CN202075602U - 立体线粉末生产控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立体线粉末生产控制系统及其控制方法，属于粉末生产控制技术领域。包括挤出机，挤出机连接有压片机，挤出机及压片机的外围设有冷却装置，压片机连接有喂料阀，喂料阀连接有磨粉机，喂料阀与磨粉机之间设有引风机，磨粉机内设有主磨及分级磨，分级磨连通有旋风分离器，旋风分离器底部连通有转筛、顶部连通有除尘箱，风分离器与转筛之间设有蝶阀，还包括：触摸屏工控机；智能采样系统；PLC控制系统；变频器、采样系统、PLC控制系统分别通过RS485总线与工控机通讯连接。本实用新型解决了操作工需要奔走操作的烦恼，直接在成品区就可以操作整个系统，能够确保产品质量、安全，有效的提高了生产效率。

Description

立体线粉末生产控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种立体线粉末生产控制系统，属于粉末生产控制技术领域。

背景技术

当前，随着现代汽车工业，化学工业和喷涂行业的高速发展，作为非油性的粉末喷涂技术也得到很广泛的应用，相应的，粉末涂料的需求量也与日俱增，粉末涂料生产厂家因此对粉末生产设备的易用性、快捷性、实时性、准确性提出了更高的技术要求。

目前，粉末生产还是采用人工+电控柜的控制方式，其操作步骤如下：

1、启动设备总电源；2、工人人工检查设备各个部分是否正常或清洗；3、一切无误后，工人开始加温挤出机部分；4、当温度达到后，工人按顺序启动转筛，蝶阀，分级磨，风机，主磨，片料喂料阀，压片机和钢带，然后是螺杆；5、当系统正常时，工人启动主喂料机，开始正常生产；6、当生产结束后，工人停止主喂料机和按顺序停止压片，钢带，片料喂料阀，主磨，风机，分级磨，蝶阀和转筛。然后启动辅助喂料机，进行清机工作；7、清机工作完成后，工人再按顺序停止辅助喂料和螺杆电机；

上述这种人工全程参与的生产过程存在以下缺陷：1、质量不稳定，不同的工人操作过程存在各种各样的差别，比如螺杆启动时温度，各个电机的速度，压片辊工作温度都会影响到产品质量；2、培训周期长，对于一个普通工人，如果要可以正常，精确无误操作粉末立体线，需要经过几月乃至几年的培训和训练；3、安全性低，人工操作时，由于人员安全意识问题或劳动疲劳等问题都会照成不安全情况产生。比如高速旋转的螺杆，主磨叶片，粉碎杆，熔融高温区，压辊区等都有可能造成人体伤害。而且由于工人操作失误，也很容易造成设备损坏或加速老化；4、保密性差：每个粉末生产厂都有自己的专用粉末生产工艺，比如温度，电机速度等等。在生产时，要求每一个工人熟悉掌握每一个粉末的相关工艺参数。由于工人素质和管理繁琐，很容易造成工艺参数丢失，泄露和错误；5、生产效率低，在以往，当发生故障时，没有相关提示信息，需要熟练工人或者专业维修人员进行分析，判断和解决。往往一个小问题会耽误大量生产时间。而且由于系统生产数据依赖于操作人员经验，照成成品质量不稳定，每一次生产都需要反复检验和试验。极大浪费人力物力；6、劳动强度大，由于每一次生产，都需要工人反复操作各项开关，旋钮，奔走于电器柜控制盘和转筛出粉区之间，容易疲劳，也限制了生产量，增加了操作人手，增加浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，提供一种能够保证产品质量、安全和生产效率的立体粉末生产控制系统。

本实用新型采用触摸屏工控机电脑，解决了操作工需要奔走操作的烦恼，直接在成品区就可以操作整个系统，本实用新型通过工业控制计算机结合用户控制信息，现场反馈信息和内部配方数据库信息，综合分析计算，最后输出控制命令，指挥PLC，变频器，固态继电器，继电器完成各项生产操作。

