CN1810474A - 人造板模糊自适应并行在线调施胶控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

一种人造板模糊自适应并行在线调施胶控制方法及控制系统，控制方法包括：1.并行调胶控制；2.在线施胶控制；3.施胶量反馈控制；4.原胶恒温控制；控制系统包括并行在线调施胶装置和模糊自适应控制系统两部分，并行在线调施胶装置主要由齿轮泵、管道、原胶恒温控制装置、原料贮罐组、胶液混合贮罐、液位传感器、重量传感器、搅拌机构、并行调胶机构和在线施胶机构、喷嘴等相互连接组成，模糊自适应控制系统分别与原料的输入管道上的齿轮泵、并行调胶机构和在线施胶机构及施胶后的原料称重传感器相连。本发明可减少胶液损耗，提高配比精度和胶液性能，准确控制施胶量。

Description

人造板模糊自适应并行在线调施胶控制方法及控制系统

技术领域：本发明属于人造板(指纤维板和刨花板)生产中调施胶工艺控制方法及控制系统。

背景技术：人造板生产中调施胶工艺控制方法有多种，常用的方法主要是以批量式调施胶工艺为主的控制调胶和施胶。调胶控制就是实现对不同比例添加制剂(原料)的控制。常用的调胶控制方法有液位控制法、计量筒检测法(体积计量法)、计量泵法、失重计量法等。施胶控制就是通过控制人造板原料(纤维或刨花)与施胶量的比例，控制好胶液的施加量，控制方法大部分采用PID常规控制。但这种批量式调施胶工艺控制方法，胶液需批量存储，胶液易提前预固化，胶液性能下降，甚至由于生产线故障造成胶液失效、浪费严重；分批投料搅拌，系统误差大，辅助工作时间长；施胶采用PID常规控制，控制系统存在时变及惯性滞后现象，施胶量不稳定，胶液用量偏大，调施胶控制精度低，工作可靠性差，造成产品生产成本增加，质量下降。

发明内容：本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种人造板模糊自适应并行在线调施胶控制方法及控制系统，它可减少胶液损耗，提高配比精度和胶液性能，准确控制施胶量，降低生产成本，提高生产效率，保证产品质量。

本发明的控制方法是：

1.并行调胶控制：系统通过齿轮泵分别将原胶、水、添加剂、固化剂等不同制剂输送到各自的贮罐，依据调胶配方，以原胶为基准，通过控制系统控制，按比例单独通过各自的管道、调速泵、流量计等独立的计量系统计量，同时直接输入胶液混合贮罐中进行均匀搅拌，调速电机的配比精度±10mL/min；采用液位传感器，进行连续供料贮罐液位的控制(液位传感器测量精度±1mm)；

2.在线施胶控制：胶液混合罐直接与输出管道连接，没有中间贮胶环节，系统通过神经元网络的自学习，实现边并行调胶边定量在线施胶，施胶过程中胶液的供给通过管道、调速泵、流量计等与原料匹配同步进行；在连续工作期间，施胶系统综合最大误差小于±3％，施胶流量检测精度±1mL/min，施胶量的控制精度±10mL/min，以保证连续化生产。

3.施胶量反馈控制：根据重量控制原理，检测施胶后的原料，如有偏差，通过称重传感器(称重传感器测量精度±0.01g)及时反馈控制施胶，通过调速泵，改变施胶量，以保证原料与胶液的工艺配比；控制过程中，本系统可以通过系统的状态参量，辨识调施胶模型来动态调整控制器的参数，以适应不同调施胶系统模型参数的变化，达到更稳定、精确的控制和更好的动态响应特性。

4.原胶恒温控制，采用调温控制装置来保证输入原胶罐的原胶温度恒定，以使原胶粘度不会随环境温度的变化而改变，保证调胶时原胶输出的流速、流量准确，提高调胶时水、添加剂、固化剂等不同制剂的配比精度。

