一种基于PLC的智能化真空配料系统的制作方法

一种基于plc的智能化真空配料系统
技术领域
1.本发明属于配料设备技术领域，具体涉及一种基于plc的智能化真空配料系统。


背景技术：

2.塑料制品广泛应用于建材、装饰、市政、养殖、农业灌溉等各个领域，塑料制品在生产过程中首先需要将各种粉体原料按一定比例的重量进行混合，通常将可移动的配料罐体移入称重装置上方，通过人工放料称量，称量后将配料收集起来，再更换不同配料的罐体依次称量，操作麻烦，或者人工推动称量小车，分别在不同配料的罐体下称量，多种配料分别称重后，放入混合机进行混合，自动化水平低，费时费力；这样的配料称重方式对作业人员的熟练度和责任心要求较高，且人工配料称重极易容易出错，特别是物料种类多时，容易误配、漏配，配料精度也较低，导致产品质量不稳定；配料过程中工人的劳动强度较高，用工量较大，导致生产成本非常高；同时也限制了生产效率的提高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种基于plc的智能化真空配料系统，解决现有技术中配料不准确、劳动强度高、效率低的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于plc的智能化真空配料系统，包括若干原料仓、若干分流器、若干配料真空仓、若干小料机、若干高速混料机、若干低速混料机、若干成品仓、若干斜螺旋、若干平螺旋、控制室、罗茨风机、plc控制器，所述原料仓与分流器一一对应；配料真空仓与小料机、高速混料机、低速混料机、斜螺旋、平螺旋一一对应；每个原料仓的底部安装用于检测原料重量变化的原料称重传感器；原料仓出料端与其对应的分流器软连接；分流器实现该原料的分流、分别与需要该原料的若干配料真空仓通过若干第一管道连接，分流器包括用于原料输出的原料螺旋电机和用于原料搅拌的原料搅拌电机；小料机包括用于输入小料的小料螺旋电机、用于检测小料重量变化的小料称重传感器和用于控制小料机输出端开闭的小料卸料阀门，小料机输出端通过第二管道与其对应的配料真空仓连接；配料真空仓连接若干第一管道和第二管道，其连接处均安装第一阀门，第一阀门均安装用于检测该阀门开闭的第一微动开关；配料真空仓包括用于检测配料重量变化的配料称重传感器，配料真空仓与罗茨风机连接产生负压、吸引一个第一管道或一个第二管道内的物料进入配料真空仓，每个配料真空仓对应的第一阀门同一时间开启一个；配料真空仓下端安装用于控制其输出端开闭的配料卸料阀门；高速混料机连接于配料真空仓输出端；高速混料机包括用于搅拌配料的配料搅拌电机和控制其输出端开闭的搅拌卸料阀门；低速混料机输入端与高速混料机输出端连接，低速混料机包括用于搅拌配料的冷搅电机和控制其输出端开闭的冷搅卸料阀门，低速混料
机具有水冷循环管道；斜螺旋将低速混料机输出的物料输入平螺旋；斜螺旋包括斜螺旋电机；平螺旋位于成品仓上方，平螺旋包括平螺旋电机；平螺旋下侧安装若干与成品仓一一对应的第二阀门，第二阀门均安装用于检测该阀门开闭的第二微动开关；成品仓输入端与第二阀门连接，成品仓包括检测成品物料重量变化的成品称重传感器，成品仓输出端安装成品卸料阀门；plc控制器安装于控制室内，plc控制器连接有触摸屏显示器、存储器、监控摄像头、电量传感器、报警器、温度传感器；监控摄像头采集控制室内视频信息；电量传感器接入系统主供电电路用于检测系统用电量；温度传感器安装于高速混料机和低速混料机，分别检测其内部物料的温度；plc控制器通过无线信号收发器连接云服务器、云服务器与手机终端和电脑终端通过网络连接；plc控制器分别与各原料仓的原料称重传感器、各配料真空仓的配料称重传感器、各小料机的小料称重传感器、各成品仓的成品称重传感器、原料螺旋电机、原料搅拌电机、小料螺旋电机、小料卸料阀门、第一阀门、第一微动开关、配料卸料阀门、配料搅拌电机、搅拌卸料阀门、冷搅电机、冷搅卸料阀门、斜螺旋电机、平螺旋电机、第二阀门、第二微动开关、成品卸料阀门和罗茨风机通过电线连接。
5.进一步地，所述plc控制器与各电机分别通过变频器或交流接触器连接。
