一、EPE珍珠棉發泡機工作原理
EPE珍珠棉發泡機是用于生產EPE珍珠棉片材的專用設備。它將DPE樹脂融化后混以丁烷、滑石粉、抗收縮劑等其它添加劑,通過擠出機構擠出,并在模頭和模唇部分發泡,最后經過風圈、定型圈冷卻、延展為固定尺寸的珍珠棉片材,最后產品由收取輥卷取。
EPE珍珠棉發泡機主要有以下幾部分組成:
1、進料段:進料段兩端分別與機筒和減速箱連接,原料由此部分送入擠出機。包括料斗,螺桿,機筒,擠出機主電動機等部分,交流電機通過減速箱與主機螺桿連接。
2、塑化加熱段:此部分裝置了大功率加熱圈,將將DPE樹脂顆粒融化,并通過螺桿將融化后的樹脂向前推進。
3、成型加熱段:此部分裝置了加熱機構及冷卻裝置,將塑化的原料逐漸降溫,直至通過螺桿將原料擠出,此外還包括丁烷泵和抗縮劑泵(甘油脂部分),抗縮劑泵以10~15Mpa(100~150mm/cm2)的壓力將抗縮劑加熱后送進機筒。丁烷泵和抗縮劑泵的進料部位設有單向閥,使原料不致反向倒流,以確保生產安全。
4、模頭部分:融化了的原料從此部分擠出。原料一經過模唇就開始發泡。EPE珍珠棉片材的厚度取決于模唇和牽引速度。
5、定型鼓:EPE珍珠棉片材的寬度由此部分決定,通過風機在在此部分提供冷卻空氣。
6、牽引輥:由定型鼓延展開的片材進入此部分牽引,此時牽引速度應保持均衡,以保證片材質量。牽引輥裝有變頻調速的電動機,以便調整牽引速度。
7、轉位式收料輥:此部分裝有可定片材長度的計米器,當第一輥收卷長度達到設定要求時,可轉180°第二輥開始收卷片材。
EPE發泡機工作流程如下:在機械準備就緒后,第一步是升溫,脈寬調節加熱環到最大功率功率輸出,使料筒升溫到設定溫度,同時,給甘油脂鍋加熱到設定溫度;第二步,開喂料電機,設定在低轉速,同時按配方加注丁烷和甘油;第三步,降溫,打開第二段料筒冷卻水電動調節閥,使第二段料筒冷卻到設定溫度;第四步,調節模頭開度及甘油脂量;第五步,生產,開主動牽引裝置和收料機構,開始發泡生產;第六步,停加熱系統、主電機、丁烷泵和甘油脂泵;第七步,停牽引系統和收料系統。
二、EPE珍珠棉發泡機控制系統解決方案
系統架構圖

系統設置主/從兩個觸摸式人機界面,主界面安裝在主控柜之門面上,從界面安裝在收料機構之機旁操作臺上。主從界面能夠完成相同的工作,包括控制設置和參數設置。從機的數據來源于主機,當從機出現問故障時,主機可完全接替從機的工作。這樣的設計是由于珍珠棉生產線一般較長,方面操作工人在兩端就地操作,不需要走來走去。如果為了節省成本,可以考慮只用一個人機界面。
主電機采用變頻控制,其速度可以在主/從觸摸屏人機界面上設置。速度可多級調節,開機調試時低速運行,正常生產時高速運行,其速度的變化直接關聯到牽引機構和收料機構。
加熱環由可控硅控制,其觸發由PLC熱電偶模塊的PWM輸出點控制,溫度更加穩定平滑。
索引電機采用變頻控制,其速度可以在主/從觸摸屏人機界面上設置,可以和主電機按比例同步聯動。收料機構以力矩電機為動力,電機的運行速度由力矩電機控制器控制,速度參數的給定來自于PLC模擬量輸出點(4~20mA標準信號),在主/從人機界面上可以實時設定力矩電機的運行速度。
三、系統功能描述
1.自動控制功能
PLC按照自動控制所設置的流程,實現順序開關機。
