专利名称：一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种墙板生产线的集群控制技术，具体地说是一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，用于实现对轻质节能墙板成型生产线的自动化控制。
背景技术：
目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30% 40%。以500 600吨/万平方米的标准推算，到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿平方米，新产生的建筑垃圾将是一个惊人的数字。但是，如此巨量的建筑垃圾绝大部分未经任何处理，便运往郊外或乡村，采用随意露天堆放或直接填埋的方式进行处理，既占地又污染环境，形成垃圾围村、围城的现象，严重影响城乡形象。随着保护耕地和环境保 护的加强，传统的建筑垃圾的处理方式，已经成为建筑施工企业和环保部门共同面临的重要问题。如果将建筑垃圾中的砖、石、混凝土等废料粉碎后掺入料浆中来制造轻质节能墙板，其掺入量达30%以上，可有效解决建筑垃圾的问题。另据有关专家统计，我国轻质节能墙板的需求量逐年上升，2010年时的需求已达到23亿m2，实际产量仅为14亿m2，相当于需求量的60. 87%，每年有9亿m2的缺口需要填补，而且每年以30%左右的速度上升。随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高以及安居工程的实施和小康住宅的推进，我国对住宅的需求量急剧增加，同时，由于可持续发展战略的全面实施，在建筑领域内正在进行墙体改革与建筑节能研究。我国未来住宅的趋势是框架结构小高层住宅，随着建筑格局的不断完美，为了扩大建筑使用面积，建筑设计逐步出现无梁混凝土等设计形式，同时为了降低工程造价，就要求小高层住宅的剪力墙的体系是比较合理的，传统现浇钢筋砼剪力墙结构在保温隔热等建筑节能方面远不能满足节能要求。在这种前提下，轻质节能墙板作为内隔墙的新型建筑材料，能够解决传统墙板出现的的超重、裂缝等缺点，同时具有好的节能性，逐渐得到广泛的应用。经过广泛调研，目前轻质节能墙板生产还主要以单机生产为主，效率低、工人劳动强度大，成形质量难以得到保障。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其可以对轻质节能墙板成型生产线的进行自动化控制，不仅能够降低工人劳动强度、减少原材料浪费、降低生产成本、而且能够提高生产率。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，用于实现对轻质节能墙板成型生产线的自动化控制，其特征是，所述墙板成型生产线包括按照物料传送方向依次设置的储料罐、EPS熟化料仓、螺旋输送机、电子计量储料仓、水箱、发泡装置、发泡搅拌机、墙板成型机、穿抽管装置和整体出板装置，其中，储料罐和EPS熟化料仓中的原料通过螺旋输送机输送到电子计量储料仓，经过计量后会同水箱中一定温度的水进入发泡搅拌机的搅拌仓，经过初步搅拌后，再加入发泡装置中的泡沫进行混合搅拌，待搅拌均匀后，浇注到墙板成型机的穿管后模具中，浇注完成后，墙板成型机移动到整体穿抽管区，通过穿抽管装置进行抽管操作，抽管后通过整体出板装置进行将墙板进行入库；所述集群控制系统包括控制中心以及分别与控制中心连接的预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统、智能模具调度子系统、穿插管子系统和搬运子系统，所述控制中心包括分别接入工控网络的工控计算机、无线调度服务器、集散控制服务器和备份服务器，所述无线调度服务器分别通过无线通讯方式与智能模具调度子系统和搬运子系统连接，所述集散控制服务器分别与预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统和穿插管子系统连接。
