CN107587389A - 一种纸浆模塑生产设备的控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纸浆模塑生产设备的控制装置及其控制方法，所述控制装置包括纸浆制备控制单元、吸附成型控制单元、热压定型控制单元和PLC控制器；其中，PLC控制器控制干浆量调节阀和水量调节阀来控制干浆和水的加入量；控制流量阀来控制纸浆的加入量；控制第一运动控制器和第二运动控制器以重复吸附和转移动作；控制负压调节阀以产生负压吸附纸浆；控制温度调节阀以调节热压定型过程中加热介质的温度；控制第三运动控制器以反复热压定型的动作。本发明通过PLC控制器对制浆、吸附、转移和热压定型进行控制，实现了纸浆模塑制品生产的自动化，控制简单易实现，提高了纸浆模塑制备的效率和成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制装置，具体地说，涉及一种纸浆模塑生产设备的控制装置及其控制方法。
背景技术
纸浆模塑是一种立体造纸技术。它以废纸为原料，在模塑机上由特殊的模具塑造出一定形状的纸制品。它具有四大优势：原料为废纸，包括板纸、废纸箱纸、废白边纸等，来源广泛；其制作过程由制浆、吸附成型、干燥定型等工序完成，对环境无害；可以回收再生利用；体积比发泡塑料小，可重叠，交通运输方便。纸浆模塑，除作餐盒、餐具外，更多做工业缓冲包装，目前发展十分迅速。纸浆模塑包括一系列制备生产步骤，每一步都靠人工操作非常费时，因此，简单有效地控制装置能提高纸浆模塑制备的效率和成品率。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种纸浆模塑生产设备的控制装置及其控制方法，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种纸浆模塑生产设备的控制装置，所述控制装置包括纸浆制备控制单元、吸附成型控制单元、热压定型控制单元和PLC控制器；其中，纸浆控制单元包括干浆量调节阀、水量调节阀、浓度传感器、流量阀和液位传感器；其中，PLC控制器根据干浆和水的配比控制干浆量调节阀和水量调节阀来控制干浆和水的加入量，浓度传感器检测混合过程中的纸浆浓度并反馈给PLC控制器，以完成纸浆的制备；PLC控制器根据浓度传感器反馈的纸浆浓度控制流量阀来控制纸浆的加入量，液位传感器检测纸浆加入过程中的液位高度并反馈给PLC控制器，以保证纸浆的供应量；吸附成型控制单元包括第一运动控制器、第二运动控制器、气压传感器、负压调节阀和第一位移传感器；其中，PLC控制器控制第一运动控制器向上或向下的运动方向，以反复吸附成型的动作；PLC控制器控制第二运动控制器向左或向右的运动方向，以反复转移的动作；第一位移传感器将第一运动控制器和第二运动控制器的位移量反馈给PLC控制器，以保证位移的准确性；PLC控制器控制负压调节阀以产生负压吸附纸浆，气压传感器检测负压吸附过程中的压力值并反馈给PLC控制器，以保证吸附纸浆均匀；热压定型控制单元包括温度传感器、温度调节阀、第三运动控制器和第二位移传感器；其中，PLC控制器根据温度传感器反馈的温度值控制温度调节阀，以调节热压定型过程中加热介质的温度；PLC控制器控制第三运动控制器向上或向下的运动方向，以反复热压定型的动作；第二位移传感器将第三运动控制器的位移量反馈给PLC控制器，以保证位移的准确性。
作为对本发明所述的控制装置的进一步说明，优选地，干浆量调节阀连接在干浆器与混合器之间，水量调节阀连接在水箱与混合器之间，PLC控制器根据干浆和水的配比控制干浆量调节阀和水量调节阀分别向混合器内注入的干浆量和水量；浓度传感器检测混合器内纸浆的浓度并反馈给PLC控制器。
作为对本发明所述的控制装置的进一步说明，优选地，流量阀连接在混合器与纸浆池之间，液位传感器连接在纸浆池上，PLC控制器根据液位传感器反馈的液位高度控制流量阀向纸浆池内注入纸浆。
作为对本发明所述的控制装置的进一步说明，优选地，第一位移传感器、第一运动控制器和第二运动控制器设置在上膜具上，PLC控制器根据液位传感器反馈的液位高度控制第一运动控制器，第一运动控制器控制上膜具上下移动的行程；PLC控制器根据热能交换器与纸浆池的水平距离控制第二运动控制器，第二运动控制器控制上膜具左右移动的行程，第一位移传感器检测上膜具的位移量并反馈给PLC控制器。