本实用新型的立体线粉末生产控制系统，包括挤出机，挤出机连接有用于将物料进行压片的压片机2，挤出机及压片机2的外围设有用于冷却其二者的冷却装置，压片机2连接有喂料阀11，喂料阀11连接有磨粉机，喂料阀11与磨粉机之间设有用于产生负压气流、输送物料的引风机12，磨粉机内设有用于将片状物料打成粉状物料的主磨13及用于将符合要求的物料筛选出来的分级磨14，分级磨14连通有用于将物料和气流分开的旋风分离器1，旋风分离器1底部连通有转筛3、顶部连通有除尘箱28，风分离器1与转筛3之间设有蝶阀27，其中，挤出机、压片机2、磨粉机、喂料阀11、转筛3上均设有电动机25，电动机25连接有用于驱动其运转的变频器26，其特殊之处在于还包括：

触摸屏工控机4；

用于监测挤出机、压片机2、冷却装置内各部分的压力、温度、流量参数及监测磨粉机磨盖是否开启的智能采样系统；

用于监测挤出机，压片机2，磨粉机中各部分的开关状态参数、用于控制设备各部分通断的PLC控制系统；

变频器26、采样系统、PLC控制系统分别通过RS485总线与工控机4通讯连接。

所述挤出机包括设有投料口的喂料机5，喂料机5包括用于生产的主喂料机与用于清机的辅助喂料机，喂料机5连通有用于混合物料的热混合机6，热混合机6连接有用于带动其运转的螺杆电机7及齿轮箱8；

所述冷却装置包括设于挤出机及压片机2外围的冷水进管9及冷水出管10；

所述采样系统包括温度传感器15、压力变送器16、流量变送器17、接近传感器、采样模块18，具体为安装于齿轮箱8下方的齿轮箱压力变送器及齿轮箱温度传感器、安装于热混合机6上的热混合机温度传感器、安装于冷水进管9上的冷水进口压力变送器及冷水进口温度传感器、安装于冷水出管10上的冷水出口压力变送器及冷水出口温度传感器，安装于引风机12上的进风流量变送器及进风压力变送器、安装于压片机2上的进出水温度传感器和进出水压力变送器、安装于磨粉机上的磨盖开盖接近传感器，上述各温度传感器15、压力变送器16、流量传感器17、接近传感器分别连接有用于将模拟量装换为数字量的采样模块18，采样模块与RS485总线相连接，从而将采样系统采集到的信息实时的显示在工控机4上；

所述PLC控制系统包括PLC19及与PLC19相连接的接近开关20、用于对压片机2及挤出机进行急停控制的急停按钮21、用于对热混合机6进行加热控制的固态继电器22、用于控制系统电机开关的接触器23、用于控制热混合机6外围冷水进管通断的继电器电磁阀24，接近开关20分别安装于喂料机5侧面、齿轮箱8后部、压片机2后部、压片机2侧面、主磨13磨盖下方，急停按钮21分别安装于压片机2的前部、齿轮箱8侧的支架上；PLC19将各种监测信号按照内部逻辑进行分析判断，同时通过RS-485总线将信号传输到工控机4上，工控机4根据内部已构建的配方数据库对各项检测数据进行分析判读，根据判断结果自动执行各项操作；

所述接近开关20包括与喂料机5相连接的喂料机接近开关、与压片机内的粉碎仓相连接的粉碎仓开盖接近开关、与压片仓仓盖相连接的压片仓开盖接近开关、与螺杆电机7上的螺杆相连接的螺杆过力矩接近开关、与主磨13的磨盖相连接的主磨开盖接近开关；