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进一步地，所述墙板成型机包括模具车本体，所述模具车本体上设置有若干个可移动且带有凹槽的挡板，所述的挡板底部通过四杆机构连接，所述四杆机构的一端连接有拉伸连杆。进一步地，所述穿抽管装置包括穿抽管车体和设置在穿抽管车体一侧的平移机构，所述平移机构包括若干个芯管和夹持装置，所述芯管的一端设置有夹持凹槽，所述夹持装置固定在穿抽管车体上，并与芯管的夹持凹槽一端连接。进一步地，所述集散控制服务器通过RS485总线分别与预处理子系统的预处理设备仪表、物料计量子系统的物料计量仪表、搅拌子系统的搅拌设备仪表、浇注子系统的浇注设备仪表和穿抽管子系统的穿抽管仪表连接。进一步地，所述集散控制服务器通过Profibus总线分别与预处理子系统的预处理设备PLC、物料计量子系统的物料计量PLC、搅拌子系统的搅拌设备PLC、浇注子系统的浇注设备PLC和穿抽管子系统的穿抽管PLC连接。进一步地，所述智能模具调度子系统包括墙板成型机的控制模块和驱动电路，所述驱动电路与控制模块连接，所述控制模块通过无线通讯方式与无线调度服务器连接。进一步地,所述无线通讯方式包括Zigbee无线通讯方式。进一步地，所述驱动电路包括直流驱动电路和交流驱动电路。进一步地，所述预处理子系统包括液体物料的预发装置、硫化装置、加热装置和混
口O本发明的有益效果是，本发明为一种高强度、保温、隔热、耐水、节能墙板的生产线及其集群控制系统，使整个墙板生产过程由计算机控制，轻质墙板成型质量大大提高，不可控因素减少，产品质量稳定，轻质节能墙板成型整个过程自动完成，使工人劳动强度降低；减少原材料浪费，提高生产率，降低生产成本。本发明实现了对轻质节能墙板成型生产线的自动化控制，不仅能够降低工人劳动强度、减少原材料浪费、降低生产成本、而且能够提高生产率。
下面结合附图对本发明进一步说明图I是本发明墙板成型生产线示意图；图2是本发明墙板成型机的侧视图3是本发明墙板成型机的仰视图；图4是本发明穿抽管的结构示意图；图5是本发明集群控制系统的原理框图；图中，I储料罐、2EPS熟化料仓、3螺旋输送机、4电子计量储料仓、5水箱、6发泡装置、7发泡搅拌机、8墙板成型机、9穿抽管装置、10整体出板装置、21凹槽、22挡板、23四杆机构、24拉伸连杆、31穿抽管车体、32芯管、33夹持装置、34夹持凹槽。
具体实施例方式如图I至图5所示，本发明的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，用于实现对轻质节能墙板成型生产线的自动化控制。
如图I所示，本发明所述的墙板成型生产线包括按照物料传送方向依次设置的储料罐I、EPS熟化料仓2、螺旋输送机3、电子计量储料仓4、水箱5、发泡装置6、发泡搅拌机7、墙板成型机8、穿抽管装置9和整体出板装置10。墙板成型生产线的工作流程为储料罐I和EPS熟化料仓2中的原料通过螺旋输送机3输送到电子计量储料仓4，经过计量后会同水箱5中一定温度的水进入发泡搅拌机7的搅拌仓，经过初步搅拌后，再加入发泡装置6中的泡沫进行混合搅拌，待搅拌均匀后，浇注到墙板成型机8的穿管后模具中，浇注完成后，墙板成型机8移动到整体穿抽管区，通过穿抽管装置9自动定位以及与墙板成型机进行对接，从而完成抽管操作，抽管后通过整体出板装置10进行取板、搬运从而将墙板进行入库。取板后墙板成型机进入整体穿抽管区等待穿抽管装置9进行模具穿管，再次等待下一次浇注操作。如此实现一个生产线流水循环作业。如图2和图3所示，本发明所述的墙板成型机包括模具车本体，所述模具车本体上设置有若干个可移动且带有凹槽的挡板，所述的挡板底部通过四杆机构连接，所述四杆机构的一端连接有拉伸连杆。模具车本体上的挡板利用四杆机构实现制作产品的宽度调节，随着拉伸连杆的拉伸操作，使四杆机构形状发生改变，使各个挡板之间的宽度发生变化，达到调节目的。