一种基于PLC控制的熔盐制备、反应、收集系统的制作方法

本发明涉及热工设备，尤其涉及一种基于plc控制的熔盐制备、反应、收集系统。

背景技术：

1、由于高纯金属具备高纯净度的特点，其物化性能优异，往往被应用于高精尖产品的制造。然而在自然界中，很多金属是以化合物形式存在的，需要通过高温提纯装置来提取有用的金属。现有技术资料表明国内外成套的高温提纯系统加热炉信号采集系统多为分布式控制系统dcs，集成厂家众多，联锁控制形式多样，集成系统复杂且造价高昂，金属材料析出效率低。

2、另外，现有的高温提纯系统，自动化程度低，提纯过程中需要人工参与的工作较多，例如人工监控温度、搬运反应盖体、阴极组件；同时，反应之后人工收集反应产物，无法实现自动化收集，同时熔盐制备、反应过程和人工收集时由于反应温度高，存在较大的安全隐患；

3、因此亟需一种自动化程度高、安全性高的熔盐制备、反应、收集系统。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于plc控制的熔盐制备、反应、收集系统，用以解决现有的熔盐制备、反应系统工艺流程复杂、自动化程度低、安全性低、无法处理废液的问题。

2、本发明实施例提供了一种基于plc控制的熔盐制备、反应、收集系统，所述系统包括：熔盐制备装置、电解提取反应装置、熔盐收集装置、刮刀收集装置、运动模组、主控制柜以及远程工作站；

3、所述熔盐制备装置用于制备电解反应所需熔盐；所述电解提取反应装置用于提供电解和熔盐工艺反应场所；所述熔盐收集装置用于收集电解反应后熔盐溶液；

4、所述运动模组用于在电解反应前将电解提取反应装置中的阴极组件放入电解提取反应装置，电解反应后将阴极组件移动至刮刀收集装置；所述刮刀收集装置用于收集阴极组件上的反应产物；

5、主控制柜内设有可编程逻辑控制器plc，用于对刮刀收集装置、运动模组进行控制；

6、远程工作站与所述主控制柜通信连接，用于对所述系统进行远程控制。

7、进一步的，所述熔盐制备装置包括：制备罐、制备炉盖、加热炉、螺杆、吊篮法兰、坩埚；所述制备炉盖上设置有排气孔，用于在制备过程中排出水蒸气；多个螺杆的上端与制备炉盖固连，在多个螺杆的不同高度处各设置有一个吊篮法兰，每个吊篮法兰中都放置有多个坩埚，坩埚用于盛放熔盐，并提供熔盐熔化、结晶的场所；所述加热炉包围着制备罐的侧面和底部。

8、进一步的，所述主控制柜上设有触摸屏，用于设置控制参数和监控反应状态；所述远程工作站与主控制柜采用多屏协同方式进行异地、本地同时控制；远程工作站与主控制柜采用网线或无线信号收发装置通讯，将主控制柜的信息传输到远程工作站终端，并将远程工作站终端发出的指令下发至主控制柜。

9、进一步的，所述电解提取反应装置包括：炉体组件、炉盖组件、加热炉；

10、所述炉体组件包括保护罐和反应罐；所述保护罐套设在反应罐外部；

11、反应罐内部还设置有一个熔盐析出管，用于将反应后熔盐溶液传输至熔盐收集装置；

12、所述加热炉包围着保护罐的侧面和底部；

13、所述炉盖组件包括电解炉盖组件、提取炉盖组件；

14、所述电解炉盖组件、提取炉盖组件均包括阴极组件、阳极组件；提取炉盖组件还包括提取搅拌组件。

15、进一步的，所述系统还包括熔盐加热传输装置；熔盐加热传输装置设置于电解提取反应装置与熔盐收集装置之间，用于将电解提取反应装置中电解反应后的熔盐溶液传输至熔盐收集装置；

16、所述熔盐加热传输装置中设置有卡套管、加热带、高温球阀、保温层、测温热偶；

17、所述加热带包围着卡套管；加热带上设置有多个测温热偶；所述保温层设置在加热带外侧，所述高温球阀设置在卡套管中。

18、进一步的，所述熔盐收集装置包括收集罐、保温盖、收集法兰、加热炉；

19、收集罐上设置有保温盖，保温盖上方连接收集法兰；

20、保温盖和收集法兰上设有一锥形孔，用于接收反应后的熔盐溶液；

21、所述收集罐用于容纳收集反应后的熔盐溶液；

22、加热炉包围着收集罐的侧面和底部。

23、进一步的，所述加热炉包括：开闭加热本体、多个控温热偶、小车、滑轨；

24、所述开闭加热本体包括筒壁和筒底；所述筒壁内侧和桶底上表面布置有电阻丝；所述筒壁由两个相同的中空半圆柱结构组成；所述桶底由两个相同的扁形半圆柱组成；一个中空半圆柱结构和其底部的扁形半圆柱构成了开闭加热本体的一个部分，另一个中空半圆柱结构和其底部的扁形半圆柱构成了开闭加热本体的另一个部分；开闭加热本体可分开的两个部分分别安放在两个小车上；小车在滑轨上运动；通过小车在滑轨上运动带动开闭加热炉本体实现开闭；

