标题 | 高效含浸机的控制系统设计和实现论文 |
范文 | 高效含浸机的控制系统设计和实现论文 本文主要论述了设备自动化控制系统的设计、开发和实现过程,并描述控制系统中各个子系统的组成和工作原理。设计的主要目的是设计出具有自动监控和操作、封闭式液体循环、保温、自动脱液以及能循环加压控制系统。 1智能化控制流程 设备操作人员只需在开始对设备进行简单的数据调用(预先设定),点击运行,系统便能根据设定的参数,完成整个含浸。 2控制系统的组成 该设备的控制系统,主要由5个子系统组成,如图2所示。每个子系统均为独立的闭环控制系统,通过主系统的触发,完成相应的操作后,发送反馈信号给主系统。每个子系统的反馈信号都包含有完成信号、状态信号、报警信号等。 2.1压力控制系统 由于含浸前和入液后,含浸的缸体必须处在负压状态,而含浸过程必须处在高压状态,以达到电解液高效渗透入铝箔纸中。因此压力控制系统必须实时监控缸体压力,并根据压力传感器的反馈信号作相应的输出响应。压力控制系统主要监控主缸的压力,主要由主缸(耐压缸)、压力传感器、真空泵和流量泵组成,主缸内的压力传感器作为输入反馈信号、连接主缸的真空泵作为负压输出源、连接主缸的流量泵作为正压力输出源(正负输出是相对当地的大气压力),组成了闭环控制系统。系统选件方面,由于压力控制的范围,负压要求要达到100Pa,而缸体的体积约为150L,考虑到抽真空效率,选用流量为28L/s的真空泵,并设计一个体积约为130L真空存储缸体,以便让主缸体更快达到需要的真空度;而正压要求达到1.2MPa,最高压力不能超过1.6MPa,选用流量为1.6L/h的流量泵,作为正压的加压源,并设有爆破片,防止因压力过大发生事故。反馈信号方面,采用一个压力传感器检测缸体压力,压力传感器能把压力值转化成电压值输出,再由PLC的模拟量模块进行采集,最后PLC根据采集回来的数据作相应的输出响应,由于缸体的压力一般呈现线形变化,这样,PLC便能实时监控压力传感器反馈回来的数据,根据反馈回来的数据的变化趋势,就能判断缸体内的各种状况(如是否漏气、输出是否正常等)。并依据这些数据作出相应的输出及提示。选用压力传感器方面,通过以下计算得出压力传感器的最小分辨率。其中压力传感器反馈的电压信号输出为2~4V值,而压力传感器最大的检测范围是0~2MPa。 2.2加热及保温系统 在含浸过程中,若电解液处在一定高温(约65℃左右),能提高电解液的渗透效果和速度。所以,必须设计一个加热及保温系统,来确保电解液的温度保持在设定温度上。该系统的硬件主要由发热棒、热电偶、传热油及保温层组成。由于不能对电解液直接加热,所以必须采用隔离加热的方式,发热棒对传热油进行加热,传热油作为传热介质,对缸体的电解液导热,达到加热及保温效果。控制方面,主要采用PLC的温控模块立缸体内的温度进行控制,发热棒作为加热源、热电偶作为反馈信号,由PLC实现闭环PID控制,能精确控制传热油的温度,从而使电解液的温度可控;并在缸体外加上隔热棉保温,使电解液的温度不易下降,起到节能环保作用。 2.3电解液循环系统 主要由主缸、储液缸、辅佐缸及控制阀门组成。由于含浸过程要经过多次换液,所以本系统能在封闭的环境下,使电解液在3个缸体之间循环或导出。这不但能节约电解液的`用量,还能防止电解液在空气中挥发导致的环境污染。含浸后的电解液经过过滤导出,能再次用于含浸生产,这样做就直接降低生产成本和提高电解液的使用效率,同样有助于减少对环境的污染;而且在循环过程中,能按工艺要求在任意的循环点返回,如此可让循环多样化,不但能提高含浸质量,还能提高含浸效率。 2.4脱液系统 主要由脱液筛网、密封圈、变频器及电机组成,通过PLC的PWM输出,控制变频器的输出频率,从而控制电机转速。由于含浸后的电解液需要经过晾干,如果在含浸后直接取出晾干,由于元件会残留大量的电解液,不但晾干时间长,而且电解液在空气中挥发对周围环境造成污染,所以,在取出晾干前,直接在主缸内的筛网脱液。通过采用变频电机以多段速度带动晒网旋转,在离心力的作用,可以把残留在元件上的电解液基本除去,多段速度控制可使在旋转过程中的元件所受到的冲击惯性最少,避免元件的损伤,还有助于残留液体较好地清除,然后再取出进一步晾干,这样就大大减少了晾干的时间,而且脱液过程中被甩出来的电解液能通过主缸回收,进一步减少电解液的损耗和对环境的污染。 3结论 智能化高效含浸机解决传统人手操作含浸问题,提高含浸效率和含浸质量,由于使用了脱液和液体循环系统,从而减少了电解液的用量,节约成本及减少对人体伤害和环境的污染。在设计过程中,较难点为如何准确控制缸体压力以及当加正压时的安全性等。通过对电气件的筛选和对控制系统的优化,实现缸体压力的准确控制。 |
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