一种用于制备90℃聚氯乙烯电缆料的自动控制系统的制作方法
【专利说明】一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种自动化控制系统，具体地说是一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的双螺杆挤出机自动控制系统。
【背景技术】
[0003]聚氯乙烯(PVC)是一种高粘度、热敏性的高分子热塑性材料，是目前使用最广泛的塑料之一。聚氯乙烯电缆料(以下简称“PVC电缆料”)是由聚氯乙烯系列的树脂为原料，加入增塑剂、稳定剂、阻燃剂及其他特殊加工助剂等，经混合、挤出、塑化造粒而成。目前，为了满足电线电缆行业产品更新换代的需要，要求PVC电缆料的耐热等级为70°C、90°C和105°C，而数耐热90°C PVC电缆料应用最为广泛。传统的PVC电缆料加工生产线，由人工称量投料，人工控制高速捏合机、密炼机混炼加工，操作者的主观随意性较强，量值误差较大，严重影响了产品质量的稳定性。此外，由于生产PVC电缆料的物料多为粉料和油料，人工加料劳动强度大，环境污染验证，直接影响到操作者的身心健康。因此，提高PVC电缆料产品质量的稳定性以及改善加工环境一直受到PVC电缆料生产企业的重视。
[0004]目前，双螺杆挤出机主要由主机、辅助装置以及控制系统组成，它是PVC电缆料加工生产机械中的一种重要设备，它集高分子材料的挤出成型和混炼加工于一体，大大简化并缩短了 PVC电缆料的生产工序，挤出机高速、高产，使PVC电缆料生产厂以低成本换取高产出和高利润。然而，双螺杆挤出机的螺杆转速高速化也带来了一系列需要克服的难点:如物料在螺杆内停留时间减少会导致物料混炼塑化不均，物料经受过度剪切可能造成物料急骤升温和热分解，挤出稳定性控制困难会造成挤出物几何尺寸波动等。鉴于现有技术中存在的技术问题，因此，迫切的需要提高相关的辅助装置或控制系统的自动化程度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，该系统集自动计量配料、物料自动输送、自动混炼、生产工艺参数自动调整以及人机交互模块等功能于一体形成封闭式生产模式，大大提升了 PVC电缆料生产线的自动化程度，有效降低了操作人员的劳动强度，降低了生产工时费用和物料消耗，收到了明显的经济效果。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，包括上位机、共用可编程控制器、自动配料称量模块、智能温控模块、压力控制模块、动力驱动模块和电源模块，所述上位机至少包括人机交互模块和数据存储模块，所述上位机与共用可编程控制器通过现场总线通信，所述智能温控模块、自动配料称量模块、压力控制模块和动力驱动模块通过智能I/O模块与共用可编程控制器相连，所述电源模块为整个控制系统供电。
[0007]作为本发明的一种改进，该自动控制系统还包括故障急停模块、故障报警模块和自动包装控制模块，所述故障急停模块、故障报警模块和自动包装控制模块通过智能I/o模块与共用可编程控制器相连。
[0008]作为本发明的一种改进，所述自动配料称量模块包括称重传感器，所述智能温控模块包括温度传感器和固态继电器，所述压力控制模块包括压力变送器和压力比例调节器，所述动力驱动模块包括变频调速器和电磁阀。
[0009]作为本发明的一种改进，所述共用可编程控制器采用西门子S7-300 PLC0
[0010]作为本发明的一种改进，所述现场总线采用PR0FIBUS-DP总线。
[0011 ] 作为本发明的一种改进，所述自动包装控制模块包括称重传感器和接触器。
[0012]相对于现有技术，本发明实现了 PVC电缆料生产线的全自动化操作，对接入控制系统中的所有设备进行自动数据采集和控制，实现整个生产线的稳定运行；操作人员通过上位机中的人机交互模块进行物料配比、温度、压力、混炼时间、电机转速等所有生产工艺参数设置，并且人机交互模块上能够动态集中、直观地显示生产线的工作过程、实时数据测量值、监控点、报警点及报警状态等实时运行状况，为系统的安全、稳定、经济运行提供了良好的依据。
【附图说明】
[0013]图1为双螺杆挤出机的一般结构图。
[0014]图2为本发明的自动控制系统的结构框图。
[0015]图中:1-机架，2-塑化系统，3-电气控制柜，4-机头，5-加热冷却装置，6-调速装置，7-加料装置，8-减速箱，9-驱动电机，10-排气口。
【具体实施方式】
[0016]为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
[0017]如图1所示，双螺杆挤出机的主机主要由机架1、塑化系统2(包括螺杆和机筒等)、传动系统(包括驱动电机9、减速箱8和调速装置6)、加热冷却装置5 (包括电加热器、风冷电机和排气口 10等)和电气控制柜3组成，其中，螺杆是直接关系到90°C PVC电缆料的塑化效果和产量，螺杆在机筒内旋转工作是在高温、高压大扭矩的条件下进行的，由于它在旋转过程中，主要靠螺棱对物料进行剪切塑化，并推动物料前移，因而螺棱承受巨大的剪切应力和摩擦力。机筒内部一般分为加料段、混炼段和挤出造粒段，经预混合好的物料从加料口进入挤出机筒，经机筒第一段为加料段，物料在此阶段不会熔融，随螺杆传动，物料被带入机筒的混炼段，该段为加热阶段，物料开始熔融，物料件的摩擦力增加，形成高粘体，继续随螺杆传动进入高剪切的基础造粒段，使它很有效分离颜料聚集体，达到充分分散的目的。传动系统在上述整个过程中为螺杆提供动力，以保证螺杆在工作过程中具备所需的扭矩和转速。加热冷却装置5是为了保证挤出机能够正常运转，以及保持挤出机有恒定的工艺温度。在90°C PVC电缆料的生产过程中，机筒上的电加热器和风冷电机交替工作，从而使得机筒工作温度恒定在90°C PVC电缆料的生产工艺温度范围内。
