CN109201479A - 基于plc的智能制砂分选系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于PLC的智能制砂分选系统，所述分选系统包括PLC，本发明利用具有多维振动的并联激振台将微粉原料振动至“激发状态”，再利用智能抽吸系统，将待选的微粉吸入集料室，大大缩小了微粉的粒度范围。本发明提供一种全新的微粉分级技术，解决了行业内常用方法均存在的分级效率低、产物粒度分布宽等问题，实现了既高效又精细的分级。

Description

基于PLC的智能制砂分选系统

技术领域

本发明涉及制砂分选领域，尤其涉及基于PLC的智能制砂分选系统。

背景技术

当前食品、建材、化工、冶金、耐火材料等行业对各类细粉物料的需求量日益增大，加工细粉物料的设备种类繁多，如目前普遍使用的球磨机、气流磨、雷蒙磨、超微粉碎机、对辊粉碎机、爪式粉碎机和各种锤片粉碎机等。粉粹后的微粉粒度分布较宽，大小颗粒黏附在一起，形成硬团聚，颗粒形状为半自定形和无定形。由于使用方式和用途的不同，微粉在经过破碎后仍然需要进一步的分选，目前行业内所常用的重力沉降分级、溢流分级、离心分级等方法均存在分级效率低、产物粒度分布宽等问题，已不能满足市场的需求。如何对微粉进行既高效又精细的分级，成为了行业急需解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供基于PLC的智能制砂分选系统。

本发明是以如下技术方案实现的：

基于PLC的智能制砂分选系统，其特征在于：所述分选系统设置有PLC 智能控制系统。

进一步地，所述分选系统还包括进料口，进料管，活塞杆，并联激振台，分级吸盘，电磁阀，气泵，气路管道，集料室，排料管，回收室，PLC，位置传感器。

进一步地，所述进料口与进料管连接，位于进料管的中部，用于微粉原料的进料；所述进料管的尾端设置有活塞杆，活塞杆用于将微粉原料经过进料管推入并联激振台上，所述进料管的前端与并联激振台挠性连接。

进一步地，所述并联激振台上方设置有分级吸盘，分级吸盘将并联激振台完全包覆，但两者并无直接接触，两者之间留有特定的间隙值，且高度方向的间隙值可调整；所述微粉分级的出口通过气路管道连接至集料室，所述气路管道上设置有电磁阀及气泵；所述并联激振台的右端设置有出料管，并联激振台与出料管挠性连接；所述出料管尾端连接有回收室。

进一步地，所述分级吸盘还包括吸盘本体和吸气孔，所述吸气口均匀地阵列分布在吸盘本体的内部，所有吸气口的入口均位于吸盘本体的下表面，所有吸气口的出口均汇入的吸盘本体上端的出气口，与气路管道连接。

进一步地，所述并联激振台包括动平台、静平台及3条单开链Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，所述并联激振台还包括特定的拓扑结构。

进一步地，所述特定的拓扑结构为2-PRU+CRCR，单开链I(P1⊥R1 －U1)的结构等价于P1⊥R1‖R11⊥R12，单开链Ⅲ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(P3⊥R3－U3)等价于P3⊥R3‖R31⊥R32，并且两单开链共面，单开链Ⅱ结构(C2⊥R2‖C21⊥R21)等价于R22|P22⊥R2‖R23|P23⊥R21，移动副P1，P3，圆柱副C2轴线共面，且P1，P3轴线重合，C2轴线与P1， P3轴线平行，所述并联激振台具有两平移一转动的三自由度，分别为以沿 X，Z轴的平动和绕Y轴的转动。

本发明的有益效果是：

本发明提供基于PLC的智能制砂分选系统，利用具有多维振动的并联激振台将微粉原料振动至“激发状态”，再利用智能抽吸系统，将待选的微粉吸入集料室，大大缩小了微粉的粒度范围。

本发明还提供一种全新的微粉分级技术，解决了行业内常用方法均存在的分级效率低、产物粒度分布宽等问题，实现了既高效又精细的分级。

本发明能够独立完成微粉分选的作业，可以与现有的各种微粉粉碎设备进行对接，对接方法简单、高效；且设备的负载能力范围广，即可用于实验室的工作，也可用于实际的工业生产，灵活性较强。

本发明在PLC智能控制系统的调控下，各个环节相互配合，自动化程度高，操作简单，微粉分级效率高，降低了人员的劳动强度。

附图说明

图1是本实施例提供的基于PLC的智能制砂分选系统的结构示意图；

图2是本实施例提供的并联激振台的结构示意图；

图3是本实施例提供的分级吸盘的结构示意图；

图4是本实施例提供的智能制砂分选系统的总体框架的示意图；

图5是本实施例提供的智能制砂分选系统的工作流程的示意图；

其中：1-进料口，2-进料管，3-活塞杆，4-并联激振台，5-分级吸盘， 6-电磁阀，7-气泵，8-气路管道，9-集料室，10-排料管，11-回收室，12-位置传感器，13-PLC，41-静平台，42-动平台，Ⅰ-单开链Ⅰ，Ⅱ-单开链Ⅱ，Ⅲ-单开链Ⅲ，51-吸气孔，52-吸盘本体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

