CN116143387A - 一种制瓶机灯头火焰温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种制瓶机灯头火焰温度控制系统，包括氧气供给管路、天然气供给管路、混合气管路、火焰灯头、火焰温度检测机构、PLC控制器和火焰温度控制执行机构；所述氧气供给管路、天然气供给管路通过三通管件与混合气管路进气端连接；所述混合气管路末端与火焰灯头连接；所述火焰温度检测机构布置在火焰灯头上方，其信号输出端与控制器通讯连接；所述火焰温度控制执行机构包括安装在氧气供给管路上的氧气流量表和氧气调节阀、安装在天然气供给管路上的天然气流量表和天然气调节阀；所述PLC控制器的信号输出端与氧气调节阀及天然气调节阀的电控元件通讯连接。本发明不仅降低了操作人员劳动强度，而且提高了灯头火焰温度控制精度和玻瓶产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及制瓶机生产自动化控制技术领域，尤其是一种针对药用玻瓶制瓶机灯头火焰温度控制的自动化控制系统。
背景技术
药用玻瓶制瓶机一般以氧气和天然气的混合气体为燃料，借助带有气孔的灯头，使混合气体燃烧产生火焰，用于完成玻管的加热、切割以及玻璃瓶成品的制口、制颈、制底等工艺过程，在整个玻璃瓶生产过程中，灯头火焰的温度控制是影响产品质量的重要因素之一。目前，制瓶机火焰温度的控制是依靠人工经验进行调节，即手动旋转氧气或者天然气供气阀门的开度来调节燃料供给量，但在人工调节其中一种气体的供气阀门时，其供气压力、流量就会发生变化，同时还会影响到另一种气体的供气参数变化，因此这种手动调节方式很难准确控制火焰温度的稳定性；另外若调节的氧气与天然气混合比例不恰当，天然气不能得到充分的燃烧，由此造成能源浪费和安全隐患。
发明内容
本发明提供一种制瓶机灯头火焰温度控制系统，以解决人工手动控制灯头火焰温度不稳定的问题，实现对灯头火焰温度的自动化控制，达到提升制瓶质量和生产效率的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种制瓶机灯头火焰温度控制系统，包括氧气供给管路、天然气供给管路、混合气管路、火焰灯头、火焰温度检测机构、PLC控制器和火焰温度控制执行机构；所述氧气供给管路、天然气供给管路一端分别与氧气气源、天然气气源连接，另一端通过三通管件与混合气管路进气端连接；所述混合气管路末端与火焰灯头连接；所述火焰温度检测机构布置在火焰灯头上方，其信号输出端与控制器通讯连接；所述火焰温度控制执行机构包括安装在氧气供给管路上的氧气流量表和氧气调节阀、安装在天然气供给管路上的天然气流量表和天然气调节阀，所述氧气调节阀、天然气调节阀均为电控调节阀；所述PLC控制器的信号输出端与所述氧气调节阀的电控元件及天然气调节阀的电控元件通讯连接。
上述制瓶机灯头火焰温度控制系统，所述火焰温度检测机构为安装在制瓶机设备机体架上的热成像检测仪，所述热成像检测仪的摄像头镜头与灯头火焰相对布置。
上述制瓶机灯头火焰温度控制系统，所述PLC控制器采用双闭环控制模块，设有天然气流量控制模块、氧气流量控制器模块和比值器；所述天然气流量控制模块包括天然气流量控制器、天然气调节阀的电控元件和天然气流量变送器，所述天然气流量控制器与天然气调节阀的电控元件通讯连接，所述天然气流量变送器分别与天然气供给管路及比值器通讯连接；所述氧气流量控制模块包括氧气流量控制器、氧气调节阀的电控元件和氧气流量变送器，所述氧气流量控制器与氧气调节阀的电控元件通讯连接，所述氧气流量变送器分别与氧气供给管路及比值器通讯连接；所述比值器中存储有与不同类型玻瓶产品火焰参数匹配的天然气及氧气供给量设定值。
上述制瓶机灯头火焰温度控制系统，在所述天然气供给管路上，所述天然气流量表安装在管路的上游，所述天然气调节阀安装在管路的下游。
上述制瓶机灯头火焰温度控制系统，在所述氧气供给管路上，所述氧气流量表安装在管路的上游，所述氧气调节阀安装在管路的下游。
上述制瓶机灯头火焰温度控制系统，所述PLC控制器布置在制瓶机设备的控制柜中。
上述制瓶机灯头火焰温度控制系统，所述氧气供给管路、天然气供给管路、混合气管路、火焰灯头、热成像检测仪设置若干组，其中每一组对应制瓶机的一个玻管加热工位。
上述制瓶机灯头火焰温度控制系统，在所述天然气供给管路上设置天然气切断阀，在所述氧气供给管路上设置氧气切断阀。
