

摘要:反应釜配料系统实现制胶和用胶过程的全自动控制,从胶水的需求、配方参数、配制直到输送均由PCC全过程控制,无需专人操作。
目前,国内大部分瓦楞纸板生产厂家还在使用传统的人工制胶机,胶水的质量全靠工人的熟练程度来保证,随着企业竞争加剧,纸板生产线效率越来越高,人工制胶方法已越来越不能满足生产的需要。自动配料系统的制胶配料机主要用于瓦楞纸板制造生产线配套,能够实现制胶、输胶、用胶过程的全自动化控制。由于按照预先设置的原料配比和工序制备胶水,故能避免因人工操作可能造成的胶水品质的不稳定,保证纸箱粘合的剥离强度稳定的达到GB/T6544-2008国家标准要求。此外,自动化制胶配料的效率也大大高于人工制胶,可满足高速生产线的配套要求,并使我国包装工业自动化水平得到大大提高。
配料主要工艺
胶水制备配料生产线的主要工艺由反应釜称重(包括淀粉、碱液、树脂三个反应釜)、中转反应釜(包括硼砂、碱液、树脂三个反应釜及其共用的称量装置)、一个主反应釜及其称量装置和四个成品反应釜及其计量装置组成。
本胶水配料设备设有化碱自动混料机(采用碳钢反应釜体)、搅拌装置、碱液贮槽和2台碱液泵,碱液中转反应釜以及管道均采用不锈钢。片碱化成液碱后,贮存在碱液贮槽里。碱液中转反应釜的液位可以由PCC自动控制,当低于设定低限时,将自动启动碱液泵从碱液贮槽进行补给。
淀粉贮反应釜为碳钢反应釜体,配备了螺旋输送机、振动给料器,装设了高、低料位称重模块。主反应釜装备了蒸气加热装置和自动温度控制配料系统,配置有温度检测元件、二次温度仪表和蒸气切断阀,并采用PCC来控制温度。
各用胶点贮反应釜设有液位检测和搅拌装置。各胶水储反应釜的胶水重量可以在制胶房的触摸屏上实时显示和监视。
称量配料工艺流程概述
首先从硼砂、树脂以及碱液的存储反应釜往中转反应釜加料:上述三个中转反应釜都固定在一个由3个称量模块支撑的架体上,共用一套称量装置。常温下树脂和碱液均为液体,中转储反应釜都设有最高位和低位浮球。第一次只加树脂,当其液位到达高位浮球位置时停止加料,此时中转反应釜称量仪表显示的重量就是树脂的重量,也是其最大值。第二次同样也只加碱液,当其液位到达高位浮球位置时停止加料,此时仪表显示的重量减去第一次加的树脂的重量,即为碱液的重量。把这个计算出来的值保存为碱液当前重量。硼砂虽是固体,但也以同样方式加料并计量。在淀粉的储蓄反应釜中,设有高、低料位称重模块和振动器,当到达高料位时,不能再往储反应釜中加淀粉,低料位信号则提示加料。振动器的功能是把淀粉振松,振散,防止淀粉架桥。低于最低料位置时,会自动启动振动器将反应釜壁附着的淀粉振动下来。
生产胶水时往主反应釜中加硼砂、树脂和碱液。这三种配料,都是单独添加,如果当前在加碱液,中转反应釜的重量会变小,这个差值就是注入主反应釜中的碱液的重量。而中转反应釜中当前的碱液重量就是原来的重量减去注入主反应釜中的碱液的重量。保存这个值为当前的碱液重量。
其它两种物料也以同样方式加入主反应釜。其制胶工艺流程如下:
胶水配料制备生产线的工艺流程
每一条纸板生产线其实只需要一种规格配方的胶水,不同的纸板生产线所对应的配方也不一样。目前该胶水配料系统配设了4个成品反应釜(带有蒸汽加热装置),每个成品反应釜中胶水的配方都不一样,这4个反应釜分别位于不同的纸板生产线旁,与主反应釜通过管道连接,并通过空气泵把加热后的胶水从主反应釜中吸到相应的成品反应釜中。