作为对本发明所述的控制装置的进一步说明，优选地，气压传感器设置在上膜具上，负压调节阀设置在上膜具与真空泵之间，PLC控制器根据气压传感器反馈的压力值控制负压调节阀，以产生负压并调节负压。
作为对本发明所述的控制装置的进一步说明，优选地，温度传感器设置在热能交换器上，温度调节阀设置在热能交换器和加热器之间，PLC控制器根据温度传感器反馈的温度值控制温度调节阀，以调节加热介质的温度。
作为对本发明所述的控制装置的进一步说明，优选地，第三运动控制器和第二位移传感器设置在下膜具上，PLC控制器根据上膜具的位置控制第三运动控制器，第三运动控制器控制下膜具上下移动的行程，第二位移传感器检测下膜具的位移量并反馈给PLC控制器。
为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种利用所述的纸浆模塑生产设备的控制装置的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
步骤1)：PLC控制器根据干浆和水的配比打开干浆量调节阀和水量调节阀混合干浆和水制备纸浆；
步骤2)：当浓度传感器检测到纸浆浓度为浓度设定值时，PLC控制器打开流量阀注入纸浆，液位传感器检测到纸浆液位高度为高度设定值时，流量阀关闭；
步骤3)：PLC控制器控制第一运动控制器运动方向为纸浆液面方向，当第一位移传感器检测到位移量为纵向设定值时，第一运动控制器停止，负压调节阀打开产生负压吸附纸浆；
步骤4)：在吸浆设定时间后，PLC控制器控制第一运动控制器(21)运动方向为纸浆液面反方向，当第一位移传感器检测到位移量为纵向设定值时，第一运动控制器停止；
步骤5)：PLC控制器控制第二运动控制器运动方向为热压定型方向，当第一位移传感器检测到位移量为横向设定值时，第二运动控制器停止，第三运动控制器运动方向为热压定型方向，当第二位移传感器检测到位移量为纵向设定值时，第三运动控制器停止，温度调节阀打开进行热压定型；以及，
步骤6)：在热压设定时间后，负压调节阀关闭，PLC控制器控制第三运动控制器运动方向为热压定型反方向，当第二位移传感器检测到位移量为纵向设定值时，第三运动控制器停止；同时，第二运动控制器运动方向为热压定型反方向，当第一位移传感器检测到位移量为横向设定值时，第二运动控制器停止。
本发明通过PLC控制器对制浆、吸附、转移和热压定型进行控制，实现了纸浆模塑制品生产的自动化，控制简单易实现，提高了纸浆模塑制备的效率和成品率。
附图说明
图1为本发明的纸浆模塑生产设备的控制装置的结构示意图；
图2为本发明的纸浆控制单元的结构示意图；
图3为本发明的成型控制单元的结构示意图；
图4为本发明的热压定型控制单元的结构示意图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，图1为本发明的纸浆模塑生产设备的控制装置的结构示意图；所述控制装置包括纸浆制备控制单元1、吸附成型控制单元2、热压定型控制单元3和PLC控制器4；其中，纸浆控制单元1包括干浆量调节阀11、水量调节阀12、浓度传感器13、流量阀14和液位传感器15；其中，PLC控制器4根据干浆和水的配比控制干浆量调节阀11和水量调节阀12来控制干浆和水的加入量，浓度传感器13检测混合过程中的纸浆浓度并反馈给PLC控制器4，以完成纸浆的制备；PLC控制器4根据浓度传感器13反馈的纸浆浓度控制流量阀14来控制纸浆的加入量，液位传感器15检测纸浆加入过程中的液位高度并反馈给PLC控制器4，以保证纸浆的供应量；吸附成型控制单元2包括第一运动控制器21、第二运动控制器22、气压传感器23、负压调节阀24和第一位移传感器25；其中，PLC控制器4控制第一运动控制器21向上或向下的运动方向，以反复吸附成型的动作；PLC控制器4控制第二运动控制器22向左或向右的运动方向，以反复转移的动作；第一位移传感器25将第一运动控制器21和第二运动控制器22的位移量反馈给PLC控