本发明提供了一种制瓶机灯头火焰温度控制系统，其在火焰灯头上方相对位置处布置热成像检测仪，可通过热成像检测仪采集灯头火焰的温度数据，并传输给PLC控制器，PLC控制器根据设定值与接收的数据进行比对后，分别进行氧气和天然气流量的调节。本发明中的控制器采用双闭环流量比值调节系统，可通过PID调节方式，使两种气体流量参数符合设定比例关系，其中第一个闭环控制系统是主流量天然气流量调节闭环，可通过该闭环控制系统的调节作用，消除扰动的影响，使天然气的流量稳定在设定值上；第二个闭环控制系统是副流量氧气闭环控制系统，可控制氧气的输入量为调整后天然气流量与比值系数的乘积，这样通过对天然气和氧气流量的控制，实现了对灯头火焰温度的控制。由此可见，本发明实现了对制瓶机火焰灯头温度的自动化控制，达到了对制瓶机每个工位的灯头火焰温度的个性化控制的目的，不仅降低了操作人员劳动强度，而且提高了灯头火焰温度的控制精度，从而提高了产品质量。
附图说明
图1是制瓶机灯头火焰温度控制系统示意图；
图2是PLC控制器双闭环控制模块示意图。
图中各标号释义：
1为天然气供给管路，1-1为天然气流量表，1-2为天然气调节阀，1-2-1为天然气调节阀的电控元件；
2为氧气供给管路，2-1为氧气流量表，2-2为氧气调节阀，2-2-1为氧气调节阀的控制元件；
3为混合气管路；
4为火焰温度检测机构；
5为制瓶机设备；
6为控制柜；
7为火焰灯头。
Ⅰ为天然气流量控制模块，Ⅱ为氧气流量控制模块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
参看图 1，本发明提供一种制瓶机灯头火焰温度控制系统，包括氧气供给管路2、天然气供给管路1、混合气管路3、火焰灯头7、火焰温度检测机构4、PLC控制器和火焰温度控制执行机构；所述氧气供给管路2、天然气供给管路1一端分别与氧气气源、天然气气源连接，另一端通过三通管件与混合气管路3的进气端连接；所述混合气管路3末端与火焰灯头7连接；所述火焰温度检测机构4为安装在制瓶机设备5机体架上的热成像检测仪，所述热成像检测仪的摄像头镜头与火焰灯头7相对布置，其信号输出端与控制器通讯连接；所述火焰温度控制执行机构包括安装在氧气供给管路2上的氧气流量表2-1和氧气调节阀2-2、安装在天然气供给管路1上的天然气流量表1-1和天然气调节阀1-2，其中在天然气供给管路1上天然气流量表1-1安装在管路的上游，天然气调节阀1-2安装在管路的下游，在氧气供给管路2上氧气流量表2-1安装在管路的上游，氧气调节阀2-2安装在管路的下游，所述氧气调节阀2-2、天然气调节阀1-2均为电控调节阀；所述PLC控制器的信号输出端与所述氧气调节阀的电控元件2-2-1及天然气调节阀的电控元件1-2-1通讯连接。在本发明所述的制瓶机灯头火焰温度控制系统中，其氧气供给管路2、天然气供给管路2、混合气管路2、火焰灯头7、热成像检测仪设置若干组，其中每一组对应制瓶机设备5的一个玻管加热工位。
仍参看图1，本发明所述的制瓶机灯头火焰温度控制系统，在其天然气供给管路1上设置天然气切断阀1-3，在所述氧气供给管路2上设置氧气切断阀2-3；本发明的PLC控制器布置在制瓶机设备5的控制柜6中。
参看图2，本发明所述的制瓶机灯头火焰温度控制系统，PLC控制器采用双闭环控制模块，设有天然气流量控制模块Ⅰ、氧气流量控制器模块Ⅱ和比值器；所述天然气流量控制模块Ⅰ包括天然气流量控制器、天然气调节阀的电控元件1-2-1和天然气流量变送器，所述天然气流量控制器与天然气调节阀的电控元件1-2-1通讯连接，所述天然气流量变送器分别与天然气供给管路1及比值器通讯连接；所述氧气流量控制模块Ⅱ包括氧气流量控制器、氧气调节阀的电控元件2-2-1和氧气流量变送器，所述氧气流量控制器与氧气调节阀的电控元件2-2-1通讯连接，所述氧气流量变送器分别与氧气供给管路2及比值器通讯连接；所述比值器中存储有与不同类型玻瓶产品火焰参数匹配的天然气及氧气供给量设定值。
参看图1、图2,本发明提供了一种制瓶机灯头火焰温度控制系统，其在火焰灯头7的上方相对位置处布置热成像检测仪，可通过热成像检测仪采集灯头火焰的温度数据，并传输给PLC控制器，PLC控制器根据设定值与接收的数据进行比对后，通过双闭环控制模块进行氧气和天然气流量的调节。具体操作步骤为：
一、天然气供给管路1上天然气调节阀1-2、氧气供给管路2上氧气调节阀2-2初始为打开状态，天然气切断阀1-3和氧气切断阀2-3初始为关闭状态，分别打开天然气切断阀1-3和氧气切断阀2-3后，混合气体通过混合气管路3进入火焰灯头7并点火产生燃烧火焰。
二、控制柜6中各部件全部处于上电状态，启动控制机柜6上的启动按钮，热成像检测仪开始采集灯头火焰温度数据，并传输到控制器，同时在控制柜的面板上显示数据，操作人员在面板上输入灯头火焰需要调整的温度设定值，控制柜6中的PLC控制器就会根据设定的参数进行自动调整；将天然气的流量设为主控变量，氧气的流量设为副控变量，主控变量天然气和副控变量氧气的流量比为定值1:2，这样在天然气、氧气流量比为1:2时，天然气的燃烧才会最充分，不会造成能源的浪费。