如图4所示，本发明所述的穿抽管装置包括穿抽管车体和设置在穿抽管车体一侧的平移机构，所述平移机构包括若干个芯管和夹持装置，所述芯管的一端设置有夹持凹槽，所述夹持装置固定在穿抽管车体上，并与芯管的夹持凹槽一端连接。如图5所示，本发明所述的集群控制系统包括控制中心以及分别与控制中心连接的预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统、智能模具调度子系统、穿插管子系统和搬运子系统，所述控制中心包括分别接入工控网络的工控计算机、无线调度服务器、集散控制服务器和备份服务器，所述无线调度服务器分别通过Zigbee无线通讯方式与智能模具调度子系统和搬运子系统连接，所述集散控制服务器分别与预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统和穿插管子系统连接。其中，所述预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统、智能模具调度子系统、穿插管子系统和搬运子系统形成墙板成型生产线的物料流水线。进一步地，所述集散控制服务器通过RS485总线分别与预处理子系统的预处理设备仪表、物料计量子系统的物料计量仪表、搅拌子系统的搅拌设备仪表、浇注子系统的浇注设备仪表和穿抽管子系统的穿抽管仪表连接。
进一步地，所述集散控制服务器通过Profibus总线分别与预处理子系统的预处理设备PLC、物料计量子系统的物料计量PLC、搅拌子系统的搅拌设备PLC、浇注子系统的浇注设备PLC和穿抽管子系统的穿抽管PLC连接。进一步地，所述智能模具调度子系统包括墙板成型机的控制模块和驱动电路，所述驱动电路与控制模块连接，所述控制模块通过Zigbee无线通讯方式与无线调度服务器连接。所述驱动电路包括直流驱动电路和交流驱动电路。进一步地，所述预处理子系统包括液体物料的预发装置、硫化装置、加热装置和 混合装置，对进入墙板成型生产线之前的物料进行预发、硫化、加热和混合处理。下面对本发明的各个功能模块进行详细的阐述。一、集群控制墙板成型生产线，集群控制系统以工控计算机作为控制中心，以智能知识库、数据库、运筹算法为支撑，通过有线通讯网络、无线通讯网络，集群化控制物料预处理、上料、搅拌、浇注、出板、穿抽管和搬运的墙板成型生产线，实现全过程自动控制。集群控制系统的运作流程如下工控计算机首先发送指令给物料预处理设备PLC，对物料进行预发、硫化、加热和混合等预处理操作，然后发出指令给物料计量PLC，通讯模块实现电子计量储料仓与PLC的数据通讯，控制螺旋输送机旋转或停止、快或慢速旋转，实现对落料重量的精确控制。集群控制系统可对每个模具车直接调度，可调度到轨道区的任一位置。模具车得到浇注指令后，自主运动到发泡搅拌机下，自动浇注。浇注后，模具车根据指令，自主到系统指定位置。集群控制系统根据感知或智能知识库中的墙板凝固时间控制模具车到整体穿抽管区，经模具车与整体穿抽管装置自动对接，芯管分批抽出。模具车到达整体出板区，整体出板装置利用液压伺服实现模具型板自动开合，由翻板机把轻质节能墙板从模腔里取出，模具车上的隔板随后自动闭合，模具车运动到整体穿抽管区，实现芯管穿入，至此完成一个循环。如此循环，实现整个生产线的集群控制。二、自动配料系统。自动配料系统主要由称量料斗、混合搅拌机、称量传感器、混合储料仓、可编程控制器、料位器和多个气动控制阀门等组成。称量料斗和混合储料仓均装有上下料位器，用于控制供料量。称量料斗的上料位器通过PLC控制最大供料量，关闭相应的供料装置电源；下料位器则通过PLC控制称量斗的最少存料量，要安装在大于或等于一次配料所需料量的位置，在料低于此位置时则启动相应的供料装置进行供料。三、称重单元智能化。