基于分离膜装备的电气控制系统的制作方法

本发明属于控制或调节系统，涉及基于分离膜装备的电气控制系统。

背景技术：

1、水处理复合膜由于具有高效率、低能耗、高选择性等特点，已经成为解决水资源短缺以及污染的关键性技术，且在全球范围内得到广泛的应用。随着膜法水处理市场的不断扩张，各大水处理膜生产企业的产能也逐渐扩充，水处理复合膜产品的竞争已经不只是性能方面的竞争，成本竞争也是企业间竞争的重要手段，传统的无纺布及无纺布+聚砜支撑体的复合膜基材的成本已经压缩到极限。聚烯烃pe/pp微孔膜厚度不足传统基材的1/5，成本不到传统基材的1/6，是一种可以替代传统基材的有效方法。传统的以无纺布及无纺布+聚砜支撑体的复合膜的工艺采用聚合反应进行成膜相对已经成熟。以pe/pp微孔膜为基材制备水处理复合膜已经成为提升水处理膜复合膜的有效途径，但其制备工艺比传统水处理复合膜工艺复杂，关键在生产制造装备上，尤其是在设备控制系统方面。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于分离膜装备的电气控制系统，具有可以实现水处理膜的微张力控制，涂布间隙的高精度控制，烘箱温度的高精度控制的特点。

2、本发明所采用的技术方案是，基于分离膜装备的电气控制系统，包括微张力控制系统、涂布间隙控制系统、烘箱控制系统、人机界面和plc控制系统；

3、微张力控制系统包括张力传感器和伺服系统，伺服系统连接张力传感器输入端，张力传感器输出端连接plc，plc输出端连接伺服系统；

4、涂布间隙控制系统包括位移传感器和驱动系统，位移传感器输出端连接plc，plc输出端连接驱动系统，驱动系统还链接位移传感器的输入端；

5、烘箱控制系统包括热电偶、温控表和蒸汽阀，热电偶通过温控表采集进风口实际温度，然后将实际温度通过rs485通讯传输至plc，plc控制蒸汽阀开合；

6、人机界面连接plc，用于显示各设备运行状态参数和设备设定参数。

7、本发明的特点还在于：

8、其中张力传感器通过张力放大器以4-20ma模拟量连通plc，plc通过pid模糊控制算法控制伺服系统；

9、其中伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器和伺服编码器，plc连接伺服驱动器，伺服驱动器连接伺服电机，伺服电机驱动主动轴，主动轴带动料膜，料膜附在张力辊上检测张力，张力辊两边张力传感器检测张力，伺服电机还连接伺服编码器，伺服编码器连接伺服驱动器；

10、其中伺服驱动器为西门子v90系列型号，伺服电机为1fl6系列，伺服编码器为1fl6系列型号伺服电机自带20位多圈绝对值的编码器；

11、其中伺服系统通过profinet通讯协议，以太网网线链接张力轴伺服驱动器、导辊伺服驱动器，控制主动轴电机与主机速度同步并保证设备从放料到收料的各处料膜的张力，具体为：

12、模拟量输入模块各个张力传感器张力数据m，双闭环控制各牵引电机，根据传感器的反馈计算出当前张力其中张力传感器量程mmax，模拟量最大值27648，根据人机界面上设定的张力f0，通过程序里的一定的pid算法，根据张力偏差δf＝f-f0，带入到程序里计算pid的函数子程序中得到电机执行机构的速度补偿量spid＝f(x)＝f(δf)，最终给电机的速度vd、基准速度v0和补偿量按一定的系数的和，就是vd＝v0+mspid，其中基准速度v时是主机线速度，n是电机到负载传动比；

13、其中涂布间隙控制系统中位移传感器为松下0.3um精度的位移传感器，驱动系统包括步进电机驱动器和步进电机，plc连接步进电机驱动器，步进电机驱动器连接步进电机，步进电机连接涂布头，涂布头移动带动位移传感器的探头上下移动，传感器反馈移动检测涂布间隙，通过高波特率的rs485通讯传输给plc，通过步进电机作为执行器，实现了涂布间隙精确自动调节；