加熱段:PLC根據設定溫度,自動調節可控硅的輸出脈寬,使料筒的溫度波動小于1℃。
冷卻段:PLC根據設定溫度,自動調節冷卻水閥開度,水閥開度采用PID控制,使冷卻均勻平滑,響應速度快,料筒溫度波動小于1℃。
設備變頻聯動:所有速度與喂料電機按比例同步關聯,速度參數可以存取。
供電電纜、信號電纜通過電纜保護管和防爆撓性連接管與現場安裝的儀表和自控設備進行連接。
2.顯示及提示功能
能實時顯示各電機的運行狀態,電磁閥的開閉狀態,顯示料筒中各檢測點的當前溫度等設備參數。主要設備累計運行時間,變頻電機的實際轉速及設定轉速,變頻器的運行狀態以及自動累計產量。
自動運行狀態下,能通過蜂鳴器提示操作人員的生產,例如當系統加溫完畢,蜂鳴器發出提示,操作人員準備出料。當收料卷筒累計到設定圈數或長度時,蜂鳴器發聲,提示操作人員準備換卷等。
當故障出現時,系統能夠發出聲光報警,并顯示故障內容,指導操作者迅速排除故障。
操作員可通過故障記錄表查閱兩個月以上故障記錄。故障內容包括:溫度參數過高,電機故障,變頻器故障等等。
3.HMI操作功能
能在觸摸屏上手動控制電機、電磁閥等執行機構的動作;能在觸摸屏上設置變頻電機的轉速,設定每卷成品的長度或圈數,以及設定各加溫點的溫度參數。
4.其它
系統可以保存不同材料的配方與每種材料各種規格所對應的控制參數,這樣,可以使生產廠家大大節約在更換材料和規格品種的調試時間。
生產廠家可通過設置日期或產量來強制停機(即到某一產量或到某一時間時,系統自動停止生產,只有輸入廠家給定的密碼后,用戶才能重新使用機器)。
具有程序保護功能,只有授權人員才能修改程序;對于某些重要數據,只有擁有密碼的授權人員才能修改。
德維森公司將根據各類儀表、設備、控制系統的技術要求向用戶相關技術人員提供培訓。培訓的目的是使安裝、操作維修人員掌握所本控制系統的原理、技術特性、操作使用方法、程序編制(需要時)方法、維護維修、調試、運行等。
四、V80發泡機控制系統方案的優點
采用V80可編程控制器,除了完成正常的生產控制外,還對EPE發泡的常規控制系統進行了優化改進:
將原來的繼電控制,提升為具有國際先進水平的自動控制系統。由此,EPE機器檔次將得到大幅度提高,并為實施制造信息化提供了平臺。
將原控制系統中使用的溫度控制器提升為由V80控制系統中溫度控制模塊進行塑化與成型部分的控制。提高了溫度控制的精度,配合改進后的冷卻系統,可實現自動溫度調節,使操作變得更簡單容易,并由此降低了客戶的人工成本。
原系統中冷卻水噴灑量由操作人員憑經驗手動調節,由于影響該溫度參數的因素過多,對操作人員工作經驗要求較高,系統操作復雜。改進后,PLC根據設定溫度,自動調節冷卻水閥開度。水閥開度采用PID控制,使冷卻過程更加均勻,響應速度快,料筒溫度波動小于1℃。
功能強大的人機界面,具有配方保存和下載能力,人機界面采用人性化設計,操作簡單明了,使操作人員在經過簡單的培訓后,就能輕松使用設備。
目前世界上主要的發泡機均采用傳統的手動和儀表控制,總體上處于手動和半自動狀態。采用V80 PLC控制系統后,設備的自動化程序將大大提高,無論從控制精度、操作界面、數據保存和處理等各個方面來看,自動化水平均處于同類機械世界領先地位。