采用智能化的人机交互输入，通过触摸屏和相应的界面控制不同材料的下料重量，然后通知下一个动作单元完成运动，触摸屏可采用PWS6600S，由专用的支持软件ADP6. O进行设计组态，先在个人计算机上用该软件设计窗口、菜单、按钮等界面，设计完成后通过RS232串口将程序下载到PWS6600S触摸屏内存中，由PLC对触摸屏状态控制区和通知区进行读写，达到两者之间的信息交互，PLC读到触摸屏中的数据，控制电机的运动。四、抽送管过程自动化。采用一种智能化、数据库化的控制方案，该方案能根据不同材料配方的浇注凝固周期，判断最佳的抽管时间，实施抽管动作，同时记录当天所有材料的使用情况，做到企业资源的有序调度。五、开模自动化。当浇注模具凝固过程中温度开始下降的时候，墙板达到开模所的强度，而且从墙板原料凝固过程中的热力学规律可知，轻质节能墙板的整个凝固过程升温非常明显，用温度的变化来判断，指示轻质节能墙板凝固过程的终止点是完全可行的，也是比较方便的。据此，在实际生产过程中，将温度传感器安装在轻质节能墙板成型设备的左右侧板内侧，检测轻质节能墙板凝固过程的温度变化并进行相应控制，从而实现轻质节能墙板成型设备的自动开模控制。自动开模系统由温度传感电路、微处理器及其外围电路、通信电路、执行机构、电动机等几部分组成。自动开模系统的工作原理如下在轻质节能墙板的生产过程中，温度传感器将检测到的温度数据传给单片机，单片机对数据进行接收并处理，当检测到温度变化符合既定条件时，单片机便发出命令给执行机构，执行机构将信号放大传递给电动机，电动机反转带动左右侧模翻转打开模具，上位机可对单片机实施监控，显示温度数据并根据现场实际情况灵活控制单片机，进而指导生产。六、液压系统一体化。模具车在整体穿抽管系统完成对接之后，根据所需功率的大小不同，可分3或4批依次抽出芯管；模具车自主到达开模区域，通过每个小车自身的液压系统完成开模，之后取出轻质节能墙板。模具车自动开出，接着下一个模具车重复开模、取墙板等过程。但是如果每个小车自身都带有液压系统，势必会为整个生产线增加成本，本发明通过液压系统快速对接装置的研究，可实现在开模区域建立一套共用的液压系统，实现所有模具车的开模需求，降低了成本。本发明完成了轻质节能墙板生产全过程自动控制，将上料、搅拌、浇注、穿抽管、模具车自主移动、墙板堆垛等，采取集群控制理念，控制枢纽由工控计算机担当，利用总控机的快速性、实时性对整体墙板成型生产线的状况进行汇总、分析、处理，并向下位机PLC发送执行命令。利用PLC实现对各个生产环节的具体控制，利用其可靠性高、功能全面强大的特点实现不同的精确动作。网络通信方面，有线网络控制与无线网络传输相结合。将发泡搅拌机、电子计量储料仓等不经常移动的机构或装置；模具车、搬运车等需要不断移动的机构或装置，通过无线网络相连。这样将两种传输方式严格区分开的方法可以实现降低成本、提高效率。此外各个移动单元之间，移动单元与导轨之间，均可由无线传输系统相互联系、协调动作。本发明的集群控制系统自动化程度高，测控实时性快，整个轻质节能墙板成型过 程不需要人为干预即能自动完成，上位计算机控制软件采用C语言编写。模具浇注时，根据配方的成分自动化进行搅拌、浇注，结合浇注控制算法，在测量模具车浇注容量允许范围内实现连续浇注，解决了对模具车浇注的自动化问题。
权利要求
1.一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，用于实现对轻质节能墙板成型生产线的自动化控制，其特征是， 所述墙板成型生产线包括按照物料传送方向依次设置的储料罐、EPS熟化料仓、螺旋输送机、电子计量储料仓、水箱、发泡装置、发泡搅拌机、墙板成型机、穿抽管装置和整体出板装置，其中，储料罐和EPS熟化料仓中的原料通过螺旋输送机输送到电子计量储料仓，经过计量后会同水箱中一定温度的水进入发泡搅拌机的搅拌仓，经过初步搅拌后，再加入发泡装置中的泡沫进行混合搅拌，待搅拌均匀后，浇注到墙板成型机的穿管后模具中，浇注完成后，墙板成型机移动到整体穿抽管区，通过穿抽管装置进行抽管操作，抽管后通过整体出板装置进行将墙板进行入库； 所述集群控制系统包括控制中心以及分别与控制中心连接的预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统、智能模具调度子系统、穿插管子系统和搬运子系统，所述控制中心包括分别接入工控网络的工控计算机、无线调度服务器、集散控制服务器和备份服务器，所述无线调度服务器分别通过无线通讯方式与智能模具调度子系统和搬运子系统连接，所述集散控制服务器分别与预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统和穿插管子系统连接。
