CN219028443U - 用于abs卷芯管材生产线的控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，该生产线包括挤出机、牵引机以及具有前端和后端的计量泵，控制系统包括：人机界面、可编程控制器、交换机、从站模块、主机变频器、第一压力传感器和第二压力传感器，交换机分别与人机界面、可编程控制器和从站模块通讯连接，从站模块添加有与主机变频器、第一压力传感器和第二压力传感器通讯连接的辅助模块，主机变频器与挤出机电连接，第一压力传感器检测计量泵前端的熔体压力，第二压力传感器检测计量泵后端的熔体压力；本申请的挤出机和计量泵在可编程控制器的闭环控制下持续、稳定、精准地输出物料。

Description

用于ABS卷芯管材生产线的控制系统

技术领域

本申请涉及塑料管材生产技术领域，尤其是涉及一种用于ABS卷芯管材生产线的控制系统。

背景技术

ABS卷芯管材由于ABS原料的特性，ABS卷芯管材具有良好的抗冲击性能和机械强度，在受到冲击时仅会韧性变形。卷芯管材制品生产过程为，管材原料由挤出机混合、熔融后形成熔体物料，连接在挤出机机筒上的计量泵将熔体物料泵送到模具中，模具将熔体物料挤出成管材，管材输送到定径套中定型，再输送到真空箱内冷却，冷却完毕的管材由牵引机输送到打包处。在卷芯管材的生产过程中需要严格控制管材的壁厚，但是用于输送熔体物料的计量泵往往会因为泵前和泵后压力的不稳定，使得计量泵输出的物料不稳定，导致模具挤出的管材壁厚不均，严重影响管材的质量。

发明内容

本申请的目的是解决现有技术中计量泵输出不稳定、成型管材壁厚不均的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：一种用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，所述的卷芯管材生产线包括自上游向下游依次分布的挤出机、计量泵和牵引机，所述的计量泵具有输入物料的前端和输出物料的后端，所述的控制系统包括：人机界面、可编程控制器、交换机、从站模块、主机变频器、第一压力传感器和第二压力传感器，所述的交换机通过网线分别与所述的人机界面、可编程控制器和所述的从站模块通讯连接，所述的从站模块添加有辅助模块，所述的辅助模块通过网线分别与所述的主机变频器、第一压力传感器和所述的第二压力传感器通讯连接，所述的主机变频器与所述的挤出机电连接以控制所述的挤出机的转速，所述的第一压力传感器设置在所述的计量泵的前端以检测所述的前端处的熔体压力，所述的第二压力传感器设置在所述的计量泵的后端以检测所述的后端处的熔体压力。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述的可编程控制器配置有通讯模块，所述的通讯模块为SIEMENS的RS485通讯模块。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述的控制系统还包括电能表和伺服驱动器，所述的伺服驱动器与所述的牵引机连接以调节所述的牵引机的输送速度，所述的电能表设置在所述的生产线的总电源进线处以检测所述的生产线的用电量，所述的伺服驱动器和所述的电能表均与所述的通讯模块通过网线通讯连接。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述的控制系统还包括计量泵变频器，所述的计量泵变频器与所述的辅助模块通过网线通讯连接，所述的计量泵变频器与所述的计量泵电连接以控制所述的计量泵匀速转动。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述的人机界面为SIEMENS的TP1200触摸屏。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述的可编程控制器为SIEMENS的S7-1200PLC。

本申请与现有技术相比获得如下有益效果：

本申请在计量泵的前端和后端分别设置监测熔体压力的第一压力传感器和第二压力传感器，可编程控制器通过第一压力传感器实时监控计量泵的泵前压力，根据第一压力传感器反馈的泵前压力控制挤出机的挤出速度，使挤出机的挤出量稳定；可编程控制器基于第二压力传感器反馈的实时泵后压力闭环控制计量泵的转速，使计量泵能够稳定输出物料，从而严格控制卷芯管材的壁厚，挤出机和计量泵在可编程控制器的闭环控制下持续、稳定、精准地输出物料，实现卷芯管材连续稳定地生产。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种用于ABS卷芯管材生产线的控制系统的结构示意图；

图2为图1中的控制系统的原理图。

其中：100、挤出机；200、计量泵；300、牵引机；1、人机界面；2、可编程控制器；21、通讯模块；3、交换机；4、从站模块；41、温控模块；42、模拟量模块；43、数字量模块；5、计量泵变频器；6、第一压力传感器；7、第二压力传感器；8、电能表；9、伺服驱动器；10、主机变频器；11、温度控制装置。

具体实施方式

为详细说明申请的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对本申请的各种示例性实施例或实施方式的详细说明。然而，各种示例性实施例也可以在没有这些具体细节或者在一个或更多个等同布置的情况下实施。此外，各种示例性实施例可以不同，但不必是排他的。例如，在不脱离发明构思的情况下，可以在另一示例性实施例中使用或实现示例性实施例的具体形状、构造和特性。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