6.进一步地，所述无线信号收发器为4g收发模块、5g收发模块或gprs收发模块。
7.进一步地，所述存储器储存信息包括配料配方信息。
8.进一步地，所述报警器在原料仓缺料和满料、成品仓缺料和满料时报警，报警器包括若干个。
9.进一步地，所述温度传感器检测到高速混料机内物料温度升到设定值时，plc控制器控制搅拌卸料阀门打开、卸料完成后配料搅拌电机停止工作。
10.进一步地，各阀门均采用气动阀门，plc控制器连接电磁换向阀控制气动阀门气路换向，实现气动阀门动作。
11.本发明的有益效果如下：本发明弥补了人工配料的误配、漏配、精度低的不足，节省了人工配料的劳动强度，提高生产效率和产品质量，产生巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
12.图1为本发明的结构示意图。
13.图2为本发明的局部示意图。
14.图3为本发明的分流器示意图。
15.图4为本发明的配料真空仓示意图。
16.图5为本发明的下料机称重部分示意图。
17.图6为本发明的成品仓一种实施例的示意图。
18.图7为本发明的成品仓另外一种实施例的示意图。
19.图8为本发明的控制部分连接框图。
20.图中：1、原料仓，2、分流器，3、配料真空仓，4、小料机，5、高速混料机，6、低速混料机，7、成品仓，8、第一管道，9、第二管道，10、斜螺旋，11、平螺旋，12、控制室，13、第一阀门，
14、搅拌卸料阀门，15、冷搅卸料阀门，16、第二阀门；101，原料称重传感器；201、料箱，202、料箱架，203、料箱架地脚，204、接料口，205、搅拌结构，206、原料搅拌电机，207、原料螺旋输送机构，208、原料螺旋电机，209、原料排料管，210、原料进风管，211、防尘帽，212、缝隙；301、配料真空仓体，3011、上圆体，3012、下圆体，3013、上锥体，3014、下锥体，302、封盖，303、抽气管，304、吹气管，305、脉冲阀，306、气包管，307、配料吸料管，308、固定架，309、配料称重传感器，310、传感器支架，311、气锤安装架，312、配料卸料阀门；401、小料斗，402、小料螺旋电机，403、小料机架，4031、立柱，4032、上横架，4033、下横架，404、小料称重斗，405、小料称重传感器，406、延伸架，407、小料吸料管，408、吸料斗，409、小料卸料阀门，410、小料进风管，411、布袋管；701、成品仓体，702、进料口，703、倾斜板，704、护边，705、缺段，706、立杆，707、横杆，708、横架，709、成品卸料阀门，710、成品称重传感器，711、进料直管，712、导料孔，713、分散圆锥，714、下料斗，715、连接柱，716、震动电机。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.实施例1，参阅图1-6和8，本实施例提供一种基于plc的智能化真空配料系统，包括若干原料仓1、若干分流器2、若干配料真空仓3、若干小料机4、若干高速混料机5、若干低速混料机6、若干成品仓7、若干斜螺旋10、若干平螺旋11、控制室12、罗茨风机、plc控制器，所述原料仓1与分流器2一一对应；配料真空仓3与小料机4、高速混料机5、低速混料机6、斜螺旋10、平螺旋11一一对应；每个原料仓1的底部安装用于检测原料重量变化的原料称重传感器101；原料仓1出料端与其对应的分流器2软连接；分流器2实现该原料的分流、分别与需要该原料的若干