本发明的控制系统包括并行在线调施胶装置和模糊自适应控制系统两部分，并行在线调施胶装置主要有齿轮泵、管道、原胶恒温控制装置、N个原料贮罐组成的原料贮罐组、胶液混合贮罐、液位传感器、重量传感器、搅拌机构、并行调胶机构和在线施胶机构、喷嘴等。齿轮泵通过原料输入管道分别与原料贮罐组的每个贮罐的入口分别相连，原胶输入管道上设有原胶恒温控制机构，贮罐组的每个贮罐的出口又分别与并行调胶机构的一端连接，并行调胶机构的另一端与胶液混合贮罐的入口相连，胶液混合贮罐中安装有搅拌机构，胶液混合贮罐还与一重量传感器相连，原料贮罐组中的每个贮罐及胶液混合贮罐中都装有液位传感器，胶液混合贮罐的出口通过输出管道与在线施胶机构的一端相连，在线施胶机构的另一端与喷嘴相连；模糊自适应控制系统分别与原料的输入管道上的齿轮泵、并行调胶机构和在线施胶机构及施胶后的原料称重传感器相连。

本发明的特点：

1.采用了基于神经元网络建模的模糊自适应并行在线调施胶控制系统，能精确的实现按比例并行调胶和根据原料变化在线按比例定量施胶，并反馈控制动态施胶量的变化；该系统采用模糊自适应方法对调施胶过程的模型变化进行动态辫识、模糊控制，对参数变化和环境变化不灵敏，能用于非线性和多变量复杂对象的控制，且收敛速度快，鲁棒性好；可以在运用中不断修正自己的控制规则来改善控制性能，施胶量始终保持动态平衡，提高胶量和原料的计量精度；提高调施胶的均匀性和稳定性，减少胶液损失，可节省原料3％-5％，满足不同原料、不同生产工艺的要求，实现了更高的控制精度。取消了中间贮胶环节，可以避免因停产或意外事故造成的胶液固化的损失，控制搅拌和施胶的协调性。

2.原胶恒温控制可使其粘度不随环境温度的变化而改变；调胶过程中，不同制剂同步计量，系统有更好的配比精度、适应性和更大的灵活性；施胶过程中，各种制剂的供给与原料计量同步进行，胶与添加剂等跟踪于原料重量的变化状态更佳、反应快，施胶更加均匀，具有较高的工作精度和效率，比常用的批量式容积调施胶系统节约原料5％。

3.可在线监控整个调施胶过程控制系统的运行状态，以文字和图形的方式动态显示调施胶过程控制系统的运行参量：电机、泵、变频器、重量、流量、转速，保存历史数据，查询、打印各种参数；在线创建、修改、保存、显示原始调施胶配方及工艺参数，并可下载到PLC控制装置；可对调施胶控制设备的执行机构和传感器、控制器进行检测；具有报警及历史数据查询功能，提高系统的安全性，可靠性。

4.WINDOWS运行环境，通过CONTROL LINK现场总线与调施胶控制台组成分布式控制系统，提高了调施胶过程的智能化，人性化和简单化程度，可实现手动和自动控制。