所述急停按钮21包括与压片机2相连接的压片机急停按钮、与挤出机相连接的挤出机急停按钮；

所述接触器23包括与转筛3相连接的接触器、与引风机12相连接的接触器、与设于除尘箱28下方的超细粉排料装置相连接的接触器、与用于给齿轮箱8供油的油泵电机相连接的接触器。

本实用新型的一种立体线粉末生产控制系统，结构设计合理，通过工业控制计算机结合用户控制信息，现场反馈信息和内部配方数据库信息，综合分析计算，最后输出控制命令，指挥PLC，变频器，固态继电器，继电器完成各项生产操作，将工控机、PLC、变频器和采样模块有机联系起来，解决了操作工需要奔走操作的烦恼，直接在成品区就可以操作整个系统，能够确保产品质量、安全，有效的提高了生产效率。

附图说明

图1：本实用新型挤出机、压片机、喂料阀、风机、磨粉机、转筛的结构示意图；

图2：本实用新型工控机、采样系统、PLC控制系统的结构示意图。

图中：1、分级器，2、压片机，3、转筛，4、工控机，5、喂料机，6、热混合机，7、螺杆电机，8、齿轮箱，9、冷水进管，10、冷水出管，11、喂料阀，12、引风机，13、主磨，14、分级磨，15、温度传感器，16、压力变送器，17、流量变送器，18、采样模块，19、PLC，20、接近开关，21、急停按钮，22、固态继电器，23、接触器，24、继电器电磁阀，25、电动机，26、变频器，27、蝶阀，28、除尘箱。

具体实施方式

以下参考附图给出本实用新型的具体实施方式，用来对本实用新型做进一步的说明。

实施例1

本实施例的立体线粉末生产控制系统，包括挤出机，挤出机连接有用于将物料进行压片的压片机2，挤出机及压片机2的外围设有用于冷却其二者的冷却装置，压片机2连接有喂料阀11，喂料阀11连接有磨粉机，喂料阀11与磨粉机之间设有用于产生负压气流、输送物料的引风机12，磨粉机内设有用于将片状物料打成粉状物料的主磨13及用于将符合要求的物料筛选出来的分级磨14，分级磨14连通有用于将物料和气流分开的旋风分离器1，旋风分离器1底部连通有转筛3、顶部连通有除尘箱28，风分离器1与转筛3之间设有蝶阀27，其中，挤出机、压片机2、磨粉机、喂料阀11、转筛3上均设有电动机25，电动机25连接有用于驱动其运转的变频器26，还包括：触摸屏工控机4；用于监测挤出机、压片机2、冷却装置内各部分的压力、温度、流量参数及监测磨粉机磨盖是否开启的智能采样系统；用于监测挤出机，压片机2，磨粉机中各部分的开关状态参数、用于控制设备各部分通断的PLC控制系统；变频器26、采样系统、PLC控制系统分别通过RS485总线与工控机4通讯连接。

挤出机包括设有投料口的喂料机5，喂料机5包括用于生产的主喂料机与用于清机的辅助喂料机，喂料机5连通有用于混合物料的热混合机6，热混合机6连接有用于带动其运转的螺杆电机7及齿轮箱8；

冷却装置包括设于挤出机及压片机2外围的冷水进管9及冷水出管10；

采样系统包括温度传感器15、压力变送器16、流量变送器17、接近传感器、采样模块18，具体为安装于齿轮箱8下方的齿轮箱压力变送器及齿轮箱温度传感器、安装于热混合机6上的热混合机温度传感器、安装于冷水进管9上的冷水进口压力变送器及冷水进口温度传感器、安装于冷水出管10上的冷水出口压力变送器及冷水出口温度传感器，安装于引风机12上的进风流量变送器及进风压力变送器、安装于压片机2上的进出水温度传感器和进出水压力变送器、安装于磨粉机上的磨盖开盖接近传感器，上述各温度传感器15、压力变送器16、流量传感器17、接近传感器分别连接有用于将模拟量装换为数字量的采样模块18，采样模块与RS485总线相连接，从而将采样系统采集到的信息实时的显示在工控机4上；