配料真空仓7通过若干第一管道8连接，分流器2包括用于原料输出的原料螺旋电机208和用于原料搅拌的原料搅拌电机206；小料机4包括用于输入小料的小料螺旋电机402、用于检测小料重量变化的小料称重传感器405和用于控制小料机4输出端开闭的小料卸料阀门409，小料机4输出端通过第二管道9与其对应的配料真空仓3连接；配料真空仓3连接若干第一管道8，连接其对应的第二管道9，其连接处均安装第一阀门13，第一阀门13均安装用于检测该阀门开闭的第一微动开关；配料真空仓3包括用于检测配料重量变化的配料称重传感器309，配料真空仓3与罗茨风机连接产生负压、吸引一个第一管道8或一个第二管道9内的物料进入配料真空仓3，每个配料真空仓3对应的第一阀门13同一时间开启一个；配料真空仓3下端安装用于控制其输出端开闭的配料卸料阀门312；高速混料机5连接于配料真空仓3输出端；高速混料机5包括用于搅拌配料的配料搅拌电机和控制其输出端开闭的搅拌卸料阀门14；低速混料机6输入端与高速混料机5输出端连接，低速混料机6包括用于搅拌配料的冷搅电机和控制其输出端开闭的冷搅卸料阀门15，低速混料机6具有水冷循环管道；斜螺旋10将低速混料机6输出的物料输入平螺旋11；斜螺旋10包括斜螺旋电机；平螺旋11位于成品仓7上方，平螺旋11包括平螺旋电机；平螺旋11下侧安装若干与成品仓7一一对应的第二阀门16，第二阀门16均安装用于检测该阀门开闭的第二微动开关；成品仓7输入端与第二阀门16连接，成品仓7包括检测成品物料重量变化的成品称重传感器710，成品仓7输出端安装成品卸料阀门709；plc控制器安装于控制室12内，plc控制器连接有触摸屏显示器、存储器、监控摄像头、电量传感器、报警器、温度传感器；监控摄像头采集控制室12内视频信息；电量传感器接入系统供电电路用于检测系统设备用电量；温度传感器分别安装于高速混料机5和低速混料机6，分别检测其内部物料的温度；plc控制器通过无线信号收发器连接云服务器、云服务器与手机终端和电脑终端通过网络连接；plc控制器分别与各原料仓1的原料称重传感器101、各配料真空仓3的配料称重传感器309、各小料机4的小料称重传感器405、各成品仓7的成品称重传感器710、原料螺旋电机208、原料搅拌电机206、小料螺旋电机402、小料卸料阀门409、第一阀门13、第一微动开关、配料卸料阀门312、配料搅拌电机、搅拌卸料阀门14、冷搅电机、冷搅卸料阀门15、斜螺旋电机、平螺旋电机、第二阀门16、第二微动开关、成品卸料阀门709和罗茨风机通过电线连接。
26.在本实施例中，plc控制器与各电机分别通过变频器或交流接触器连接。无线信号收发器为4g收发模块。存储器储存信息包括配料配方信息。报警器在原料仓1缺料和满料、成品仓7缺料和满料时报警，报警器包括若干个。原料仓1进料采用正压送料。温度传感器检测到高速混料机5内物料温度升到设定值时，plc控制器控制搅拌卸料阀门14打开、卸料完成后配料搅拌电机停止工作。温度传感器检测到低速混料机6内物料温度下降到设定值时，plc控制器控制冷搅电机停止工作，冷搅卸料阀门15打开。各阀门均采用气动阀门，plc控制器连接电磁换向阀控制气动阀门气路换向，实现气动阀门动作。
27.分流器2包括料箱201、料箱架202、搅拌结构205和若干原料螺旋输送机构207，料箱架202位于料箱201下侧、支撑料箱201的四角处；料箱201上侧开设有与原料仓1连接的接料口204，接料口204与原料仓1密闭连接，避免原料外溢；搅拌结构205水平转动安装于料箱
201中部、并连接原料搅拌电机206；若干原料螺旋输送机构207相互平行、均连接于料箱201下侧，原料螺旋输送机构207一端连接原料螺旋电机208、另一端下侧和上侧分别连接有原料排料管209和原料进风管210；进风管210上侧安装防尘帽211。料箱架202下侧设置有料箱架地脚203，料箱架地脚203的数量为四个；防尘帽211开设有通风的缝隙212。
28.配料真空仓3包括配料真空仓体301、固定架308、配料称重传感器309和配料卸料阀门312，固定架308为长方环形结构，固定架308角部内侧设置加强杆；固固定架308上侧安装配料称重传感器309，配料称重传感器309的数量为三个、一个安装在固定架308本体上、另外两个安装在加强杆上；配料真空仓体301下部穿过固定架308、并与固定架308之间具有间隙；配料真空仓体301外侧焊接有与配料称重传感器309一一对应的传感器支架310，传感器支架310的数量为三个，传感器支架310连接于其对应的配料称重传感器309上侧；配料真空仓体301