三、分别进行氧气和天然气流量控制的PID调节，采用双闭环流量比值调节模式，实现对两个参数符合一定比例关系的控制，在第一个闭环控制系统即主流量天然气流量调节闭环控制系统设置确定后，通过闭环调节作用，消除扰动的影响，使天然气的流量稳定在设定值上，同时第二个闭环控制系统即副流量氧气闭环控制系统，控制其输入量是经过调整后的天然气流量与比值系数2的乘积，这样通过对天然气和氧气流量的控制，实现了对灯头火焰温度的控制。
另外，现场设备安装实际情况为：天然气和氧气均从左（上游）向右（下游）进给，天然气作为主流量先经过主变送器检测流量，将结果送入比值器中，主变送器将反馈值输入主控制器，通过控制器对调节阀进行调节，从而达到控制主流量的结果，氧气作为副流量同样先经过变送器的测定，结果进入比值器计算比值关系，使之与设定值匹配，变送器将反馈的结果值输入副控制器，控制器通过对调节器的控制达到控制氧气流量的目的，达到流量得到有效的控制。
Claims (8)
1.一种制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：它包括氧气供给管路（2）、天然气供给管路（1）、混合气管路（3）、火焰灯头（7）、火焰温度检测机构（4）、PLC控制器和火焰温度控制执行机构；所述氧气供给管路（2）、天然气供给管路（1）一端分别与氧气气源、天然气气源连接，另一端通过三通管件与混合气管路（3）的进气端连接；所述混合气管路（3）末端与火焰灯头（7）连接；所述火焰温度检测机构（4）布置在火焰灯头（7）上方，其信号输出端与控制器通讯连接；所述火焰温度控制执行机构包括安装在氧气供给管路（2）上的氧气流量表（2-1）和氧气调节阀（2-2）、安装在天然气供给管路（1）上的天然气流量表（1-1）和天然气调节阀（1-2），所述氧气调节阀（2-2）、天然气调节阀（1-2）均为电控调节阀；所述PLC控制器的信号输出端与所述氧气调节阀的电控元件（2-2-1）及天然气调节阀的电控元件（1-2-1）通讯连接。
2.根据权利要求1所述的制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：所述火焰温度检测机构（4）为安装在制瓶机设备（5）机体架上的热成像检测仪，所述热成像检测仪的摄像头镜头与火焰灯头（7）相对布置。
3.根据权利要求2所述的 制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：所述PLC控制器采用双闭环控制模块，设有天然气流量控制模块（Ⅰ）、氧气流量控制器模块（Ⅱ）和比值器；所述天然气流量控制模块（Ⅰ）包括天然气流量控制器、天然气调节阀的电控元件（1-2-1）和天然气流量变送器，所述天然气流量控制器与天然气调节阀的电控元件（1-2-1）通讯连接，所述天然气流量变送器分别与天然气供给管路（1）及比值器通讯连接；所述氧气流量控制模块（Ⅱ）包括氧气流量控制器、氧气调节阀的电控元件（2-2-1）和氧气流量变送器，所述氧气流量控制器与氧气调节阀的电控元件（2-2-1）通讯连接，所述氧气流量变送器分别与氧气供给管路（2）及比值器通讯连接；所述比值器中存储有与不同类型玻瓶产品火焰参数匹配的天然气及氧气供给量设定值。
4.根据权利要求3所述的制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：在所述天然气供给管路（1）上，所述天然气流量表（1-1）安装在管路的上游，所述天然气调节阀（1-2）安装在管路的下游。
5.根据权利要求3所述的制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：在所述氧气供给管路（2）上，所述氧气流量表（2-1）安装在管路的上游，所述氧气调节阀（2-2）安装在管路的下游。
6.根据权利要求4或5所述的制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：所述PLC控制器布置在制瓶机设备（5）的控制柜（6）中。
7.根据权利要求2所述的制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：所述氧气供给管路（2）、天然气供给管路（1）、混合气管路（3）、火焰灯头（7）、热成像检测仪设置若干组，其中每一组对应制瓶机设备（5）的一个玻管加热工位。
8.根据权利要求2所述的制瓶机火焰灯头温度控制系统，其特征在于：在所述天然气供给管路（1）上设置天然气切断阀（1-3），在所述氧气供给管路（2）上设置氧气切断阀（2-3）。
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