PLC控制系统包括PLC19及与PLC19相连接的接近开关20、用于对压片机2及挤出机进行急停控制的急停按钮21、用于对热混合机6进行加热控制的固态继电器22、用于控制系统电机开关的接触器23、用于控制热混合机6外围冷水进管通断的继电器电磁阀24，接近开关20分别安装于喂料机5侧面、齿轮箱8后部、压片机2后部、压片机2侧面、主磨13磨盖下方，急停按钮21分别安装于压片机2的前部、齿轮箱8侧的支架上；PLC19将各种监测信号按照内部逻辑进行分析判断，同时通过RS-485总线将信号传输到工控机4上，工控机4根据内部已构建的配方数据库对各项检测数据进行分析判读，根据判断结果自动执行各项操作；

接近开关20包括与喂料机5相连接的喂料机接近开关、与压片机内的粉碎仓相连接的粉碎仓开盖接近开关、与压片仓仓盖相连接的压片仓开盖接近开关、与螺杆电机7上的螺杆相连接的螺杆过力矩接近开关、与主磨13的磨盖相连接的主磨开盖接近开关；

急停按钮21包括与压片机2相连接的压片机急停按钮、与挤出机相连接的挤出机急停按钮；

接触器23包括与转筛3相连接的接触器、与引风机12相连接的接触器、与设于除尘箱28下方的超细粉排料装置相连接的接触器、与用于给齿轮箱8供油的油泵电机相连接的接触器。

本实用新型的立体线粉末生产控制系统的控制方法如下：

1、用户打开系统总开关，系统上电，工控机4自检并进入设备流程画面，如果自检中发现有不满足生产条件部分(即磨盖开，喂料机5位置不对，压片机2盖开，粉碎机开盖，冷水温度过高，冷水压力低，齿轮箱8温度高，齿轮箱8压力低等)，系统会在工控机4的过程画面上突出显示提示操作工注意，如果没有问题，操作工登录系统，输入密码，打开控制画面，观察各个电机的设定速度是否正确，由于是配方定义，不可修改，避免操作工按照个人意愿改变工作参数；

2、操作工按下工控机4上的自动启动按钮，系统进入自动启动模式，系统工作过程如下：

首先系统通过采样模块18采样到热混合区温度，工控机4立刻判读热混合机6的温度是否达到，如果没有，系统等待中，如果温度达到，则系统读取配方模块中已经设置好的自动运行配方，根据其中的时间数据，依次启动各个部件；

当热混合机6内的温度达标时，工控机4向PLC19发出接通信号，PLC19输出驱动信号，将与转筛3相连接的接触器23接通，转筛3及蝶阀27运行，蝶阀27的开关周期已经在配方中指定并且下载到PLC19中；

当转筛3和蝶阀27运行正常后，PLC19输出启动命令至与磨粉机内的分级磨14电机相连接的变频器，分级磨电机启动，带动分级磨14运行，由于分级磨14的特点，系统根据配方设定中的启动斜度智能提升分级磨14转速到设定值；

当分级磨14转速正常后，工控机4依次控制PLC19启动引风机12，由于引风机12功率较大，因此PLC19采用星三角启动方式启动引风机12，时间参数由工控机4读取配方参数下载到PLC19中；

当引风机12启动正常后，系统启动主磨13，主磨13运行稳定后，系统依次启动喂料阀11和压片机2；

在压片机2启动正常后，系统开始启动螺杆电机变频，由于螺杆电机的特殊性，系统智能化启动螺杆电机，首先，系统给出螺杆电机变频一个低速频率后，判断螺杆电机转矩是否正常，如果转矩急剧升高超过转矩限值，系统立刻设置变频速度为0，等待一定时间后在输出低频值判断，如果转矩符合要求，则系统缓慢增加变频值直到设定值，至此，完成螺杆启动过程；

