聚丙烯發泡生產線的控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚丙烯發泡生產控制領域，具體涉及一種超臨界0)2聚丙烯發泡生產線的控制系統。
【背景技術】
[0002]聚丙烯發泡材料具有良好的撓曲性、耐沖擊、耐高溫，且產品可降解，近年來已逐漸作為PE、PVC、PS的替代材料被廣泛應用。超臨界CO2無毒、無氣味、不燃不爆，且在聚合物中能夠較好的溶解，是進行聚丙烯發泡的理想氣體。如圖1所示，目前利用超臨界CO2生產聚丙烯發泡材料，整條生產線包括料斗、超臨界0)2注入裝置、擠出機(包括一階擠出機和二階擠出機)、機頭模具、輔助機械等部分，涉及到的工藝流程依次為投料、注入氣體、剪切混合、擠出、成型等步驟。現有技術中，多采用分離儀表對上述過程進行單獨控制，無法對進料量、螺桿轉速、擠出機的工作溫度和壓力進行協調，而獲得較好的發泡效果依賴于生產過程中對物料量、螺桿轉速、溫度、壓力等參數的協調，單獨控制無法達到需要的精度，從而導致發泡效果差，直接影響產品質量。此外，采用分離儀表對系統進行控制，需要利用人工對生產過程中的各個監測量進行讀取并依靠讀取的物理量進行下一步操作，無法對整個系統的工作狀態進行實時監控，并在監測量發生變化時進行快速響應，從而導致生產效率低下。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種超臨界CO2聚丙烯發泡生產線的控制系統，以解決現有技術中存在的聚丙烯發泡生產線控制精度低且生產效率不高的問題。
[0004]本發明為了實現上述目的，采用的技術方案為:
[0005]一種超臨界0)2聚丙烯發泡生產線的控制系統，包括監控中心、主機控制系統以及輔機控制系統；監控中心發送控制指令至主機控制系統和輔機控制系統并接收主機控制系統和輔機控制系統發送回的采集數據。所述監控中心為設置有人機交互界面的上位機，監控中心通過以太網與主機控制系統和輔機控制系統相連。
[0006]所述主機控制系統包括第一 PLC控制器，以及與第一 PLC控制器相連的多個電磁閥門、多個壓力傳感器、多個矢量式計量料斗和重力傳感器、伺服控制器、溫度控制模塊、流變儀。
[0007]進一步的，所述電磁閥門為三個，分別用于控制超臨界CO2注入口的注入流量、二階擠出機機頭的開關和二階擠出機螺桿芯部循環冷卻水栗/油栗的開關。
[0008]進一步的，所述壓力傳感器為兩個，分別用于對超臨界0)2注入口和二階擠出機機頭處的壓力進行采集并反饋至第一 PLC控制器。
[0009]進一步的，所述重力傳感器至少為兩臺，分別設置于至少為兩臺的矢量式計量料斗上，通過測量料斗重量減少量，對原料和助劑進行稱重。
[0010]進一步的，所述伺服控制器分別連接至第一電機和第二電機，用于對一階擠出機和二階擠出機的螺桿轉速進行控制。
[0011]進一步的，所述溫度控制模塊為高精度PID溫度控制器，由依次連接的測溫探頭、溫度電壓轉換電路、A/D電路、處理器、D/A電路、壓控電流源以及熱電偶組成，用于對一階擠出機和二階擠出機的溫度進行控制。所述溫度控制模塊可控制26個溫度控制區間，由測溫探頭對溫度控制區間的溫度進行采集，通過溫度電壓轉換電路將溫度信號轉換為電壓信號，再通過A/D電路將電壓信號轉換為數字信號輸送給處理器，處理器內設置有溫度控制區間的正常工作溫度范圍，當采集到的溫度控制區間的溫度不在工作溫度范圍內時，處理器通過D/A電路、壓控電流源控制熱電偶工作，并作用于溫度控制區間，使溫度控制區間的溫度恢復正常工作溫度范圍內。
[0012]進一步的，所述流變儀用于對一階擠出機內超臨界CO2與聚丙烯的溶解度進行在線測試并將測得的溶解度反饋至第一 PLC控制器。第一 PLC控制器基于流變儀測得的溶解度輸出控制信號至超臨界CO2注入口的電磁閥門，通過控制電磁閥門的大小調節超臨界CO 2的注入量。
[0013]所述輔機控制系統包括第二 PLC控制器，以及與第二 PLC控制器相連的激光測厚儀、口模間隙自動調節機頭、多個變頻器和激光測徑儀。
[0014]進一步的，所述激光測厚儀用于檢測機頭模具擠出的發泡材料的厚度并將檢測到的厚度反饋至第二 PLC控制器；第二 PLC控制器基于激光測厚儀測得的發泡材料的厚度輸出控制信號至口模間隙自動調節機頭，對口模間隙進行調整。
[0015]進一步的，所述變頻器至少為兩個，用于控制發泡材料的牽引和壓延；所述激光測徑儀用于對牽引、壓延后的發泡材料進行定長切割。