2.根据权利要求I所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述墙板成型机包括模具车本体，所述模具车本体上设置有若干个可移动且带有凹槽的挡板，所述的挡板底部通过四杆机构连接，所述四杆机构的一端连接有拉伸连杆。
3.根据权利要求I所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述穿抽管装置包括穿抽管车体和设置在穿抽管车体一侧的平移机构，所述平移机构包括若干个芯管和夹持装置，所述芯管的一端设置有夹持凹槽，所述夹持装置固定在穿抽管车体上，并与芯管的夹持凹槽一端连接。
4.根据权利要求I所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述集散控制服务器通过RS485总线分别与预处理子系统的预处理设备仪表、物料计量子系统的物料计量仪表、搅拌子系统的搅拌设备仪表、浇注子系统的浇注设备仪表和穿抽管子系统的穿抽管仪表连接。
5.根据权利要求I所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述集散控制服务器通过Profibus总线分别与预处理子系统的预处理设备PLC、物料计量子系统的物料计量PLC、搅拌子系统的搅拌设备PLC、浇注子系统的浇注设备PLC和穿抽管子系统的穿抽管PLC连接。
6.根据权利要求I所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述智能模具调度子系统包括墙板成型机的控制模块和驱动电路，所述驱动电路与控制模块连接，所述控制模块通过无线通讯方式与无线调度服务器连接。
7.根据权利要求I或6所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述无线通讯方式包括Zigbee无线通讯方式。
8.根据权利要求I所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述驱动电路包括直流驱动电路和交流驱动电路。
9.根据权利要求I所述的一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，其特征是，所述预处理子系统包括液体物料的预发装置、硫化装置、加热装置和混合装置。
全文摘要
本发明公开了一种轻质节能墙板成型生产线的集群控制系统，用于实现对轻质节能墙板成型生产线的自动化控制，所述集群控制系统包括控制中心以及分别与控制中心连接的预处理子系统、物料计量子系统、搅拌子系统、浇注子系统、智能模具调度子系统、穿插管子系统和搬运子系统。本发明使整个墙板生产过程由计算机控制，轻质墙板成型质量大大提高，不可控因素减少，产品质量稳定，轻质节能墙板成型整个过程自动完成，使工人劳动强度降低；减少原材料浪费，提高生产率，降低生产成本。本发明实现了对轻质节能墙板成型生产线的自动化控制，不仅能够降低工人劳动强度、减少原材料浪费、降低生产成本、而且能够提高生产率。
文档编号B29C39/44GK102873805SQ201210387519
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者曹树坤, 张辉, 杨桓, 李叶, 邓永红 申请人:济南大学