CN108643451B - 一种复合筋制造机构的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合筋制造机构的控制系统，属于玄武岩复合筋制造了领域。本发明包括用于接收并分析信号的上位机操作站，所述的上位机操作站通过搭建冗余过程控制系统建立起导纱启停控制子系统、浸胶控制子系统、滤胶集束控制子系统、绕丝控制子系统、预加热控制子系统、加砂控制子系统、高温固化控制子系统、牵引卷绕控制子系统。本发明实现管控一体化，确保整个生产过程长周期连续运行，提高了管理的便利性和有效性，针对性强，减少了人工需要进行的调试和人为操作，特别是对保温罩内的浸胶、滤胶集束、加砂高温固化过程中的控制，提高了生产效率和产品的质量，也便于根据生产产品的规格来调控浸胶。

Description

一种复合筋制造机构的控制系统

技术领域

本发明属于玄武岩复合筋制造了领域，具体涉及到一种玄武岩复合筋生产线的控制系统。

背景技术

自动控制是相对人工控制概念而言的，指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。

玄武岩纤维，是一种高技术非金属无机纤维，以天然火山岩为原料制成的连续玄武岩纤维，适合于在较宽温度范围内(-260～700℃)使用，耐酸碱、绝热绝缘、且耐久性好，因此，在航空航天及军工领域、汽车船舶等交通运输领域、消防环保领域、石油化工领域、电子领域、高温过滤领域、汽车船舶等交通运输领域、休闲体育用品领域、建筑桥梁加固补强、混凝土增强、树脂增强等有广泛的应用。玄武岩纤维复合筋是利用玄武岩纤维制作而成的复合材料。

玄武岩纤维复合筋主要应用于混凝土内，其制作工序是：玄武岩纱线从纱架经集束板进入浸胶槽、通过工装，缠绕纱线，经过加热环加热后上砂，然后依次进入固化箱固化成型，最后由牵引机引出收卷或截断成成品包装。在复合筋的加工生产过程中，缺少对玄武岩复合筋生产的整个工艺流程的自动控制系统。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中缺少玄武岩复合筋生产中的控制系统，提供一种复合筋制造机构的控制系统，对复合筋生产中各个环节进行自动控制，确保整个生产过程长周期连续运行，自动控制系统的故障不会影响工艺的进行，并且该控制系统设计合理，控制步骤简单，大大的减少了人工劳动。

本发明采用的技术方案如下：

一种复合筋制造机构的控制系统，包括用于接收并分析信号的上位机操作站，所述的上位机操作站通过搭建冗余过程控制系统建立起导纱启停控制子系统、浸胶控制子系统、滤胶集束控制子系统、绕丝控制子系统、预加热控制子系统、加砂控制子系统、高温固化控制子系统、牵引卷绕控制子系统；

所述导纱启停控制子系统包括导纱板，所述导纱板上设置有包括多个穿丝孔，所述导纱板的顶端设置有用以检测是否有玄武岩纤维通过的光学检测器；

所述浸胶控制子系统包括浸胶槽，所述浸胶槽上设置有检测进入浸胶槽内的玄武岩纤维数量的进料PID控制器和与所述进料PID控制器连接的传送速度控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的玄武岩纤维浸胶的成分以及成分份数参数计算出不同规格浸胶的需求量，所述浸胶槽上还通过控制流量控制阀来控制玄武岩纤维浸胶的流量；还包括有检测浸胶槽内温度的温度传感器；

所述滤胶集束控制子系统包括滤胶集束支架，所述滤胶集束支架上设置有检测滤胶集束支架温度的温度传感器、检测玄武岩纤维束束数的光学传感器、检测滤胶回收量的流量PID控制器、控制玄武岩纤维束滤胶速度的数组变频器，所述变频器设置在滤胶集束支架上的相应传送点上；

所述绕丝控制子系统包括绕丝装置，所述绕丝装置上设置有控制绕丝速度的数组控制器；

所述预加热控制子系统包括有预加热装置，所述预加热装置上设置有检测温度的温度传感器、控制加热器加热温度的PLC控制器；

所述加砂控制子系统包括加砂装置，所述加砂装置上设置有控制加砂量的第二流量PID控制器和与第二流量PID控制器连接的流量控制阀；

所述高温固化控制子系统包括高温固化箱，所述高温固化箱上设置有检测温度的温度传感器、控制高温固化箱内温度的PLC控制器；

所述牵引卷绕控制子系统包括牵引卷绕装置，所述牵引卷绕装置包括控制卷绕素的伺服驱动器、用以检测卷绕完成度的光学检测装置、控制切割的切割PLC控制器、检测切割信息的拉力传感器。

进一步地，所述复合筋制造机构的控制系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线。

进一步地，所述的上位机操作站采用西门子S7-400H CPU为控制核心。

进一步地，还包括保温罩，所述保温罩将所述导纱板、所述浸胶槽、所述滤胶集束支架、所述绕丝装置、所述预加热装置和所述加砂装置包覆，所述保温罩上设置有检测保温罩是否密闭的密闭检测装置。