附图说明：

图1是本发明工作原理框图

图2是本发明实施例模糊自适应控制系统结构示意图

图3是本发明实施例的控制系统整体结构示意图

具体实施方式1：刨花板调施胶控制

本发明的控制系统包括并行在线调施胶装置和模糊自适应控制系统两部分，并行在线调施胶装置包括齿轮泵1、原胶恒温控制装置19、管道20、液位传感器21、N个原料贮罐组成的原料贮罐组、搅拌机构15、胶液混合贮罐16、重量传感器17、并行调胶机构和在线施胶机构、喷嘴18等。不锈钢制成的原料贮罐组包括原胶贮罐6、水贮罐7、添加剂贮罐8、固化剂贮罐9，4个齿轮泵1通过原料输入管道20分别与原料贮罐组的每个贮罐6、7、8、9的入口相连，原料输入管道20上设有原胶恒温控制机构19，贮罐组的4个贮罐及胶液混合贮罐16内分别安装有液位传感器21，贮罐组的4个贮罐的出口又分别与并行调胶机构的一端连接，并行调胶机构是由管道、阀门10、过滤器11、电磁阀12、调速泵13、流量计14等串连而成，并行调胶机构的另一端与胶液混合贮罐16的入口相连，胶液混合贮罐16中安装有搅拌浆15，胶液混合贮罐16还与一重量传感器17相连，胶液混合贮罐16的出口通过输出管道与在线施胶机构的一端相连，在线施胶机构也是由管道、手阀10、过滤器11、电磁阀12、调速泵13、流量计14等组成，在线施胶机构的另一端与喷嘴18相连。模糊自适应控制系统采用上、下位机结构，它是由管理计算机2(上位机)、CONTROL LINK总线网、大型PLC电气控制装置(下位机3)、触摸屏4、变送(频)器5等组成，上位机(管理机2)工作在WINGDOWS环境，通过CONTROL LINK现场总线与下位机3相连，下位机PLC控制装置与变送(频)器5、触摸屏4、并行在线调施胶装置中的原料输送的齿轮泵1、并行调胶机构、在线施胶机构、液位、流量传感器和施胶后的原料称重传感器相连；上位机输入修改调施胶过程配方及工艺参数，并下传给下位机PLC控制装置；下位机完成整个系统中各个过程工作状态的显示、存储、统计查询，报表的生成，打印以及过程监控等任务，控制装置接受变送(频)器传过来的调施胶过程数据并结合配方对调施胶过程实施控制。

工作过程，首先，系统通过齿轮泵1分别将原胶、水、添加剂、固化剂等输送到各自的贮罐，且通过原胶恒温控制装置19保持原胶处于常温(一般为20℃)；然后系统通过各自管道，阀门10、电磁阀12、调速泵13，流量计14等独立的计量系统，依据工艺配方，连续自动地按一定配比计量，同时直接输入胶液混合罐中均匀搅拌，并行调胶。胶液混合罐16与输出管道连接，通过阀门10、电磁阀12、调速泵13，流量计14，送入刨花拌胶机，实现按原料比例控制定量连续在线施胶。刨花称重传感器发出信号监控原料的变化，通过微机来控制胶液输出调速泵转速，以保证恒定的施胶量。液位传感器可控制各贮罐料位，控制齿轮泵1以保证连续供料。

具体实施方式2：干法纤维板先施后干燥调施胶控制

控制系统同上，工艺过程：首先，系统通过齿轮泵分别将原胶、水、添加剂、固化剂等输送到各自的贮罐，且通过控制调温装置保持原胶处于常温(一般为20℃)；然后系统通过各自管道，调速泵，流量计等独立的计量系统，依据工艺配方，连续自动地按一定配比计量，同时直接输入胶液混合罐中均匀搅拌，并行调胶。胶液混合罐与输出管道连接通过调速泵、流量计将胶液送入纤维干燥管道，实现按热磨机螺旋进料器输送纤维量控制胶液定量连续在线施胶；干燥后的纤维通过称重传感器称量发出信号反馈给胶液输出调速泵，控制其转速以保证恒定的施胶量。液位传感器可控制各贮罐料位，控制齿轮泵1以保证连续供料。

具体实施方式3：干法纤维板先干躁后施胶调施胶控制

控制系统同上，工艺过程：首先，系统通过齿轮泵分别将原胶、水、添加剂、固化剂等输送到各自的贮罐，且通过控制调温装置保持原胶处于常温(一般为20℃)；然后系统通过各自管道，调速泵，流量计等独立的计量系统，依据工艺配方，连续自动地按一定配比计量，同时直接输入胶液混合罐中均匀搅拌，并行调胶。胶液混合罐与输出管道连接通过调速泵、流量计将胶液送入纤维拌胶机或干燥管道，实现按原料比例控制定量连续在线施胶。纤维称重传感器发出信号监控原料的变化，通过微机来控制胶液输出调速泵转速，以保证恒定的施胶量。液位传感器可控制各贮罐料位，控制齿轮泵1以保证连续供料。

Claims (7)

1、一种人造板模糊自适应并行在线调施胶控制方法，其特征在于其控制方法是：

(1)并行调胶控制：系统通过齿轮泵分别将原胶、水、添加剂、固化剂等不同制剂输送到各自的贮罐，依据调胶配方，以原胶为基准，通过控制系统控制，按比例单独通过各自的管道、调速泵、流量计等独立的计量系统计量，同时并行直接输入胶液混合贮罐中进行均匀搅拌，调速电机的配比精度±10mL/min；采用液位传感器，进行连续供料贮罐液位的控制，液位传感器测量精度±1mm；

