CN211979492U - 熔喷非织造布生产设备用电气控制系统 - Google Patents

Abstract

熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，包括PLC控制器，所述PLC控制器用于实时监控和流程控制，在PLC控制器上电气连接有:显示控制模块，所述显示控制模块用于显示生产设备的运行参数并向PLC控制器发出控制指令，用以按照顺序依次启停生产设备上的加热棒或加热片或在生产设备自动运行时按照设定的启动顺序依次延时启动所有加热棒或者加热片进行加温，防止上电过程中所有温控区同时启动加热时电流过大导致总空开跳闸；温度采集控制模块，所述温度采集控制模块用于检测、调节生产设备中温控点的温度；报警输出模块，所述报警输出模块用于系统运行过程中判断出报警信息自动输出报警信号；压力采集模块，所述压力采集模块用于采集设备运行时的压力值。

Description

熔喷非织造布生产设备用电气控制系统

技术领域：

本实用新型涉及熔喷非织造布生产设备用电气控制系统。

背景技术：

熔喷布是口罩制作过程中最核心的材料，熔喷布主要以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1—5微米；空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性；可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。

熔喷布过滤材料是由聚丙烯超细纤维随机分布沾结在一起，外观洁白、平整、柔软，材料纤维细度为0.5-1.0μm，纤维的随机分布提供了纤维间更多的热粘合机会，因而使熔喷气体过滤材料具有更大的比表面积，更高的孔隙率(≥75％)。经过高压驻极过滤，使产品具有低阻、高效、高容尘等特点。

目前，生产熔喷布的设备所使用的的电气控制系统功能都比较简单，只能实现手动生产和控制，对温控点的温度检测、空气加热器的温度控制及超温检测保护功能还停留在较为初级的阶段，检测精度不高，无法实现运行过程中的超温报警、加热器断线报警和固态继电器或可控硅的击穿报警；并且，当其中某个或某几个温控点出现异常状况时，操作人员无法及时发现，会直接造成产出的熔喷布不达标甚至出现废品，工作效率低下、费时费力。

实用新型内容：

本实用新型实施例提供了熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，结构设计合理，以PLC控制器为基础，配合外围设置的多个不同功能的数据采集和控制功能模块对熔喷布生产设备生产过程中的运行状态进行精确检测和自动控制，当出现异常状况时，可以快速响应进行报警，报警信息直接显示在触摸屏界面中并进行声光报警，使检修人员能够快速精准查找到故障点并进行抢修，提升了工作效率，从而保证生产设备的正常运行，使其产出的熔喷布均为合格产品，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，包括PLC控制器，所述PLC控制器用于实时监控和流程控制，在PLC控制器上电气连接有:

显示控制模块，所述显示控制模块用于显示生产设备的运行参数并向PLC控制器发出控制指令，用以按照顺序依次启停生产设备上的加热棒或加热片或在生产设备自动运行时按照设定的启动顺序依次延时启动所有加热棒或者加热片进行加温，防止上电过程中所有温控区同时启动加热时电流过大导致总空开跳闸；

温度采集控制模块，所述温度采集控制模块用于检测、调节生产设备中温控点的温度；

报警输出模块，所述报警输出模块用于系统运行过程中判断出报警信息自动输出报警信号；

变频控制模块，所述变频控制模块用于实时调节生产设备中所有变频电机的运行频率；

可控硅控制模块，所述可控硅控制模块用于空气加热器温度控制及防烧坏保护；

压力采集模块，所述压力采集模块用于采集设备运行时的压力值。

所述显示控制模块为触摸屏，所述触摸屏通过网口与PLC控制器电气相连，所述触摸屏通过RS485通讯接口与温控仪表电气相连。

所述温度采集控制模块包括多个温控仪表，在每个温控仪表上连接有微型断路器、交流接触器、固态继电器、快速熔断器和温度传感器。

所述微型断路器的型号为单相C型断路器。

所述报警输出模块包括数字电流表，在数字电流表上电气连接有电流互感器，所述数字电流表通过晶体管报警输出点与PLC控制器电气相连，在报警输出模块上设有声光报警器。

所述变频控制模块包括PLC模拟量输出扩展模块及变频器，用于控制螺杆电机、罗茨风机、吸风电机、收卷电机、计量泵电机、成网电机、升降电机、卷绕电机、搅拌电机、色母计量电机变频电机的频率。