进一步地，还包括用于夹纱的第一夹纱件和第二夹纱件，所述第一夹纱件设置在所述浸胶槽进料的一端，所述第二夹纱件设置在所述浸胶槽出料的一端，所述第一夹纱件、所述第二夹纱件上均设置有控制玄武岩纤维传送速度的变频器。

进一步地，所述牵引卷绕装置还包括张紧机构，所述张紧机构上设置有张力传感器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明对玄武岩复合筋的生产过程的全程实现检测和控制，实现管控一体化，确保整个生产过程长周期连续运行，提高了管理的便利性和有效性，针对性强，减少了人工需要进行的调试和人为操作，特别是对保温罩内的浸胶、滤胶集束、加砂高温固化过程中的控制，提高了生产效率和产品的质量，也便于根据生产产品的规格来调控浸胶。

2、本发明中本发明的自动控制系统采用西门子S7-400H CPU为控制核心搭建冗余过程控制系统建立起复合筋生产控制系统，所述的系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线，保证整个控制过程实时、有效、可追溯；冗余过程控制系统，节约了通讯时间，保证了数据交换完整同时也减少了通讯量，保证在出现故障的时候也不会影响整个控制系统的运行。

附图说明：

图1为多股复合筋生产设备；

图中标记：1000-多股复合筋生产设备，10-机架，110-导纱板，120-浸胶槽，130-滤胶集束支架，140-绕丝装置，150-预加热装置，160-加砂装置、170-高温固化箱，180-牵引卷绕装置，190-保温罩；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

玄武岩复合筋的具体工艺:

浸胶工艺：多根玄武岩纤维穿过导纱板110的穿丝孔经第一夹纱件进入浸胶槽120，在浸胶槽120内与浸胶混合，玄武岩纤维经浸胶浸泡过后穿过浸胶槽120底部的压纱件离开浸胶槽120，玄武岩纤维穿过第二夹纱件进入下步工艺；

滤胶集束工艺：浸胶之后的散状玄武岩纤维穿过滤胶集束支架130上横置的横挡上的集束孔，玄武岩纤维由散状被挤压成束状，同时，玄武岩纤维粘附的胶料被挤压渗出；

绕丝工艺：玄武岩纤维被挤压呈束状之后，进入绕丝装置140的出丝管，经出丝管导向之后，在玄武岩纤维的表面缠绕纱线，使得玄武岩纤维结构紧凑；

加砂工艺：玄武岩纤维束在经过绕丝之后，进入预加热装置150的通道，在加热器的作用下，使得玄武岩纤维束的表面渗出胶料，玄武岩纤维束进入加砂装置160，在玄武岩纤维束表面喷上一层石英砂，玄武岩纤维束加砂后进入下一工艺；

高温固化工艺：加砂后的玄武岩纤维束进入高温固化箱170的箱体结构内，经高温加热后，在箱体结构的另一端离开高温固化箱170，玄武岩纤维束形成玄武岩复合筋。

需要指出的是，在绕丝过程中，驱动电机通电后将动力传递至传动轴，传动轴将动力传递至转动机构，转动机构带动转盘转动，转盘上的牵丝管带动纱线围绕玄武岩纤维转动，随着玄武岩纤维的移动，纱线缠绕在玄武岩纤维的周向。

本发明示出了一种具体实施方式：

多股复合筋生产设备1000，包括机架10，机架10上依次设有导纱板110、浸胶槽120、滤胶集束支架130、绕丝装置140、预加热装置150、加砂装置160、高温固化箱170及牵引卷绕装置180；

机架10包括多根长条形横梁及竖向架体，横梁和架体固定连接成框架。机架10的作用是承接设备上的各部件，使各部件能够有序排列，提高产品加工效率。

复合筋制造机构的控制系统，包括用于接收并分析信号的上位机操作站，上位机操作站采用冗余过程控制软件搭建冗余过程控制系统建立起导纱启停控制子系统、浸胶控制子系统、滤胶集束控制子系统、绕丝控制子系统、预加热控制子系统、加砂控制子系统、高温固化控制子系统、牵引卷绕控制子系统；

复合筋制造机构的控制系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线。且上位机操作站采用西门子S7-400H CPU为控制核心；

导纱启停控制子系统在导纱板110上设置有包括多个穿丝孔，导纱板110的顶端设置有用以检测是否有玄武岩纤维通过的光学检测器；

浸胶控制子系统包括浸胶槽120上设置有检测进入浸胶槽120内的玄武岩纤维数量的进料PID控制器和与进料PID控制器连接的传送速度控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的玄武岩纤维浸胶的成分以及成分份数参数计算出不同规格浸胶的需求量，浸胶槽120上还通过控制流量控制阀来控制玄武岩纤维浸胶的流量；还包括有检测浸胶槽120内温度的温度传感器；

滤胶集束控制子系统包括滤胶集束支架130上设置有检测滤胶集束支架130温度的温度传感器、检测玄武岩纤维束束数的光学传感器、检测滤胶回收量的流量PID控制器、控制玄武岩纤维束滤胶速度的数组变频器，变频器设置在滤胶集束支架130上的相应传送点上；变频器与牵引卷绕装置180通过控制玄武岩纤维束在滤胶集束支架130内的张紧程度来实现控制滤胶集束的速度；