下端连接配料卸料阀门312；配料真空仓体301中部连接若干配料吸料管307，配料吸料管307通过第一管道8与不同的原料仓1的分流器连接、通过第二管道9与小料机4连接，配料吸料管307连接的管道均安装第一阀门13，便于某种物料吸料的控制；配料真空仓体301上端连接有封盖302，封盖302中部设置有与罗茨风机连接的抽气管303，罗茨风机在配料真空仓体301内抽真空，实现真空吸料；封盖302下部连接有若干吹气管304，吹气管304均安装脉冲阀305，不吸料时，控制脉冲阀305动作，实现除尘滤芯的反冲清理；吹气管304外端均连接于气包管306，气包管306为吹气管304提供正压气体；配料真空仓体301内部设置若干除尘滤芯，吹气管304内端延伸至除尘滤芯上侧。配料真空仓体301包括上圆体3011、下圆体3012、上锥体3013和下锥体3014，下圆体3012外径大于上圆体3011，上锥体3013连接于上圆体3011和下圆体3012之间，下锥体3014连接于下圆体3012下侧。下锥体3014上部位于固定架308内侧，下锥体3014中部外侧焊接气锤安装架311。
29.小料机4包括若干小料斗401和底部螺旋，小料斗401盛装小料，小料螺旋电机402带动底部螺旋将小料供入小料称重斗404内，进行称重，通过第二管道9导入配料真空仓3。小料机4还包括小料机架403、小料称重斗404、小料称重传感器405和小料吸料管407，小料机架403包括若干立柱4031，立柱4031均匀环绕于小料称重斗404外；立柱4031上端之间连接有上横架4032，小料称重斗404的上端口高于上横架4032，立柱4031下端之间连接有下横架4033；上横架4032下侧吊设有若干小料称重传感器405，小料称重斗404下部外侧连接有与小料称重传感器405一一对应的延伸架406，小料称重斗404下部设置为锥形，延伸架406焊接于小料称重斗404锥形部外侧，小料称重传感器405下端与延伸架406连接；下横架4033上侧安装小料吸料管407，小料吸料管407进料端上侧连接吸料斗408，小料称重斗404下侧连接小料卸料阀门409，小料卸料阀门409与吸料斗408之间连接布袋管411。小料吸料管407连接具有负压环境的第二管道9，内部形成负压环境，从而完成排料。小料吸料管407靠近吸料斗408一端上侧连接小料进风管410。小料进风管410向小料吸料管407内补气，促进吸料，不会产生粉尘外溢；小料吸料管407外连接进风阀门，用于调节进风量；进风阀门外侧连接过滤器，用于过滤外界空气中的杂质。
30.成品仓7包括成品仓体701和竖向支架，成品仓体701上壁开设有进料口702，成品仓体701内设置有若干导流体，导流体从上向下依次首尾相连、交替向两侧倾斜，导流体位于进料口702下方；导流体包括倾斜板703，倾斜板703两侧边均垂直连接护边704，最下端的倾斜板703外的其它倾斜板703下端均具有缺段705、缺段705使倾斜板703短于其护边704；
竖向支架包括两个连接于成品仓体701上壁下侧的立杆706，两个立杆706分别连接于倾斜板703两侧护边704外侧；导流体通过护边704首尾相连。立杆706下部与成品仓体701侧壁之间均连接有横杆707，横杆707的数量为两个；竖向支架与成品仓体701上壁之间连接横架708，横架708固定连接于成品仓体701上壁下侧。横架708的形状呈井字型。进料口702对应横架708的中心位置。成品仓体701底部的输出端安装有成品仓卸料阀709；成品仓体701下侧设置成品仓体架，成品仓体架下端安装成品称重传感器710。