基于PLC的智能制砂分选系统，如图1所示，所述分选系统包括：进料口1，进料管2，活塞杆3，并联激振台4，分级吸盘5，电磁阀6，气泵 7，气路管道8，集料室9，排料管10，回收室11，PLC13、位置传感器12。所述进料口与进料管连接，位于进料管的中部，用于微粉原料的进料；所述进料管的尾端设置有活塞杆，活塞杆用于将微粉原料经过进料管推入并联激振台上，所述进料管的前端与并联激振台挠性连接；所述并联激振台上方设置有分级吸盘，分级吸盘将并联激振台完全包覆，但两者并无直接接触，两者之间留有特定的间隙值，且高度方向的间隙值可调整；所述微粉分级的出口通过气路管道连接至集料室，所述气路管道上设置有电磁阀及气泵；所述并联激振台的右端设置有出料管，并联激振台与出料管挠性连接；所述出料管尾端连接有回收室。

进一步地，所述并联激振台如图2所示，包括动平台42、静平台41及3条单开链Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，所述并联激振台还包括特定拓扑结构，所述并联激振台的拓扑结构为2-PRU+CRCR，单开链I(P1⊥R1－U1)的结构等价于 P1⊥R1‖R11⊥R12。单开链Ⅲ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(P3⊥R3 －U3)等价于P3⊥R3‖R31⊥R32，并且两单开链共面。单开链Ⅱ结构(C2⊥R2‖C21⊥R21)等价于R22|P22⊥R2‖R23|P23⊥R21，移动副P1，P3，圆柱副C2轴线共面，且P1，P3轴线重合，C2轴线与P1，P3轴线平行。所述并联激振台具有两平移一转动的三自由度，分别为以沿X，Z轴的平动和绕Y轴的转动。

进一步地，所述分级吸盘如图3所示，包括吸盘本体52和吸气孔51，所述吸气口均匀地阵列分布在吸盘本体的内部，所有吸气口的入口均位于吸盘本体的下表面，所有吸气口的出口均汇入的吸盘本体上端的出气口，与气路管道连接。

实施例2：

基于PLC的智能制砂分选系统，其总体架构如图4所示，所述PLC分别与上位机，活塞杆，电磁阀，气泵，位置传感器，驱动器1，驱动器2，驱动器3电连接。所述PLC连接上位机用于设定活塞杆进料次数，微粉颗粒的种类，想要分选的粒度范围，抽吸时间等参数；所述PLC与活塞杆相连，用于控制活塞杆的开关，从而控制活塞杆的进料次数；所述PLC与电磁阀相连，电磁阀与气泵相连，用于控制气路的开关，以及设置气泵的抽气速率，从而控制气路开启的时间；所述PLC与驱动器1，驱动器2，驱动器3连接，所述驱动器1，驱动器2，驱动器3分别与步进电机1，步进电机2，步进电机3连接，用于驱动步进电机1，步进电机2，步进电机3并联运作，根据PLC发送脉冲的频率、方向和个数，控制三个步进电机运作的速度、方向与位移，从而控制并联激振台的振动频率、幅值和方向；所述PLC与位置传感器相连，用于反馈并联激振台的实际振动频率和方向，构成并联激振台的闭环控制。

实施例3：

基于PLC的智能制砂分选系统，采用PC+PLC的伺服控制系统，其总体架构如图4所示，所述活塞杆、并联激振台的三个驱动电机、电磁阀、气泵、位置传感器均受控于PLC控制器，PLC通过R232串口与PC上位机进行通讯。设备的工作流程如图5所示：

1)设备上电后，控制系统进行初始化，位置传感器及电磁阀进行置位；

2)通过进料口加入微粉原料，随后进入进料管，启动活塞杆，将微粉原料推入并联激振台，并检测是否完成进料，如果没有完成，则活塞杆继续工作，直至将所有微粉原料推入并联激振台；

3)在PC上位机上选择微粉颗粒的种类，想要分选的粒度范围及抽吸时间等参数，软件将自动匹配并联激振台的激振频率和方向、气泵的抽气速率等参数；

4)在PC上位机软件上点击启动按钮，启动并联激振台，三个支链的步进电机按照指定的频率和方向参数开始运转，位置传感器将采集到的实际振动频率和方向反馈给PC上位机与设定参数进行对比，逐渐增大电机功率，直至达到设定的激振频率、幅值和方向。此时，需要的微粉颗粒在激振台的激励下处于“激发状态”，克服了自身重力，处于悬浮状态；