绕丝控制子系统包括绕丝装置140上设置有控制绕丝速度的数组电机PLC控制器；电机PLC控制器控制驱动电机的转速，驱动电机通电后将动力传递至传动轴，传动轴将动力传递至转动机构，转动机构带动转盘转动，转盘上的牵丝管带动纱线围绕玄武岩纤维转动，随着玄武岩纤维的移动，纱线缠绕在玄武岩纤维的周向。

预加热控制子系统包括有预加热装置150上设置有检测温度的温度传感器、控制加热器加热温度的PLC控制器；

加砂控制子系统包括加砂装置160上设置有控制加砂量的第二流量PID控制器和与第二流量PID控制器连接的流量控制阀；

高温固化控制子系统包括高温固化箱170上设置有检测温度的温度传感器、控制高温固化箱170内温度的PLC控制器；

牵引卷绕控制子系统包括牵引卷绕装置180包括控制卷绕速度的伺服驱动器、用以检测卷绕完成度的光学检测装置、控制切割的切割PLC控制器、检测切割信息的拉力传感器。牵引卷绕装置180还包括张紧机构，张紧机构上设置有张力传感器。

机架10上包括保温罩190，保温罩190将导纱板110、浸胶槽120、滤胶集束支架130、绕丝装置140、预加热装置150和加砂装置160包覆，保温罩190上设置有检测保温罩190是否密闭的密闭检测装置。

机架10还包括用于夹纱的第一夹纱件和第二夹纱件，第一夹纱件设置在浸胶槽120进料的一端，第二夹纱件设置在浸胶槽120出料的一端，第一夹纱件、第二夹纱件上均设置有控制玄武岩纤维传送速度的变频器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种复合筋制造机构的控制系统，其特征在于：包括用于接收并分析信号的上位机操作站，所述的上位机操作站采用冗余过程控制系统建立起导纱启停控制子系统、浸胶控制子系统、滤胶集束控制子系统、绕丝控制子系统、预加热控制子系统、加砂控制子系统、高温固化控制子系统、牵引卷绕控制子系统；

所述导纱启停控制子系统包括导纱板，所述导纱板上设置有包括多个穿丝孔，所述导纱板的顶端设置有用以检测是否有玄武岩纤维通过的光学检测器；

所述浸胶控制子系统包括浸胶槽，所述浸胶槽上设置有检测进入浸胶槽内的玄武岩纤维数量的进料PID控制器和与所述进料PID控制器连接的传送速度控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的玄武岩纤维浸胶的成分以及成分份数参数计算出不同规格浸胶的需求量，所述浸胶槽上还通过控制流量控制阀来控制玄武岩纤维浸胶的流量；还包括有检测浸胶槽内温度的温度传感器；

所述滤胶集束控制子系统包括滤胶集束支架，所述滤胶集束支架上设置有检测滤胶集束支架温度的温度传感器、检测玄武岩纤维束束数的光学传感器、检测滤胶回收量的流量PID控制器、控制玄武岩纤维束滤胶速度的数组变频器，所述变频器设置在滤胶集束支架上的相应传送点上；

所述绕丝控制子系统包括绕丝装置，所述绕丝装置上设置有控制绕丝速度的数组控制器；

所述预加热控制子系统包括有预加热装置，所述预加热装置上设置有检测温度的温度传感器、控制加热器加热温度的PLC控制器；

所述加砂控制子系统包括加砂装置，所述加砂装置上设置有控制加砂量的第二流量PID控制器和与第二流量PID控制器连接的流量控制阀；

所述高温固化控制子系统包括高温固化箱，所述高温固化箱上设置有检测温度的温度传感器、控制高温固化箱内温度的PLC控制器；

所述牵引卷绕控制子系统包括牵引卷绕装置，所述牵引卷绕装置包括控制卷绕素的伺服驱动器、用以检测卷绕完成度的光学检测装置、控制切割的切割PLC控制器、检测切割信息的拉力传感器；

所述的上位机操作站采用西门子S7-400H CPU为控制核心；

还包括保温罩，所述保温罩将所述导纱板、所述浸胶槽、所述滤胶集束支架、所述绕丝装置、所述预加热装置和所述加砂装置包覆，所述保温罩上设置有检测保温罩是否密闭的密闭检测装置；

所述的复合筋制造机构的控制系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线。

2.根据权利要求1所述的一种复合筋制造机构的控制系统，其特征在于：还包括用于夹纱的第一夹纱件和第二夹纱件，所述第一夹纱件设置在所述浸胶槽进料的一端，所述第二夹纱件设置在所述浸胶槽出料的一端，所述第一夹纱件、所述第二夹纱件上均设置有控制玄武岩纤维传送速度的变频器。

3.根据权利要求1所述的一种复合筋制造机构的控制系统，其特征在于：所述牵引卷绕装置还包括张紧机构，所述张紧机构上设置有张力传感器。

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