14、其中烘箱控制系统使用rs485通讯控制进风风机和排风风机风速，通过进风风机和排风风机一定的速度关系，达到烘箱需要的一定的负压状态，热电偶检测温度传送给温控表，温控表通过rs485通讯将温度传送给plc，plc通过模拟量输出4-20ma模拟量信号，控制蒸汽阀门开度，巡检仪采集的烘箱内实际温度，并显示到人机界面。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明的基于分离膜装备的电气控制系统实现水处理膜设备从放料、牵引、涂布、水槽、烘箱、收牵、收料实现微张力控制，解决了pe/pp膜作为涂布基材容易拉伸的问题；涂布间隙自动调节，提高了涂布厚度的精度，提高设备自动化程度，降低人员成本。多款plc协作分工控制设备不同部分，使得庞大控制系统被分割成个多个部分，提高和优化了plc系统资源配置。使用成本更低的pp、pe材料作为基材，降低产品生产产品成本，提高产品质量，提高设备生产效率。

技术特征：

1.基于分离膜装备的电气控制系统，其特征在于，包括微张力控制系统、涂布间隙控制系统、烘箱控制系统、人机界面和plc控制系统；

2.根据权利要求1所述的基于分离膜装备的电气控制系统，其特征在于，所述张力传感器通过张力放大器以4-20ma模拟量连通plc，plc通过pid模糊控制算法控制伺服系统。

3.根据权利要求1所述的基于分离膜装备的电气控制系统，其特征在于，所述伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器和伺服编码器，plc连接伺服驱动器，伺服驱动器连接伺服电机，伺服电机驱动主动轴，主动轴带动料膜，料膜附在张力辊上检测张力，张力辊两边张力传感器检测张力，伺服电机还连接伺服编码器，伺服编码器连接伺服驱动器。

4.根据权利要求3所述的基于分离膜装备的电气控制系统，其特征在于，所述伺服驱动器为西门子v90系列型号，伺服电机为1fl6系列，伺服编码器为1fl6系列型号伺服电机自带20位多圈绝对值的编码器。

5.根据权利要求3所述的基于分离膜装备的电气控制系统，其特征在于，所述伺服系统通过profinet通讯协议，以太网网线连接主动轴伺服驱动器、导辊伺服驱动器，控制主动轴电机与主机速度同步并保证设备从放料到收料的各处料膜的张力，具体为：

6.根据权利要求1所述的基于分离膜装备的电气控制系统，其特征在于，所述涂布间隙控制系统中位移传感器为松下0.3um精度的位移传感器，驱动系统包括步进电机驱动器和步进电机，plc连接步进电机驱动器，步进电机驱动器连接步进电机，步进电机连接涂布头，涂布头移动带动位移传感器的探头上下移动，传感器反馈移动检测涂布间隙，通过高波特率的rs485通讯传输给plc，通过步进电机作为执行器，实现了涂布间隙精确自动调节。

7.根据权利要求1所述的基于分离膜装备的电气控制系统，其特征在于，所述烘箱控制系统使用rs485通讯控制进风风机和排风风机风速，通过进风风机和排风风机一定的速度关系，达到烘箱需要的一定的负压状态，热电偶检测温度传送给温控表，温控表通过rs485通讯将温度传送给plc，plc通过模拟量输出4-20ma模拟量信号，控制蒸汽阀门开度，巡检仪采集的烘箱内实际温度，并显示到人机界面。

技术总结
本发明公开了基于分离膜装备的电气控制系统，包括微张力控制系统、涂布间隙控制系统、烘箱控制系统、人机界面和PLC控制系统；涂布间隙自动调节，提高了涂布厚度的精度，提高设备自动化程度，降低人员成本。多款PLC协作分工控制设备不同部分，使得庞大控制系统被分割成个多个部分，提高和优化了PLC系统资源配置。使用成本更低的PP、PE材料作为基材，降低产品生产产品成本，提高产品质量，提高设备生产效率。

技术研发人员：王升,常峻,高云升,任浩,张乐,王弘煜,刘善慧,伊春海
受保护的技术使用者：西安航天华阳机电装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15