本申请实施例提供一种用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，如图2所示，该卷芯管材生产线包括挤出机100、计量泵200和牵引机300，挤出机100、计量泵200和牵引机300自上游向下游依次设置，挤出机100挤出物料，计量泵200与挤出机100的机筒连通以将挤出机100输出的物料向下游输送，由计量泵200输出的物料经模具挤出定型成卷芯管材，牵引机300将定型的卷芯管材向下游牵引输送，计量泵200具有输入物料的前端和输出物料的后端。

如图1、2所示，控制系统包括：人机界面1、可编程控制器2、交换机3、从站模块4、计量泵变频器5、第一压力传感器6、第二压力传感器7、电能表8、伺服驱动器9和主机变频器10。

交换机3具有多个端口，人机界面1、可编程控制器2和从站模块4均通过网线与交换机3通讯连接，交换机3将人机界面1、可编程控制器2和从站模块4之间的信号通讯交换。

在本申请中，人机界面1为SIEMENS的TP1200触摸屏，可编程控制器2为SIEMENS的S7-1200 PLC；用户可通过人机界面1输入控制指令和预设参数，可编程控制器2中储存有外部软件输入的控制程序，可编程控制器2根据控制程序对信号进行计算和处理。交换机3在人机界面1和可编程控制器2之间定向传递数据信号；人机界面1可以显示由可编程控制器2反馈的工艺参数，工艺参数至少包括：实时产量和电能损耗。可编程控制器2将人机界面1传递的控制指令计算、处理，并将处理后的控制信号通过交换机3传递到从站模块4。

在本申请中，从站模块4为合信的profinet从站模块，从站模块4配置有辅助模块，辅助模块包括温控模块41、模拟量模块42、数字量模块43等，辅助模块与计量泵变频器5、第一压力传感器6、第二压力传感器7和主机变频器10通过网线通讯连接，第一压力传感器6和第二压力传感器7与模拟量模块通讯连接。

计量泵变频器5与计量泵200电连接，计量泵变频器5通过控制传递到计量泵200的电压来调节计量泵200的转速，计量泵变频器5与辅助模块的模拟量模块42和数字量模块43通过网线通讯连接，数字量模块43将可编程控制器2传递的报警信号和控制信号传递到计量泵变频器5，使得计量泵变频器5控制计量泵200的启停；模拟量模块42输出可编程控制器2传递的电压信号，使得计量泵变频器5通过调节电压来调整计量泵200的转速，同时模拟量模块42采集计量泵变频器5反馈的电压信号，并将电压信号传递到可编程控制器2，由可编程控制器2进行计算和处理；可编程控制器2控制计量泵变频器5将计量泵200的转速保持在一个稳定值，使得计量泵200保持恒定转速输出物料。

主机变频器10与挤出机100的驱动电机电连接，主机变频器10通过调节输送到驱动电机的电压来实现调节驱动电机转速的目的，主机变频器10与辅助模块的模拟量模块42和数字量模块43通过网线实现通讯连接，数字量模块43将可编程控制器2传递的报警信号和控制信号传递到主机变频器10以控制挤出机100的启停；模拟量模块42向主机变频器10传递可编程控制器2输出的电压信号，使主机变频器10按照电压信号来调整挤出机100的挤出螺杆的转速，同时主机变频器10将驱动电机的转速以电压信号反馈给模拟量模块42，模拟量模块42将采集的电压信号传递到可编程控制器2，由可编程控制器2进行计算和处理。

第一压力传感器6设置在计量泵200的前端，第一压力传感器6用于检测计量泵200前端的泵前熔体压力，并将检测结果向外传递。第二压力传感器7设置在计量泵200的后端，第二压力传感器7用于检测计量泵200后端的泵后熔体压力，并将检测结果向外传递。第一压力传感器6和第二压力传感器7均与辅助模块的模拟量模块42通讯连接，模拟量模块42采集第一压力传感器6和第二压力传感器7反馈的模拟量信号，并将采集的信号传递到可编程控制器2，由可编程控制器2进行计算和处理。

第一压力传感器6和第二压力传感器7实时检测计量泵200的前端和后端的熔体压力，操作人员通过人机界面1输入预设泵后压力，可编程控制器2将第二压力传感器7反馈的实时泵后压力与预设泵后压力进行比较和PID运算，当实时泵后压力大于预设泵后压力时，可编程控制器2根据PID运算结果闭环控制主机变频器10，使主机变频器10控制挤出机100的转速降低，减少挤出机100输送到计量泵200的排料量；当实时泵后压力小于预设泵后压力时，可编程控制器2根据PID运算结果闭环控制主机变频器10，使主机变频器10控制挤出机100的转速提高，可编程控制器2通过第二压力传感器7对计量泵200后端的压力进行实时监控，通过闭环计算精准地控制挤出机100的转速，调节输送到计量泵200的物料量，稳定计量泵200的泵后压力。

