏差值e。

优选的，

Kp＝0.1；Ti＝1.8；Td＝0.01；

E与Kp正比例调节，与Ti成反比例调节，与Td成正比例调节。本发明提供的石膏料浆厚度微调系统及方法，通过测距传感器测量石膏料浆的厚度变化，并通过控制装置输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器，通过变频器调节小流量螺杆泵的转速，从而控制清水的流量。本发明的系统独立于石膏板成型工序配料系统，不受生产控制参数的影响，可以人为切换投入使用，采用的方法，控制精度达到0.5％，远高于以往控制的纸浆泵，料浆稳定，可以很好地控制料浆的堆积高度。一方面提高了石膏成型质量，板材面密度均匀，强度均匀增加，保证成品内在质量，具有明显的市场优势。另一方面，料浆的调节不用操作人员一直跟踪调节，减少了人的劳动量，提高了生产线自动化水平，达到较好的预期效果。

附图说明

图1为本发明实施例的石膏料浆厚度微调系统结构示意图。

图2为本发明的石膏料浆厚度微调系统的控制装置示意图。

图3为本发明实施例的石膏料浆厚度微调方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，为本发明实施例的石膏料浆厚度微调系统结构示意图。所述石膏料浆厚度微调系统，包括：

罐体1、输送管道2、手动阀门3和小流量螺杆泵4，测距传感器5，以及与小流量螺杆泵4相连的变频器。手动阀门3打开，罐体1内清水通过输送管道2和小螺杆泵4输送至混合机8，通过混合机出料口9输出到成型台6，混合成石膏料浆7堆积在成型台6。

控制装置10(图2所示)，输入端与测距传感器5相连，输出端与所述变频器相连，将测距传感器5测定的料浆实际堆积高度与设定标准值相比较，根据比较结果输出控制信号到与所述小流量螺杆泵4相连的变频器，通过变频器调节小流量螺杆泵4的转速。

采用本发明的石膏料浆厚度微调装置，通过测距传感器5测量距离H的变化，距离H的变化代表了石膏料浆7的厚度变化。根据距离H的变化调节4小流量螺杆泵的变频器的频率来调节转速，从而控制清水的流量。

在本发明的一个优选实施例中，所述控制装置10为可编程逻辑控制器(PLC)，当然所述控制装置10也可以为其他可以实现控制功能的装置。所述可编程逻辑控制器，包括：输入模块，接收测距传感器5测量的料浆实际堆积高度；PID控制模块，将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与设定标准值相比较，并对比较结果进行比例-积分-微分处理；输出模块，输出控制信号到与所述小流量螺杆泵4相连的变频器。

参照图2所示，为本发明的石膏料浆厚度微调系统的控制装置示意图。

在本实施例中，所述控制装置10的处理模块为PID算法控制单元。

测距传感器测量料浆的实际堆积高度H，整定为标准4-20mA信号输出到PLC输入模块，设PV＝H。在本实施例中，料浆标准高度设定值为H＇，设SP＝H＇。计算料浆的实际堆积高度H与料浆标准高度设定值H＇的偏差，并计算偏差值的绝对值e，即令e＝|PV-SP|。PID算法控制单元，对偏差值的绝对值e进行比例P、积分I、微分D计算，输出得到控制值CV。具体为：

令CV＝KpE+1/Ti∫Edt+Td*dE/dt 式(1)

其中:

Kp为比例系数,Kp＝0.1；

Ti为积分时间常数,Ti＝1.8；

Td为微分时间常数,Td＝0.01；

E为偏差值e。

该系统是PID正向调节系统，Kp、Ti和Td根据偏差值e的大小来调节，e与Kp正比例调节，与Ti成反比例调节，与Td成正比例调节，将对偏差值e计算得到的控制值CV整定为标准的4-20mA信号，由PLC输出模块输出给变频器，对应范围内频率0-50Hz，控制驱动小流量螺杆泵转速来调节泵流量。

参照图3所示，为本发明实施例的石膏料浆厚度微调方法流程图。所述方法包括以下步骤：

301，实时检测料浆堆积高度实际值；

302，将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与给定值作差取绝对值作为偏差值，对该偏差值进行比例、积分、微分运算后输出一控制信号；