螺杆启动正常后，系统自动启动主喂料器，开始生产过程。

以上操作全部自动完成，不用人工参与。操作工所需要做的就是在成品区等待成品输出并包装；

3、当生产结束时，操作工登录系统，输入密码后，按下自动停止按钮停止系统，系统得到操作工的停止命令后，输出变频器停止命令停止主喂料电动机，延时一定时间后依次停止压片机的电动机、喂料阀的电动机、主磨的电动机、引风机、分级磨的电动机和蝶阀、转筛的电动机，然后系统自动启动辅助喂料机，进行螺杆清洗工作。当清洗时间完成后，系统关闭辅助喂料机和螺杆，停止加热；

4、如果操作员没有关闭主电源的话，那么第二天的加热会根据加热日程配方自动加热。

本实施例的整个系统软件模块包括用户管理模块、配方管理模块、安全管理模块和生产管理模块。用户管理模块包括对用户身份核对，密码检验和密码更改功能。保证系统生产安全和技术保密性。配方管理模块是系统工作的基础，它决定了系统各部分的相关工作方式。例如，自动启动时，各部分的启动顺序。热混合机螺杆启动的温度要求。热混合机螺杆运行速度等。安全管理模块是实时控制模块，它的作用是保护操作人员和设备安全。例如一旦粉碎仓开，立刻停止压辊和粉碎机工作，同时反馈到触摸屏上。齿轮箱温度过高，自动停止螺杆电机工作，同时反馈到触摸屏上。生产管理模块主要用于提高系统管理，记录操作数据和过程数据等等。

附加功能：

还充分考虑用户各种要求，提供如下功能：

1、加热日程管理：本系统考虑到热混合区的加热时间较长，在一定程度上会耽误正常生产，因此设计了加热日程管理，只要设定了一周内每一天的加热时间，则到达设定时间系统会自动启动加热装置。保证用户上班后可以直接开始生产，其中，由于系统时钟不含周时钟，还需要根据特殊算法编程，计算出周时钟。

2、多级模式管理：由于生产中的各种要求不同和系统维修的要求，设计了模式管理。将系统工作模式区分为安全模式，自动工作模式和维修模式。在安全模式下，用户可以用类似于原有设备的操作方法启动和停止系统工作。自动工作模式就是系统一键化操作模式，极大地节约人力，提高效率和生产质量。在高级模式下，用户界面类似于安全模式，但是系统去除了所有安全连锁和保护，主要用于系统维护检查和维修时使用；

3、事件记录和报警：为了保证系统的正常运行和故障追溯，设计了事件记录功能。可以以数据库的方式记录用户的登录注销，操作和报警事件。数据库可以下载到管理电脑上打开分析。而且，当用户登录系统时，系统会自动将用户头像拍照并保留下来，作为历史资料；

4、安全连锁保护：为了保证系统可靠和操作工人身安全，设计了各种安全连锁功能。例如粉碎仓开盖连锁，压片仓开盖连锁；

5、网络功能：系统可联网，将历史记录实时登录到公司管理部门的数据服务器上，便于质量分析和故障追溯。

Claims (8)

1.立体线粉末生产控制系统，包括挤出机，挤出机连接有用于将物料进行压片的压片机(2)，挤出机及压片机(2)的外围设有用于冷却其二者的冷却装置，压片机(2)连接有喂料阀(11)，喂料阀(11)连接有磨粉机，喂料阀(11)与磨粉机之间设有用于产生负压气流、输送物料的引风机(12)，磨粉机内设有用于将片状物料打成粉状物料的主磨(13)及用于将符合要求的物料筛选出来的分级磨(14)，分级磨(14)连通有用于将物料和气流分开的旋风分离器(1)，旋风分离器(1)底部连通有转筛(3)、顶部连通有除尘箱(28)，风分离器(1)与转筛(3)之间设有蝶阀(27)，其中，挤出机、压片机(2)、磨粉机、喂料阀(11)、转筛(3)上均设有电动机(25)，电动机(25)连接有用于驱动其运转的变频器(26)，其特征在于还包括：