制器4，以保证位移的准确性；PLC控制器4控制负压调节阀24以产生负压吸附纸浆，气压传感器23检测负压吸附过程中的压力值并反馈给PLC控制器4，以保证吸附纸浆均匀；热压定型控制单元3包括温度传感器31、温度调节阀32、第三运动控制器33和第二位移传感器34；其中，PLC控制器4根据温度传感器31反馈的温度值控制温度调节阀32，以调节热压定型过程中加热介质的温度；PLC控制器4控制第三运动控制器33向上或向下的运动方向，以反复热压定型的动作；第二位移传感器34将第三运动控制器33的位移量反馈给PLC控制器4，以保证位移的准确性。
请参看图2，图2为本发明的纸浆控制单元的结构示意图；干浆量调节阀11连接在干浆器101与混合器103之间，水量调节阀12连接在水箱102与混合器103之间，PLC控制器4根据干浆和水的配比控制干浆量调节阀11和水量调节阀12分别向混合器103内注入的干浆量和水量；浓度传感器13检测混合器103内纸浆的浓度并反馈给PLC控制器4。流量阀14连接在混合器103与纸浆池104之间，液位传感器15连接在纸浆池104上，PLC控制器4根据液位传感器15反馈的液位高度控制流量阀14向纸浆池104内注入纸浆。
请参看图3，图3为本发明的成型控制单元的结构示意图；第一位移传感器25、第一运动控制器21和第二运动控制器22设置在上膜具105上，PLC控制器4根据液位传感器15反馈的液位高度控制第一运动控制器21，第一运动控制器21控制上膜具105上下移动的行程；PLC控制器4根据热能交换器107与纸浆池104的水平距离控制第二运动控制器22，第二运动控制器22控制上膜具105左右移动的行程，第一位移传感器25检测上膜具105的位移量并反馈给PLC控制器4。气压传感器23设置在上膜具105上，负压调节阀24设置在上膜具105与真空泵106之间，PLC控制器4根据气压传感器23反馈的压力值控制负压调节阀24，以产生负压并调节负压。
请参看图4，图4为本发明的热压定型控制单元的结构示意图；温度传感器31设置在热能交换器107上，温度调节阀32设置在热能交换器107和加热器108之间，PLC控制器4根据温度传感器31反馈的温度值控制温度调节阀32，以调节加热介质的温度。第三运动控制器33和第二位移传感器34设置在下膜具109上，PLC控制器4根据上膜具105的位置控制第三运动控制器33，第三运动控制器33控制下膜具109上下移动的行程，第二位移传感器34检测下膜具109的位移量并反馈给PLC控制器4。
本发明还提供了一种利用所述的纸浆模塑生产设备的控制装置的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
步骤1)：PLC控制器4根据干浆和水的配比打开干浆量调节阀11和水量调节阀12混合干浆和水制备纸浆。
纸浆浓度的浓度设定值根据每种模塑产品的不同配比也不同，制备的纸浆浓度达不到浓度设定值可以单独控制浆量调节阀11或水量调节阀12，以保证混合后的纸浆浓度达到浓度设定值。
步骤2)：当浓度传感器13检测到纸浆浓度为浓度设定值时，PLC控制器4打开流量阀14注入纸浆，液位传感器15检测到纸浆液位高度为高度设定值时，流量阀14关闭。
随着吸附纸浆造成的液位下降或者纸浆产生沉淀，可以采取措施外排，然后流量阀14打开自动补充纸浆以达到高度设定值，这是一动态过程，PLC控制器4根据液位传感器15反馈的液位高度控制流量阀14，以补充纸浆保证纸浆吸附过程正常进行。
步骤3)：PLC控制器4控制第一运动控制器21运动方向为纸浆液面方向，当第一位移传感器25检测到位移量为纵向设定值时，第一运动控制器21停止，负压调节阀24打开产生负压吸附纸浆。
这一过程即第一运动控制器21控制上膜具105向下移动至纸浆液面以下，保证上膜具105能吸附纸浆，气压传感器23检测压力值使吸附纸浆过程在稳定的负压下，吸附纸浆更均匀，压力值变动时，PLC控制器4控制负压调节阀24进行调节。
步骤4)：在吸浆设定时间后，PLC控制器4控制第一运动控制器21运动方向为纸浆液面反方向，当第一位移传感器25检测到位移量为纵向设定值时，第一运动控制器21停止。