5)打开电磁阀，启动气泵，按照PC上位机给定的抽气速率工作，处于“激发状态”的微粉颗粒在气泵的抽吸下，通过分级吸盘的吸气口进入分级吸盘，并汇入到吸盘本体上端的出气口经过管道，最终进入集料室；

6)微粉分选完成后，激振台停止振动，开始向右端的出料管倾斜，将剩料输送至回收室内，进行进一步处理。

实施例4：

如图2所示，该并联激振台的并联机构共有运动副数m＝10，构件数n ＝9，故该机构的基本回路数v＝m－n+1＝10-9+1＝2。

自由度(DOF)公式为

式中：F：机构自由度DOF；

机构运动副自由度总和(为第i个运动副的自由度)；

独立位移方程数总和(为第j个独立回路的独立位移方程数)；

前j条支路组成的子并联机构动平台的POC集；

Ms_(j+1)：第(j+1)条支路末端构件的POC集；

将Ms₁,Ms₂,Ms₃带入公式得

由Ⅰ，Ⅱ支路组成的第1个独立回路独立方程数ξ₁为

Ⅰ，Ⅱ支路组成的子并联机构动平台的POC集为

第2个独立回路的独立位移方程数为

确定机构的自由度(DOF)为

对于自由度为F的机构，预选F个运动副为驱动副，并将其刚化.若得到的新机构自由度F’＝0，则预选的F个运动副可同时为驱动副。由于机构的自由度为3，预选3条支路的移动副P1，C2，P3为驱动副，将它们刚化，得到刚化后机构自由度F’＝3+3+3-5-4＝0，满足驱动副存在准则。

实施例5；

基于PLC的智能制砂分选系统，以金刚石微粉为原料进行试验，通过所得微粉各粒级产品的与原料的扫描电镜图像对比可以看出，用智能制砂分选系统处理过的微粉，粒度分布均匀，分级效果较好，尤其是平均粒度为5μm和3μm的产品，颗粒形貌均匀，基本粒体积分数达到70％以上，远远超出国标基本粒体积分数要求为40％的标准。平均粒度为1μm和0.5μm 的产品，由于粒度较小，分散变得困难，分级精度下降，基本粒体积分数达到40％。由此可见，0.5μm是本智能制砂分选系统所能处理的极限产品。采用本发明提供的智能制砂分选系统，可以实现平均粒度为0.5μm以上产品的微粉的精细分级，分级产品粒度分布窄，颗粒形貌均匀。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.基于PLC的智能制砂分选系统，其特征在于：所述分选系统设置有PLC智能控制系统。

2.根据权利要求1所述分选系统，其特征在于：所述分选系统还包括进料口，进料管，活塞杆，并联激振台，分级吸盘，电磁阀，气泵，气路管道，集料室，排料管，回收室，PLC，位置传感器。

3.根据权利要求2所述分选系统，其特征在于：所述进料口与进料管连接，位于进料管的中部，用于微粉原料的进料；所述进料管的尾端设置有活塞杆，活塞杆用于将微粉原料经过进料管推入并联激振台上，所述进料管的前端与并联激振台挠性连接。

4.根据权利要求3所述分选系统，其特征在于：所述并联激振台上方设置有分级吸盘，分级吸盘将并联激振台完全包覆，但两者并无直接接触，两者之间留有特定的间隙值，且高度方向的间隙值可调整；所述微粉分级的出口通过气路管道连接至集料室，所述气路管道上设置有电磁阀及气泵；所述并联激振台的右端设置有出料管，并联激振台与出料管挠性连接；所述出料管尾端连接有回收室。

5.根据权利要求4所述分选系统，其特征在于：所述分级吸盘还包括吸盘本体和吸气孔，所述吸气口均匀地阵列分布在吸盘本体的内部，所有吸气口的入口均位于吸盘本体的下表面，所有吸气口的出口均汇入的吸盘本体上端的出气口，与气路管道连接。

6.根据权利要求1-5所述任一的分选系统，其特征在于：所述并联激振台包括动平台、静平台及3条单开链Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，所述并联激振台还包括特定的拓扑结构。

7.根据权利要求6所述分选系统，其特征在于，所述特定的拓扑结构为2-PRU+CRCR，单开链I（P1⊥R1－U1）的结构等价于P1⊥R1‖R11⊥R12，单开链Ⅲ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构（P3⊥R3－U3）等价于P3⊥R3‖R31⊥R32，并且两单开链共面，单开链Ⅱ结构（C2⊥R2‖C21⊥R21）等价于R22|P22⊥R2‖R23|P23⊥R21，移动副P1，P3，圆柱副C2轴线共面，且P1，P3轴线重合，C2轴线与P1，P3轴线平行，所述并联激振台具有两平移一转动的三自由度，分别为以沿X ，Z轴的平动和绕Y轴的转动。