31.实施例2，参阅图7，其与实施例1的主要区别在于：成品仓7，不再设置倾斜板703、护边704、缺段705、立杆706、横杆707；而是设置进料直管711，进料直管711竖直设置，进料直管711上端具有进料的管口作为进料口702、下端封闭；进料直管711上端与成品仓体701上壁连接、并凸出于成品仓体701上壁外，进料直管711上端与横架708连接；成品仓体701内的进料直管711分布若干导料孔712；导料孔712分为朝向不同方向的若干组、每组包括高度不同的若干个；成品仓体701下方有下料斗714，下料斗714与成品仓体701之间圆周均匀铰接若干连杆，下料斗714与成品仓体701之间连接环形的柔性带，下料斗714外侧安装有震动电机716，成品卸料阀门709设置于下料斗714下端内；成品仓体701下部设置有分散圆锥713，分散圆锥713上端具有平面，分散圆锥713下端连接有倒圆锥台，分散圆锥713与倒圆锥台的大端尺寸相同、一体连接；倒圆锥台的高度小于分散圆锥713高度的二分之一；倒圆锥台下侧与下料斗714之间连接有竖直的连接柱715，连接柱715与下料斗714内壁之间具有间隙，连接柱715与下料斗714内壁通过若干径向杆连接。
32.本发明通过plc控制器输入输出接口，采集原料仓1、配料真空仓3、小料机4、成品仓7重量，控制变频器、螺旋、气动阀门、罗茨风机等，实现塑料原料的自动称重配料。plc控制器通过原料称重传感器101采集原料仓1当前重量，缺料、满料通过报警器报警，原料仓1底部分流器2的原料螺旋电机208，由plc控制器控制变频器，对螺旋速度进行控制，实现精准排料，原料仓1底部安装震动卸料设备，保证顺利排料。plc控制器通过配料称重传感器309检测真空配料真空仓3重量，控制若干第一阀门13的开闭，切换原料和小料种类，第一阀门13安装有开关到位反馈设备第一微动开关，保证配料可靠及精准。配料完成后，打开配料卸料阀门312，plc控制器启动高速搅拌的高速混料机5，进行高速搅拌，搅拌中物料的摩擦使物料升温，plc控制器通过高速混料机5内的温度传感器检测到温度到达设定值，搅拌卸料阀门14开启，配料搅拌电机停止工作，冷搅电机启动，低速混料机6侧壁安装水冷循环管道，在水冷环境中实现冷搅降温。plc控制器通过低速混料机6内的温度传感器采集温度，当温度下降到设定值，冷搅电机停止工作，冷搅卸料阀门15打开。
33.plc控制器通过成品称重传感器710检测成品仓7当前重量，缺料、满料通过报警器报警；plc控制器控制斜螺旋电机和平螺旋电机，向成品仓供给混合成品料，切换第二阀门16，每个平螺旋11同时只开启一个第二阀门16，将混合的物料输入至成品仓7内，第二阀门16安装开关到位反馈设备第二微动开关，保证进仓精准无误。每个第一阀门13安装两个第一微动开关，每个第二阀门16安装两个第二微动开关，用于开闭位置检测，将阀门开闭信息传递给plc控制器。
34.使用网线、交换机、485集线器进行组网，使用可靠的工业通信协议进行通信连接，实现各控制单元互联互通、数据共享，通过内部程序设定，每次配料目标仓号和配方可以绑定，避免配方错误影响产品质量。无线信号收发器，实时将配料数据上传至工业云平台，实
现电脑及手机实时监控设备运行、报警状态，修改配方，查看原料消耗、产量报表、谷峰电价等历史数据，实现无人值守自动配料。
35.控制室12内安装触摸显示屏，其人机界面采用10寸触摸屏，通过各称重传感器可实现监控原料仓1料位及料重、配料真空仓3混料状态、成品仓7料位料重，便于根据用料需求有效混料，触摸显示屏通过软键盘实现配方输入、存储器存储配方，每台配料真空仓3可使用单独配方混料也可多台配料真空仓3共用配方。存储器实现配方存储，对不同的客户存储不同的配方，便于实现配料混料过程全自动。系统支持远程控制，可通过手机终端和电脑终端监控，对每台设备的使用效率实时监控，可实现设备电量监控、每班配料次数监控、每班配料总重量监控、使用原材料总重量监控。
36.本发明解决之前每次混料需要人工配主料小料，人工配料存在配料一定误差，生产车间产品质量不稳定，浪费人力物力，人工配料螺旋上料慢且存在粉尘的问题；人工连续混料劳动强度大。本发明便于电量监控，在电价谷值时间进行配料可节约电费约30-60%。本发明可实现提前自动配料，连续生产，上下游工序影响小，下游工序进行中不影响上游工序的同时进行，节约生产时间，提升产品质量，提高生产效率。
37.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。