吸浆设定时间根据模塑制品的厚度设定，然后第一运动控制器21控制上膜具105向上移动，返回到原工位，并向热能交换器107转移。
步骤5)：PLC控制器4控制第二运动控制器22运动方向为热压定型方向，当第一位移传感器25检测到位移量为横向设定值时，第二运动控制器22停止，第三运动控制器33运动方向为热压定型方向，当第二位移传感器34检测到位移量为纵向设定值时，第三运动控制器33停止，温度调节阀32打开进行热压定型。
这一过程第二运动控制器22控制上膜具105向热能交换器107移动，然后第三运动控制器33控制下膜具109向上运动与上膜具105合模进行热压定型。
步骤6)：在热压设定时间后，负压调节阀24关闭，PLC控制器4控制第三运动控制器33运动方向为热压定型反方向，当第二位移传感器34检测到位移量为纵向设定值时，第三运动控制器33停止；同时，第二运动控制器22运动方向为热压定型反方向，当第一位移传感器25检测到位移量为横向设定值时，第二运动控制器22停止。
这一过程热压设定时间根据具体模塑制品设定，热压定型结束负压调节阀24关闭，不再对模塑制品进行吸附，第三运动控制器33控制下膜具109返回到原工位，等待下一次热压定型；第二运动控制器22控制上膜具105返回到原工位，继续吸附纸浆。
本发明通过PLC控制器对制浆、吸附、转移和热压定型进行控制，实现了纸浆模塑制品生产的自动化，控制简单易实现，提高了纸浆模塑制备的效率和成品率。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种纸浆模塑生产设备的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括纸浆制备控制单元(1)、吸附成型控制单元(2)、热压定型控制单元(3)和PLC控制器(4)；其中，
纸浆控制单元(1)包括干浆量调节阀(11)、水量调节阀(12)、浓度传感器(13)、流量阀(14)和液位传感器(15)；其中，PLC控制器(4)根据干浆和水的配比控制干浆量调节阀(11)和水量调节阀(12)来控制干浆和水的加入量，浓度传感器(13)检测混合过程中的纸浆浓度并反馈给PLC控制器(4)，以完成纸浆的制备；PLC控制器(4)根据浓度传感器(13)反馈的纸浆浓度控制流量阀(14)来控制纸浆的加入量，液位传感器(15)检测纸浆加入过程中的液位高度并反馈给PLC控制器(4)，以保证纸浆的供应量；
吸附成型控制单元(2)包括第一运动控制器(21)、第二运动控制器(22)、气压传感器(23)、负压调节阀(24)和第一位移传感器(25)；其中，PLC控制器(4)控制第一运动控制器(21)向上或向下的运动方向，以反复吸附成型的动作；PLC控制器(4)控制第二运动控制器(22)向左或向右的运动方向，以反复转移的动作；第一位移传感器(25)将第一运动控制器(21)和第二运动控制器(22)的位移量反馈给PLC控制器(4)，以保证位移的准确性；PLC控制器(4)控制负压调节阀(24)以产生负压吸附纸浆，气压传感器(23)检测负压吸附过程中的压力值并反馈给PLC控制器(4)，以保证吸附纸浆均匀；
热压定型控制单元(3)包括温度传感器(31)、温度调节阀(32)、第三运动控制器(33)和第二位移传感器(34)；其中，PLC控制器(4)根据温度传感器(31)反馈的温度值控制温度调节阀(32)，以调节热压定型过程中加热介质的温度；PLC控制器(4)控制第三运动控制器(33)向上或向下的运动方向，以反复热压定型的动作；第二位移传感器(34)将第三运动控制器(33)的位移量反馈给PLC控制器(4)，以保证位移的准确性。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，干浆量调节阀(11)连接在干浆器(101)与混合器(103)之间，水量调节阀(12)连接在水箱(102)与混合器(103)之间，PLC控制器(4)根据干浆和水的配比控制干浆量调节阀(11)和水量调节阀(12)分别向混合器(103)内注入的干浆量和水量；浓度传感器(13)检测混合器(103)内纸浆的浓度并反馈给PLC控制器(4)。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，流量阀(14)连接在混合器(103)与纸浆池(104)之间，液位传感器(15)连接在纸浆池(104)上，PLC控制器(4)根据液位传感器(15)反馈的液位高度控制流量阀(14)向纸浆池(104)内注入纸浆。