在可控硅控制模块上设有控制及报警型温控仪表，用于空气加热器加热时的正常温度控制及超温防烧坏报警断电。

所述压力采集模块包括模拟量输入扩展模块及高温溶体管道压力变送器，在模拟量输入扩展模块上连接有虑前压力变送器、泵前压力变送器和纺丝前压力变送器。

所述PLC控制器的型号为英威腾IVC3系列产品；显示控制模块为英威腾10寸触摸屏。

所述显示控制模块与PLC控制器的通讯之间通过带双层屏蔽层和屏蔽水晶头的屏蔽网线进行连接；所述显示控制模块和温度采集控制模块之间的RS485通讯线为双层屏蔽双绞线；所述PLC控制器和变频控制模块之间的RS485通讯线为双层屏蔽双绞线；所述PLC控制器和变频控制模块之间的模拟量输出信号控制线为双层屏蔽双绞线。

本实用新型采用上述结构，通过显示控制模块显示生产设备的运行参数并向PLC控制器输入控制指令，用以按照顺序依次启停生产设备上的加热棒或加热片或在生产设备自动运行时按照设定的启动顺序依次延时启动所有加热棒或者加热片进行加温；通过温度采集控制模块上的温控仪表来检测并调节生产设备内的温度，并将检测到的温度与设定的上限温度进行比较，根据比较结果来控制加热棒和加热片的通断；通过电流表的晶体管报警输出与温度设定上限及温度读数的实时比较对固态继电器或可控硅的击穿以及加热棒或加热器是否断线进行报警判断并断开相应报警温控区的供电电源；通过报警输出模块在出现异常情况时自动输出声光报警；通过变频控制模块来控制生产设备中所有变频电机的动作，以完成生产目标；通过可控硅控制模块来驱动空气加热器的动作，以完成生产目标；通过压力采集模块能够采集生产设备中的压力信号，并通过PLC控制器内部程序对相应的变频电机进行实时变频控制，保证生产设备的正常平稳运行，具有响应迅速、安全可靠、高效精准的优点。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的架构示意图。

图3为本实用新型的电气原理图。

图4为本实用新型的温度采集控制模块的电气原理图。

图5为本实用新型的报警输出模块的电气原理图。

图6为本实用新型的PLC控制器的电气原理图。

图7为本实用新型的可控硅控制模块的电气原理图。

图8为本实用新型的压力采集模块的电气原理图。

图9为本实用新型的变频控制模块的第一电气原理图。

图10为本实用新型的变频控制模块的第二电气原理图。

图11为本实用新型的变频控制模块的第三电气原理图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-11中所示，熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，包括PLC控制器，所述PLC控制器用于实时监控和流程控制，在PLC控制器上电气连接有:

显示控制模块，所述显示控制模块用于显示生产设备的运行参数并向PLC控制器发出控制指令，用以按照顺序依次启停生产设备上的加热棒或加热片或在生产设备自动运行时按照设定的启动顺序依次延时启动所有加热棒或者加热片进行加温，防止上电过程中所有温控区同时启动加热时电流过大导致总空开跳闸；

温度采集控制模块，所述温度采集控制模块用于检测、调节生产设备中温控点的温度；

报警输出模块，所述报警输出模块用于系统运行过程中判断出报警信息自动输出报警信号；

变频控制模块，所述变频控制模块用于实时调节生产设备中所有变频电机的运行频率；

可控硅控制模块，所述可控硅控制模块用于空气加热器温度控制及防烧坏保护；

压力采集模块，所述压力采集模块用于采集设备运行时的压力值。

所述显示控制模块为触摸屏，所述触摸屏通过网口与PLC控制器电气相连，所述触摸屏通过RS485通讯接口与温控仪表电气相连。

所述温度采集控制模块包括多个温控仪表，在每一路温控区电路上连接有温控仪表、微型断路器、交流接触器、固态继电器、快速熔断器和温度传感器。

所述微型断路器的型号为单相C型断路器。

所述报警输出模块包括数字电流表，在数字电流表上电气连接有电流互感器，所述数字电流表通过晶体管报警输出点与PLC控制器电气相连，在报警输出模块上设有声光报警器。

所述变频控制模块包括PLC模拟量输出扩展模块及变频器，用于控制螺杆电机、罗茨风机、吸风电机、收卷电机、计量泵电机、成网电机、升降电机、卷绕电机、搅拌电机、色母计量电机变频电机的频率。