可编程控制器2通过第一压力传感器6实时监测计量泵200前端的压力，避免计量泵200前端的压力过大，从而憋坏设备。通过第一压力传感器6和第二压力传感器7的检测，以及可编程控制器2的闭环控制，稳定计量泵200的输送，严格控制管材制品的壁厚，再结合定径套，保证管材内外径尺寸的精准，从而达到制品连续稳定生产的目的。

电能表8设置在该生产线的总电源的进线处，电能表8用于对该生产线的用电量进行监测。

伺服驱动器9与牵引机300的驱动装置控制连接，伺服驱动器9向牵引机300的驱动装置传递控制信号，使该驱动装置控制牵引机300的工作和调节牵引机300的牵引速度。

可编程控制器2配置有通讯模块21，通讯模块21通过网线与电能表8和伺服驱动器9实现通讯连接，可编程控制器2通过通讯模块21读取电能表8的读数，对电能表8的读数进行计算和处理后传递到人机界面1，由人机界面1显示生产线的电能损耗，供操作人员直接读取。可编程控制器2通过通讯模块21向伺服驱动器9传递控制信号，伺服驱动器9根据控制信号控制牵引机300工作。

控制系统还包括与温控模块41通讯连接的温度控制装置11，温度控制装置用于在生产线上检测温度，同时在可编程控制器2的闭环控制下进行加热或者冷却操作。温度控制装置11与辅助模块的温控模块41通过网线通讯连接，温控模块41采集温度控制装置11反馈的温度参数，可编程控制器2基于温度参数进行PID运算，根据计算结果通过温控模块41向温度控制装置11传递控制信号，温度控制装置根据控制信号执行加热或者冷却操作。

本申请在计量泵200的前端和后端分别设置监测熔体压力的第一压力传感器6和第二压力传感器7，可编程控制器2通过第一压力传感器6实时监控计量泵200的泵前压力，根据第一压力传感器6检测挤出机100和计量泵200的工作情况；可编程控制器2基于第二压力传感器7反馈的实时泵后压力闭环控制挤出机100的转速，稳定计量泵200的输出速度，从而严格控制卷芯管材的壁厚，挤出机100和计量泵200在可编程控制器2的闭环控制下持续、稳定、精准地输出物料，实现卷芯管材连续稳定地生产。

以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，本申请要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，所述的卷芯管材生产线包括自上游向下游依次分布的挤出机（100）、计量泵（200）和牵引机（300），所述的计量泵（200）具有输入物料的前端和输出物料的后端，其特征在于，所述的控制系统包括：人机界面（1）、可编程控制器（2）、交换机（3）、从站模块（4）、主机变频器（10）、第一压力传感器（6）和第二压力传感器（7），所述的交换机（3）通过网线分别与所述的人机界面（1）、可编程控制器（2）和所述的从站模块（4）通讯连接，所述的从站模块（4）添加有辅助模块，所述的辅助模块通过网线分别与所述的主机变频器（10）、第一压力传感器（6）和所述的第二压力传感器（7）通讯连接，所述的主机变频器（10）与所述的挤出机（100）电连接以控制所述的挤出机（100）的转速，所述的第一压力传感器（6）设置在所述的计量泵（200）的前端以检测所述的前端处的熔体压力，所述的第二压力传感器（7）设置在所述的计量泵（200）的后端以检测所述的后端处的熔体压力。

2.根据权利要求1所述的用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，其特征在于，所述的可编程控制器（2）配置有通讯模块（21），所述的通讯模块（21）为SIEMENS的RS485通讯模块（21）。

3.根据权利要求2所述的用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，其特征在于，所述的控制系统还包括电能表（8）和伺服驱动器（9），所述的伺服驱动器（9）与所述的牵引机（300）连接以调节所述的牵引机（300）的输送速度，所述的电能表（8）设置在所述的生产线的总电源进线处以检测所述的生产线的用电量，所述的伺服驱动器（9）和所述的电能表（8）均与所述的通讯模块（21）通过网线通讯连接。

4.根据权利要求1所述的用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，其特征在于，所述的控制系统还包括计量泵变频器（5），所述的计量泵变频器（5）与所述的辅助模块通过网线通讯连接，所述的计量泵变频器（5）与所述的计量泵（200）电连接以控制所述的计量泵（200）匀速转动。

5.根据权利要求1所述的用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，其特征在于，所述的人机界面（1）为SIEMENS的TP1200触摸屏。

6.根据权利要求1所述的用于ABS卷芯管材生产线的控制系统，其特征在于，所述的可编程控制器（2）为SIEMENS的S7-1200 PLC。

Images