303，输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器；

304，通过所述控制信号调节变频器频率来调节小流量螺杆泵的转速，从而控制清水的流量。

作为本发明的一个优选实施例，步骤301还包括：检测出料浆堆积高度实际值；将所述的料浆堆积高度实际值相应整定成标准的4-20mA的电流信号后输出。步骤302还包括：对偏差值进行比例-积分-微分处理后输出控制信号，并对其整定变成标准的4-20mA电流控制信号输出。步骤303包括：所述小流量螺杆泵相连的变频器中预先保存不同大小的电流毫安值与不同频率值之间的对应关系。步骤304包括：根据步骤302输出的标准的4-20mA的控制信号和步骤303的对应关系，将所述小流量螺杆泵的频率调节为控制信号的电流毫安值所对应的变频器的频率值，控制螺杆泵的转速。

作为本发明的又一个优选实施例，步骤302中输出的控制信号CV为：

CV＝KpE+1/Ti∫Edt+Td*dE/dt

其中:Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，E为偏差值e。

Kp＝0.1；Ti＝1.8；Td＝0.01；

E与Kp正比例调节，与Ti成反比例调节，与Td成正比例调节。

可见，本发明的方法通过将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与设定标准值相比较，根据比较结果输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器，通过变频器调节小流量螺杆泵的转速，从而控制清水的流量。

上述装置及方法流量控制精度远高于以往控制的纸浆泵，料浆稳定，可以很好的控制料浆的堆积高度。一方面提高了石膏成型质量，板材面密度均匀，强度均匀增加，保证成品内在质量，具有明显的市场优势。另一方面，料浆的调节不用操作人员一直跟踪调节，减少了人的劳动量，提高了生产线自动化水平，达到较好的预期效果。

上述石膏料浆厚度微调方法，精度可达到0.5％，是一种独立于石膏板成型工序干湿料配料系统的装置，可以人为切换投入使用。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石膏料浆厚度微调系统，其特征在于，包括：

依次相连的罐体、输送管道、手动阀门、小流量螺杆泵以及混合机，还包括测距传感器、与小流量螺杆泵相连的变频器；

控制装置，输入端与测距传感器相连，输出端与所述变频器相连。

2.如权利要求1所述的石膏料浆厚度微调系统，其特征在于，所述控制装置为可编程逻辑控制器。

3.如权利要求2所述的石膏料浆厚度微调系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器，包括：

输入模块，接收测距传感器测量的料浆实际堆积高度；

PID控制模块，将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与设定标准值相比较，并对比较结果进行比例-积分-微分处理；

输出模块，输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器。

4.一种石膏料浆厚度微调方法，其特征在于，包括：

301，实时检测料浆堆积高度实际值；

302，将测距传感器测定的料浆实际堆积高度与给定值作差取绝对值作为偏差值，对该偏差值进行比例、积分、微分运算后输出一控制信号；

303，输出控制信号到与所述小流量螺杆泵相连的变频器；

304，通过所述控制信号调节变频器频率来调节小流量螺杆泵的转速，从而控制清水的流量。

5.如权利要求4所述的石膏料浆厚度微调方法，其特征在于，步骤301还包括：检测出料浆堆积高度实际值；将所述的料浆堆积高度实际值相应整定成标准的4-20mA的电流信号后输出。

6.如权利要求5所述的石膏料浆厚度微调方法，其特征在于，步骤302还包括：对偏差值进行比例-积分-微分处理后输出控制信号，并对其整定变成标准的4-20mA电流控制信号输出。

7.如权利要求6所述的石膏料浆厚度微调方法，其特征在于，步骤303包括：所述小流量螺杆泵相连的变频器中预先保存不同大小的电流毫安值与不同频率值之间的对应关系。

8.如权利要求7所述的石膏料浆厚度微调方法，其特征在于，步骤304包括：根据步骤302输出的标准的4-20mA的控制信号和步骤303的对应关系，将所述小流量螺杆泵的频率调节为控制信号的电流毫安值所对应的变频器的频率值，控制螺杆泵的转速。

9.如权利要求4-8任一项所述方法，其特征在于，步骤302中输出的控制信号CV为：

CV＝KpE+1/Ti∫Edt+Td*dE/dt

其中:Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，E为偏差值e。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

Kp＝0.1；Ti＝1.8；Td＝0.01；

E与Kp正比例调节，与Ti成反比例调节，与Td成正比例调节。