在可控硅控制模块上设有控制及报警型温控仪表，用于空气加热器加热时的正常温度控制及超温防烧坏报警断电。

所述压力采集模块包括模拟量输入扩展模块及高温溶体管道压力变送器，在模拟量输入扩展模块上连接有虑前压力变送器、泵前压力变送器和纺丝前压力变送器。

所述PLC控制器的型号为英威腾IVC3系列产品；显示控制模块为英威腾10寸触摸屏。

所述显示控制模块与PLC控制器的通讯之间通过带双层屏蔽层和屏蔽水晶头的屏蔽网线进行连接；所述显示控制模块和温度采集控制模块之间的RS485通讯线为双层屏蔽双绞线；所述PLC控制器和变频控制模块之间的RS485通讯线为双层屏蔽双绞线；所述PLC控制器和变频控制模块之间的模拟量输出信号控制线为双层屏蔽双绞线。

本实用新型实施例中的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统的工作原理为：通过设置“PLC控制器+触摸屏”人机界面，配合带有RS485通讯及继电器报警输出功能的PID调节型温控仪表和带晶体管报警输出的数字电流表，再加上外围电路和其他功能模块，能够对生产设备的所有温控点进行温度检测，可以实现运行过程中的超温报警、加热板或加热片断线报警、空气加热器断线报警或偏载报警以及固态继电器或可控硅的击穿报警功能，当生产设备出现异常情况时，工作人员能够及时发现，并且检修人员可以快速进行相应的处理和检修，节省了时间，提升了工作效率，防止产出的熔喷布出现残次品。

在整体方案中，本电气控制系统主要包括PLC控制器、显示控制模块、温度采集控制模块、报警输出模块、变频控制模块、可控硅控制模块和压力采集模块。

PLC控制器选用英威腾IVC3系列，IVC3系列PLC是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业、各种场所中的检测、监测及控制的自动化，使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。

显示控制模块为触摸屏，触摸屏通过网口与PLC控制器相连，触摸屏通过

RS485通讯接口与PID调节型温控仪表相连；为了抑制数据传输过程中的干扰，触摸屏与PLC控制器的通讯使用带双层屏蔽层和屏蔽水晶头的屏蔽网线，触摸屏与温控仪表的RS485通讯线、PLC控制器与变频器的RS485通讯线以及PLC控制器与变频器之间的模拟量输出信号控制线均使用双层屏蔽双绞线；PLC控制器与变频器之间的数据传输用RS485通讯线与PLC控制器接入变频器的模拟量输出信号控制线分开，独立布线，防止因RS485通讯信号受到干扰时，系统无法及时调整变频器频率导致设备产出的熔喷布不合格或出现废料的情况。

温度采集控制模块采用带有RS485通讯及继电器报警输出功能的PID调节型温控仪表，在温度采集控制模块中有微型断路器、交流接触器、固态继电器、快速熔断器、中间继电器和温度传感器等；所述微型断路器为单相C型断路器，所述交流接触器或快速熔断器的型号按照加热棒或者加热片功率进行选择；将温控仪表的报警输出继电器常闭点与PLC的继电器输出常开点串联后控制固态继电器或可控硅的供电交流接触器的通断，使用两副触点进行双重保护，即：温控仪表或PLC均可以在检测到设定的上限温度时断开触点，从而断开加热棒或加热片的供电电源。

报警输出模块以带有晶体管报警输出的数字电流表为基础，主要包括加热棒或加热片断线报警功能、固态继电器或可控硅击穿时的报警及保护；在加热棒或加热片断线报警功能中，系统每五秒采集记录一次当前温度，将当前温度与五秒之前的温度做比较，如果当前温度大于等于上一个记录温度，或者当前温度大于设定目标温度则不做加热断线判断，反之，则延时设定时间检测加热棒或加热片电流信号有无，在设定时间内如果产生电流信号复位定时器重新计时，时间到达后无电流信号就判断为加热棒或加热片断线，此时系统自动输出声光报警，并将报警的断线温控区显示在触摸屏上，方便操作人员及时处理；在固态继电器或可控硅击穿时的报警及保护功能中，触摸屏与温控仪表均设定温度上限，当两者采集到的温度大于上限设定值时，系统判断固态继电器或可控硅此时可能已经被击穿造成持续加温，需要断开加热棒或加热片的供电电源；此时系统自动输出声光报警，并将击穿报警的温控区显示在触摸屏上。