25、控温热偶布置在开闭加热本体侧面和底面，用于将测得的加热温度反馈给plc。

26、进一步的，根据权利要求7所述的熔盐制备、反应、收集系统，其特征在于，所述系统还包括水冷机；所述plc将采集到的多个控温热偶的温度与预先设定的高温阈值进行比较；如果存在超过设定的高温阈值的温度，plc先调节水冷机进行降温；如果水冷机降温后仍超过设定的高温阈值的温度，plc控制主控制柜上所设置的信号灯和扬声器进行声光报警，同时关闭加热电源；之后人工解除报警，重新设定加热温度，如果控温热偶反馈的信号表明所测温度仍高于所设置的高温阈值，plc关闭加热功能，冷却至目标温度；如果控温热偶的反馈信号表明所测温度等于所设置的温度，开启保温功能；如果控温热偶的反馈信号表明所测温度低于所设定加热温度，通过pid控制算法调节输出功率继续加热直至与所设定加热温度温差在阈值σ之内，然后进行保温。

27、进一步的，所述运动模组包括安装底板、垂直伺服电机、水平伺服电机、直线模组、旋转平台；

28、所述直线模组包括滚珠丝杆和双直线导轨、阴极连接座；双直线导轨分为水平直线导轨和垂直直线导轨；所述水平直线导轨固定在安装底板之上，水平直线导轨中布置有滚珠丝杆，旋转平台安装在水平直线导轨上的滚珠丝杠上，滚珠丝杠带动旋转平台水平运动；旋转平台上安装有垂直直线导轨，垂直直线导轨中布置有滚珠丝杆，阴极连接座连接到垂直直线导轨的滚珠丝杆上；

29、所述垂直伺服电机位于垂直直线导轨滚珠丝杆的一端，用于带动阴极连接座的垂直运动；水平伺服电机带动阴极组件运动到刮刀收集装置处。

30、进一步的，所述刮刀收集装置包括：燕尾槽托板、伺服电机、正反向梯形丝杠、刮刀支架、刀片、导料筒、枝晶收集罐；伺服电机安装在燕尾槽托板的燕尾处；正反向梯形丝杠位于燕尾槽托板内部；正反向梯形丝杠上有两段螺纹旋向相反的丝杠，两段螺纹旋向相反的丝杠上分别配置有螺纹旋向相反的螺母，两个螺母各连接有一个滑块，滑块另一端与刮刀支架相连，伺服电机驱动正反向梯形丝杠旋转时，带动刮刀支架做开合运动；当刮刀支架闭合时，运动模组带动电解阴极组件上下运动，刀片即可刮去阴极棒或阴极板上的残留枝晶，残留枝晶通过导料筒掉落在枝晶收集罐内。

31、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

32、1、本发明以全自动电子化流程方式降低现场及人员的参与度，还设置了远程工作站，因此降低了安全隐患；电解反应装置中采用一个反应罐两个盖子，进行二次电解反应，降低制造成本，提高产物析出效率，进而提升生产能力。

33、2、本发明能够实现涉及温度测量控制、压力测量、运动部件的控制、系统能够将上述数据反馈至控制台以节省成本、时间和空间等优点。

34、3、本发明能够实现加热炉在380v三相工作电压，电解反应最大工作电流400a条件下工作，电解提取反应温度最高600℃，针对不同待提取物质，采用可灵活设置的工作条件来进行物质的提取和废液收集，适用范围广。

35、4、电解反应完成后，通过设置在电解提取反应装置与熔盐收集装置之间的熔盐加热传输装置和真空装置，可自动实现熔盐的收集。

36、5、本发明在密闭反应环境中冲入氩气，反应环境不易氧化；本发明采用水冷环降温循环是为了防止高温情况下产生水垢或其他影响导致管路堵塞，水冷装置可防止反应罐爆炸，因此进一步提升了安全系数。

37、6、本发明设置有贯穿组件，电信号接口、水压计、水阀门、氩气气压计、氩气阀门、真空计和真空阀门置于密封手套箱之外，出现故障时仅需要对电信号接口进行检测或是查看水压计、真空计等部件即可实现故障排查，无需打开手套箱，检测维修方便、操作简单。

38、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。