4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，第一位移传感器(25)、第一运动控制器(21)和第二运动控制器(22)设置在上膜具(105)上，PLC控制器(4)根据液位传感器(15)反馈的液位高度控制第一运动控制器(21)，第一运动控制器(21)控制上膜具(105)上下移动的行程；PLC控制器(4)根据热能交换器(107)与纸浆池(104)的水平距离控制第二运动控制器(22)，第二运动控制器(22)控制上膜具(105)左右移动的行程，第一位移传感器(25)检测上膜具(105)的位移量并反馈给PLC控制器(4)。
5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，气压传感器(23)设置在上膜具(105)上，负压调节阀(24)设置在上膜具(105)与真空泵(106)之间，PLC控制器(4)根据气压传感器(23)反馈的压力值控制负压调节阀(24)，以产生负压并调节负压。
6.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，温度传感器(31)设置在热能交换器(107)上，温度调节阀(32)设置在热能交换器(107)和加热器(108)之间，PLC控制器(4)根据温度传感器(31)反馈的温度值控制温度调节阀(32)，以调节加热介质的温度。
7.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，第三运动控制器(33)和第二位移传感器(34)设置在下膜具(109)上，PLC控制器(4)根据上膜具(105)的位置控制第三运动控制器(33)，第三运动控制器(33)控制下膜具(109)上下移动的行程，第二位移传感器(34)检测下膜具(109)的位移量并反馈给PLC控制器(4)。
8.一种利用如权利要求1-7任一所述的纸浆模塑生产设备的控制装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
步骤1)：PLC控制器(4)根据干浆和水的配比打开干浆量调节阀(11)和水量调节阀(12)混合干浆和水制备纸浆；
步骤2)：当浓度传感器(13)检测到纸浆浓度为浓度设定值时，PLC控制器(4)打开流量阀(14)注入纸浆，液位传感器(15)检测到纸浆液位高度为高度设定值时，流量阀(14)关闭；
步骤3)：PLC控制器(4)控制第一运动控制器(21)运动方向为纸浆液面方向，当第一位移传感器(25)检测到位移量为纵向设定值时，第一运动控制器(21)停止，负压调节阀(24)打开产生负压吸附纸浆；
步骤4)：在吸浆设定时间后，PLC控制器(4)控制第一运动控制器(21)运动方向为纸浆液面反方向，当第一位移传感器(25)检测到位移量为纵向设定值时，第一运动控制器(21)停止；
步骤5)：PLC控制器(4)控制第二运动控制器(22)运动方向为热压定型方向，当第一位移传感器(25)检测到位移量为横向设定值时，第二运动控制器(22)停止，第三运动控制器(33)运动方向为热压定型方向，当第二位移传感器(34)检测到位移量为纵向设定值时，第三运动控制器(33)停止，温度调节阀(32)打开进行热压定型；以及，
步骤6)：在热压设定时间后，负压调节阀(24)关闭，PLC控制器(4)控制第三运动控制器(33)运动方向为热压定型反方向，当第二位移传感器(34)检测到位移量为纵向设定值时，第三运动控制器(33)停止；同时，第二运动控制器(22)运动方向为热压定型反方向，当第一位移传感器(25)检测到位移量为横向设定值时，第二运动控制器(22)停止。
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