变频控制模块来控制生产设备中的变频电机，并与压力采集模块相配合使用，实时调整设备运行时变频电机的频率，以满足生产设备的正常运行动作。

可控硅控制模块用来控制空气加热器，空气加热器是由多个单独的大功率AC380V加热管组成的一个整体，当带有极限报警的温控仪表检测到设定的极限报警温度值时，将报警信号传送给PLC，PLC或者此温控仪表均可以输出断开空气加热器电源总空开脱扣线圈的触发信号，从而断开空气加热器总电源，并自动输出声光报警，将可控硅极限报警信息显示在触摸屏上；在空气加热器工作过程中，由于某些加热管断线的情况下会出现三相电流偏载导致加热器电源空开跳闸，为此增加一台带有三路晶体管报警输出的三相多功能电流表对可能出现此问题的情况进行保护。

另外，为防止上电过程中加热棒或加热片全部同时启动时出现瞬间电流过大导致空开跳闸的现象，系统触摸屏上设计了所有加热区加热启动与停止用手动按键，可以按照顺序依次启动加热棒或者加热片，也可以在自动运行时按照设定的启动顺序依次延时启动所有加热棒或者加热片进行加温，此设计可以保证加热系统不会在上电过程中出现跳闸现象，进一步提升系统的安全性和实用性，消除安全隐患，保证生产设备的正常运行。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：包括PLC控制器，所述PLC控制器用于实时监控和流程控制，在PLC控制器上电气连接有:

显示控制模块，所述显示控制模块用于显示生产设备的运行参数并向PLC控制器发出控制指令，用以按照顺序依次启停生产设备上的加热棒或加热片或在生产设备自动运行时按照设定的启动顺序依次延时启动所有加热棒或者加热片进行加温，防止上电过程中所有温控区同时启动加热时电流过大导致总空开跳闸；

温度采集控制模块，所述温度采集控制模块用于检测、调节生产设备中温控点的温度；

报警输出模块，所述报警输出模块用于系统运行过程中判断出报警信息自动输出报警信号；

变频控制模块，所述变频控制模块用于实时调节生产设备中所有变频电机的运行频率；

可控硅控制模块，所述可控硅控制模块用于空气加热器温度控制及防烧坏保护；

压力采集模块，所述压力采集模块用于采集设备运行时的压力值。

2.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述显示控制模块为触摸屏，所述触摸屏通过网口与PLC控制器电气相连，所述触摸屏通过RS485通讯接口与温控仪表电气相连。

3.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述温度采集控制模块包括多个温控仪表，在每个温控仪表上连接有微型断路器、交流接触器、固态继电器、快速熔断器和温度传感器。

4.根据权利要求3所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述微型断路器的型号为单相C型断路器。

5.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述报警输出模块包括数字电流表，在数字电流表上电气连接有电流互感器，所述数字电流表通过晶体管报警输出点与PLC控制器电气相连，在报警输出模块上设有声光报警器。

6.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述变频控制模块包括PLC模拟量输出扩展模块及变频器，用于控制螺杆电机、罗茨风机、吸风电机、收卷电机、计量泵电机、成网电机、升降电机、卷绕电机、搅拌电机、色母计量电机变频电机的频率。

7.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：在可控硅控制模块上设有控制及报警型温控仪表，用于空气加热器加热时的正常温度控制及超温防烧坏报警断电。

8.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述压力采集模块包括模拟量输入扩展模块及高温溶体管道压力变送器，在模拟量输入扩展模块上连接有虑前压力变送器、泵前压力变送器和纺丝前压力变送器。

9.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述PLC控制器的型号为英威腾IVC3系列产品；显示控制模块为英威腾10寸触摸屏。

10.根据权利要求1所述的熔喷非织造布生产设备用电气控制系统，其特征在于：所述显示控制模块与PLC控制器的通讯之间通过带双层屏蔽层和屏蔽水晶头的屏蔽网线进行连接；所述显示控制模块和温度采集控制模块之间的RS485通讯线为双层屏蔽双绞线；所述PLC控制器和变频控制模块之间的RS485通讯线为双层屏蔽双绞线；所述PLC控制器和变频控制模块之间的模拟量输出信号控制线为双层屏蔽双绞线。

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