[0018]双螺杆挤出机的辅助装置一般包括加料装置7、机头4、定型装置和储料装置等，主要根据厂商的要求进行配置。
[0019]如图2所示，一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，设置于双螺杆挤出机的电气控制柜3内，包括上位机、共用可编程控制器、自动配料称量模块、智能温控模块、压力控制模块、动力驱动模块和电源模块。所述上位机至少包括人机交互模块和数据存储模块，操作人员能够通过人机交互模块很直观地进行生产线自动化的控制操作。所述上位机与共用可编程控制器通过PROFIBUS-DP现场总线通信，具体通过专用PROFIBUS通讯卡CP5611进行通信。所述共用可编程控制器采用西门子S7-300 PLC0所述智能温控模块、自动配料称量模块、压力控制模块和动力驱动模块通过智能I/O模块与西门子S7-300 PLC相连，所述电源模块为整个自动控制系统进行供电。所述自动配料称量模块包括称重传感器，用于自动控制加料装置7。所述智能温控模块包括温度传感器和固态继电器，智能温控模块通过固态继电器与电加热器以及冷却风机电连接，通过控制固态继电器的开合进而对电加热器和冷却风机的工作与否进行切换。温度传感器设置在塑化系统2、机头4、加热冷却装置5及加料装置7内。所述压力控制模块包括压力变送器和压力比例调节器，所述压力变送器设置在塑化系统2和机头4内。所述动力驱动模块包括变频调速器和电磁阀，变频调速器设置在调速装置内，电磁阀设置在减速箱内。
[0020]该自动控制系统还包括故障急停模块、故障报警模块和自动包装控制模块，所述自动包装控制模块包括称重传感器和接触器，所述故障急停模块、故障报警模块和自动包装控制模块通过智能I/o模块与共用可编程控制器相连。操作人员能够通过故障急停模块使发生故障的装置立即停止工作，以避免危险事故的发生。在双螺杆挤出机上设置有多个故障监测点，任何一个故障监测点检测到故障后，故障报警模块则发出蜂鸣声并配以警告灯闪烁以提醒操作人员。自动包装控制模块与自动包装机通过接触器电连接，称重传感器设置在自动包装机上。经过双螺杆挤出机塑化挤出的90°c聚氯乙烯电缆料成品经储料装置暂存后通过自动包装机进行自动称量包装。
[0021]需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
【主权项】
1.一种用于制备90°c聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，其特征在于:包括上位机、共用可编程控制器、自动配料称量模块、智能温控模块、压力控制模块、动力驱动模块和电源模块，所述上位机至少包括人机交互模块和数据存储模块，所述上位机与共用可编程控制器通过现场总线通信，所述智能温控模块、自动配料称量模块、压力控制模块和动力驱动模块通过智能I/O模块与共用可编程控制器相连，所述电源模块为整个控制系统供电。2.如权利要求1所述的一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，其特征在于，该自动控制系统还包括故障急停模块、故障报警模块和自动包装控制模块，所述故障急停模块、故障报警模块和自动包装控制模块通过智能I/O模块与共用可编程控制器相连。3.如权利要求1所述的一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，其特征在于，所述自动配料称量模块包括称重传感器，所述智能温控模块包括温度传感器和固态继电器，所述压力控制模块包括压力变送器和压力比例调节器，所述动力驱动模块包括变频调速器和电磁阀。4.如权利要求1或2所述的一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，其特征在于，所述共用可编程控制器采用西门子S7-300 PLC05.如权利要求1所述的一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，其特征在于，所述现场总线采用PROFIBUS-DP总线。6.如权利要求2所述的一种用于制备90°C聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，其特征在于，所述自动包装控制模块包括称重传感器和接触器。
【专利摘要】本发明涉及一种用于制备90℃聚氯乙烯电缆料的自动控制系统，包括电源模块、上位机、共用可编程控制器以及与共用可编程控制器通过智能I/O模块相连的自动配料称量模块、智能温控模块、压力控制模块、动力驱动模块故障急停模块、故障报警模块和自动包装控制模块，所述上位机与共用可编程控制器通过现场总线通信，所述电源模块为整个控制系统供电。本系统集自动计量配料、物料自动输送、自动混炼、生产工艺参数自动调整以及人机交互模块等功能于一体形成封闭式生产模式，大大提升了PVC电缆料生产线的自动化程度，有效降低了操作人员的劳动强度，降低了生产工时费用和物料消耗，收到了明显的经济效果。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN105005284
【申请号】CN201510425283
【发明人】王跃堂, 唐成兵, 徐耀频
【申请人】盐城市科恒达材料有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月20日