触摸屏工控机(4)；

用于监测挤出机、压片机(2)、冷却装置内各部分的压力、温度、流量参数及监测磨粉机磨盖是否开启的智能采样系统；

用于监测挤出机，压片机(2)，磨粉机中各部分的开关状态参数、用于控制设备各部分通断的PLC控制系统；

变频器(26)、采样系统、PLC控制系统分别通过RS485总线与工控机(4)通讯连接。

2.按照权利要求1所述的立体线粉末生产控制系统，其特征在于所述挤出机包括设有投料口的喂料机(5)，喂料机(5)包括用于生产的主喂料机与用于清机的辅助喂料机，喂料机(5)连通有用于混合物料的热混合机(6)，热混合机(6)连接有用于带动其运转的螺杆电机(7)及齿轮箱(8)。

3.按照权利要求1所述的立体线粉末生产控制系统，其特征在于所述冷却装置包括设于挤出机及压片机(2)外围的冷水进管(9)及冷水出管(10)。

4.按照权利要求1所述的立体线粉末生产控制系统，其特征在于所述采样系统包括温度传感器(15)、压力变送器(16)、流量变送器(17)、接近传感器、采样模块(18)，具体为安装于齿轮箱(8)下方的齿轮箱压力变送器及齿轮箱温度传感器、安装于热混合机(6)上的热混合机温度传感器、安装于冷水进管(9)上的冷水进口压力变送器及冷水进口温度传感器、安装于冷水出管(10)上的冷水出口压力变送器及冷水出口温度传感器，安装于引风机(12)上的进风流量变送器及进风压力变送器、安装于压片机(2)上的进出水温度传感器和进出水压力变送器、安装于磨粉机上的磨盖开盖接近传感器，上述各温度传感器(15)、压力变送器(16)、流量传感器(17)、接近传感器分别连接有用于将模拟量装换为数字量的采样模块(18)，采样模块与RS485总线相连接，从而将采样系统采集到的信息实时的显示在工控机(4)上。

5.按照权利要求1所述的立体线粉末生产控制系统，其特征在于所述PLC控制系统包括PLC(19)及与PLC(19)相连接的接近开关(20)、用于对压片机(2)及挤出机进行急停控制的急停按钮(21)、用于对热混合机(6)进行加热控制的固态继电器(22)、用于控制系统电机开关的接触器(23)、用于控制热混合机(6)外围冷水进管通断的继电器电磁阀(24)，接近开关(20)分别安装于喂料机(5)侧面、齿轮箱(8)后部、压片机(2)后部、压片机(2)侧面、主磨(13)磨盖下方，急停按钮(21)分别安装于压片机(2)的前部、齿轮箱(8)侧的支架上。

6.按照权利要求5所述的立体线粉末生产控制系统，其特征在于所述接近开关(20)包括与喂料机(5)相连接的喂料机接近开关、与压片机内的粉碎仓相连接的粉碎仓开盖接近开关、与压片仓仓盖相连接的压片仓开盖接近开关、与螺杆电机(7)上的螺杆相连接的螺杆过力矩接近开关、与主磨(13)的磨盖相连接的主磨开盖接近开关。

7.按照权利要求5所述的立体线粉末生产控制系统，其特征在于所述急停按钮(21)包括与压片机(2)相连接的压片机急停按钮、与挤出机相连接的挤出机急停按钮。

8.按照权利要求1所述的立体线粉末生产控制系统，其特征在于所述接触器(23)包括与转筛(3)相连接的接触器、与引风机(12)相连接的接触器、与设于除尘箱(28)下方的超细粉排料装置相连接的接触器、与用于给齿轮箱(8)供油的油泵电机相连接的接触器。

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