(2)在线施胶控制：胶液混合罐直接与输出管道连接，没有中间贮胶环节，系统通过神经元网络的自学习，实现边并行调胶边定量在线施胶。施胶过程中，胶液的供给通过管道、调速泵、流量计等与原料匹配同步进行，在连续工作期间，施胶系统综合最大误差小于±3％，施胶流量检测精度±1mL/min，施胶量的控制精度±10mL/min，以保证连续化生产。

(3)施胶量反馈控制：根据重量控制原理，检测施胶后的原料，如有偏差，通过称重传感器，及时反馈控制施胶，通过调速变量泵，改变施胶量，以保证原料与胶液的工艺配比。控制过程中，本系统可以通过系统的状态参量，辨识调施胶模型来动态调整控制器的参数，以适应不同调施胶系统模型参数的变化，达到更稳定、精确的控制和更好的动态响应特性。

(4)原胶恒温控制，采用调温控制装置来保证输入原胶罐的原胶温度恒定，以使原胶粘度不会随环境温度的变化而改变，保证调胶时原胶输出的流速、流量准确，提高调胶时水、添加剂、固化剂等不同制剂的配比精度。

2、一种人造板模糊自适应并行在线调施胶的控制系统，其特征在于：它包括并行在线调施胶装置和模糊自适应控制系统两部分，并行在线调施胶装置由齿轮泵、管道、原胶恒温控制装置、N个原料贮罐组成的原料贮罐组、胶液混合贮罐、液位传感器、重量传感器、搅拌机构、并行调胶机构和在线施胶机构、喷嘴等；齿轮泵通过原料输入管道分别与原料贮罐组的每个贮罐的入口分别相连，原料输入管道上设有原胶恒温控制机构，贮罐组的每个贮罐的出口又分别与并行调胶机构的一端连接，并行调胶机构的另一端与胶液混合贮罐的入口相连，胶液混合贮罐中安装有搅拌机构，胶液混合贮罐还与一重量传感器相连，原料贮罐组中的每个贮罐及胶液混合贮罐中都装有液位传感器，胶液混合贮罐的出口通过输出管道与在线施胶机构的一端相连，在线施胶机构的另一端与喷嘴相连；模糊自适应控制系统分别与原料的输入管道上的齿轮泵、并行调胶机构和在线施胶机构及施胶后的原料上的重量传感器相连。

3、如权利要求2所述的人造板模糊自适应并行在线调施胶的控制系统，其特征在于所述的并行在线调施胶控制装置中的原料贮罐组是由胶贮罐、水贮罐、添加剂贮罐、固化剂贮罐组成。

4、如权利要求2所述的人造板模糊自适应并行在线调施胶的控制系统，其特征在于所述的并行调胶机构是由管道、手阀、过滤器、电磁阀、调速泵、流量计串连而成，依制剂不同各自独立并行设置。

5、如权利要求1所述的人造板模糊自适应并行在线调施胶的控制系统，其特征在于所述的在线施胶机构也是由管道、手阀、过滤器、电磁阀、调速泵、流量计串连而成。

6、如权利要求1所述的人造板模糊自适应并行在线调施胶的控制系统，其特征在于所述的并行在线调施胶控制装置中只有胶液混合贮罐，没有中间贮胶装置。

7、如权利要求1所述的人造板模糊自适应并行在线调施胶的控制系统，其特征在于所述的模糊自适应控制系统采用上、下位机结构，它是由上位机管理计算机、CONTROL LINK总线网、下位机大型PLC电气控制装置、触摸屏、变频器组成，上位机工作在WINGDOWS环境，通过CONTROL LINK现场总线与下位机相连，下位机PLC控制装置与变频器、触摸屏、并行在线调施胶装置中原料的输入管道的齿轮泵、并行调胶机构、在线施胶机构、液位、流量传感器和施胶后的原料称重传感器相连。

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