[0016]本發明的有益技術效果為:本發明提供的一種超臨界0)2聚丙烯發泡生產線的控制系統，通過監控中心、主機控制系統和輔機控制系統對超臨界0)2聚丙烯發泡生產線中的壓力、溫度、螺桿轉速、物料量等數值進行實時的監控和調節，實現了各個參數的協調控制，有效提高了超臨界0)2聚丙烯發泡生產線的控制精度和生產效率。
【附圖說明】
[0017]圖1是【背景技術】中利用超臨界0)2生產聚丙烯發泡材料生產線的結構示意圖。
[0018]圖2是本發明實施例提供的超臨界CO2聚丙烯發泡生產線的控制系統的結構示意圖。
[0019]圖3是本發明實施例提供的主機控制系統的結構示意圖。
[0020]圖4是本發明實施例提供的溫度控制模塊的結構示意圖。
[0021]圖5是本發明實施例提供的輔機控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，不能理解為對本發明具體保護范圍的限定。
[0023]如附圖2所示，本實施例所提供的一種超臨界CO2聚丙烯發泡生產線的控制系統，包括監控中心、主機控制系統以及輔機控制系統；監控中心發送控制指令至主機控制系統和輔機控制系統并接收主機控制系統和輔機控制系統發送回的采集數據。所述監控中心為設置有人機交互界面的上位機，監控中心通過以太網與主機控制系統和輔機控制系統相連，用于將采集到的生產線中的各個數據實時呈現給技術人員，同時實現技術人員對生產線各個環節的主動控制。
[0024]如附圖3所示，所述主機控制系統包括第一 PLC控制器，以及與第一 PLC控制器相連的多個電磁閥門、多個壓力傳感器、多個矢量式計量料斗和重力傳感器、伺服控制器、溫度控制模塊、流變儀。
[0025]本實施例中，所述電磁閥門為三個，分別用于控制超臨界CO2注入口的注入流量、二階擠出機機頭的開關和二階擠出機螺桿芯部循環冷卻水栗/油栗的開關。其中，超臨界CO2注入口的電磁閥門為電控微調閥，從關閉到開啟能連續細微的調節超臨界CO 2的注入流量，以實現精確控制。料斗投料口的電磁閥門和二階擠出機機頭的電磁閥門協調工作，基于動態流量平衡原理，通過控制料斗的投料量和二階擠出機機頭的擠出發泡材料量，對擠出機內壓力波動進行控制。此外，二階擠出機螺桿芯部循環冷卻水栗/油栗的電磁閥門通過控制二階擠出機螺桿芯部循環冷卻水栗/油栗的開關，實現對二階擠出機的溫度控制，使得低溫擠出得以實現。
[0026]所述壓力傳感器為兩個，分別用于對超臨界CO2注入口和二階擠出機機頭處的壓力進行采集并反饋至第一 PLC控制器。對超臨界0)2注入口和二階擠出機機頭處的壓力進行采集的目的是為了對一階擠出機和二階擠出機的壓力進行監測，與控制超臨界CO2注入口的注入流量、料斗的投料量、二階擠出機機頭的開關的電磁閥門構成閉環系統，從而實現對一階擠出機和二階擠出機內的壓力的監測和控制。
[0027]所述重力傳感器至少為兩臺，分別設置于至少為兩臺的矢量式計量料斗上。本實施例中，矢量式計量料斗為三個，分別用于投放A原料、B原料以及助劑，對應的重力傳感器有三臺，分別設置于三個矢量式計量料斗下，通過測量矢量式計量料斗重量減少量，對A原料、B原料和助劑的投放量進行稱重。本實施例中，A原料為聚丙烯，B原料以及助劑根據生產的需要選擇種類添加。
[0028]所述伺服控制器分別連接至第一電機和第二電機，用于對一階擠出機和二階擠出機的螺桿轉速進行控制，使一階擠出機和二階擠出機的螺桿轉速恒定在土 I轉偏差，從很大程度上避免了螺桿轉速對擠出機內溫度和壓力的影響，使擠出機的工作性能更加穩定。
[0029]如附圖4所示，所述溫度控制模塊為高精度PID溫度控制器，由依次連接的測溫探頭、溫度電壓轉換電路、A/D電路、處理器、D/A電路、壓控電流源以及熱電偶組成，用于對一階擠出機和二階擠出機的溫度進行控制。所述溫度控制模塊可控制26個溫度控制區間，由測溫探頭對溫度控制區間的溫度進行采集，通過溫度電壓轉換電路將溫度信號轉換為電壓信號，再通過A/D電路將電壓信號轉換為數字信號輸送給處理器，處理器內設置有溫度控制區間的正常工作溫度，當采集到的溫度控制區間的溫度不在工作溫度內、時，處理器通過D/A電路、壓控電流源控制熱電偶工作，并作用于溫度控制區間，使溫度控制區間的溫度恢復正常工作溫度。該溫度控制模塊基于PID溫度控制原理，對溫度控制區間的溫度進行全面監測和高精度控制。本實施例中所述的溫度控制區間，是將一階