该配料设有配方自动修正功能,当加料时,可以通过屏幕监视加料过程中的偏差,并自动根据配方的比例修正后面的加料比例,以保证配方的准确性;可以和客户的生管配料系统联系,通过参数设定,自动根据待生产的定单情况来确定制胶量,从而减少胶水的浪费;在初次输入配方后,当客户需要调整配方的时候,无需再去计算物料的变化,只需直接输入胶水的变化结果,程序即可自动修改配方;设有自动吹胶功能,当每反应釜胶水输送完毕以后自动吹胶,以避免胶管堵塞。
上料系统构成
该投料系统以的B&R2003系列PCC为核心,与称量仪表PANTHER相结合组成。该PCC配置了1块BP704(4槽底版),其CPU安装在底板的最左端,选用带24VDC电源的双宽度模块CP476,该模块上有RS232和CAN接口各一个,并有状态指示灯,同时还有4个旋入式模块的插槽,需要扩展时将旋入式模块插入到插槽中并用紧固螺丝固定。旋入式模块可以是模拟量或数字量模块,也可以是通讯扩展模块。
其中1个插槽插入IF321,配置有1个RS485/RS422接口,用于实现与1#、2#和3#仪表站的数据通讯;另1个插入AI774(4路模拟量输入模块),用于采集4个成品反应釜的胶液液位(对应于重量)数据。此外,该PCC还配置了2块DM465(16路输入和16路晶体管输出数字量混合模块)和1块DM435(8路输入和8路晶体管输出数字量混合模块)。该配料系统的操作监视人机界面(HMI)选用1台PowerPanel4PP320.1505-31彩色TFT15”触摸屏(24VDC,配置1个Ethernet10/100M、1个RS232和2个USB接口)。
制胶机的构成
称重投料机选用了两套称重仪表(型号T600,最大秤量选择5-10000kg,分度值0.005-10),主反应釜用一套,中转反应釜共用一套。每套称量仪表由计量模块3只和带有逻辑控制功能的二次仪表(含称重模块供桥电源)构成。它们具有精度高、可靠性好、专业的物料处理能力和人机界面友好等特点,对提高生产效率起着非常重要的作用。采用了先进的总线技术,可以方便地使用Profibus、RS232、RS485和MODBUS-Plus等现场总线实现与相关PLC(PCC)系统的高速数据通讯,构成实时性强、可靠性好、组态灵活,可以方便地满足各类用户对称重配料的需求。
配料工作原理及主要功能
该喂料系统设有手动和自动两种工作方式,生产前可预设,并可在生产过程中根据需要互相切换。当每反应釜胶水输送完以后,将进行自动吹胶。该配料系统高度自动化的设计,可以实现制胶和用胶过程的全自动控制,从胶水的需求、配方参数、配制直到输送均由PCC全过程控制,无需专人操作。
该喂料机具有多配方存储、自动选择配方、参数设置、多种成本报表、自动称量注料和配料控制、自动输胶控制等主要功能。
设有配方自动修正功能。当加料时,可以通过操作屏幕监视加料过程中的偏差,并自动通过改变配方的比例来修正后续的加料比例,以保证配方的准确性。
该混合机还可与客户的生产管理实现数据通讯。通过数据交换,根据拟生产的纸制品订单自动确定制胶量,以减少胶水浪费。当初次输入配方后,如客户确需调整配方,也无需重新计算物料的变化,只需直接输入胶水的改变结果,程序即可自动地去修改配方。
外接USB存储,完整地记录了多个重要工艺参数的历史数据。
自动称量配料的工作原理
自动称量配料单元是该制胶控制的核心部分,决定了胶水的配制质量和生产效率。该配料机采用了两套电子称量装置,二次仪表与PCC结合,来实现对所有物料称量注料和配料的控制,以更精确地控制整个配料过程,保证胶水配方得到准确的执行。
考虑到PCC的CPU与各仪表站之间的数据通讯采用了速率相当低的RS485串行通讯方式,如让PCC承担称量值的数字滤波,则它在每次程序扫描周期中必须对各PANTHER称量终端连续进行多次数据采集,并需花费较长的时间,这可能影响到称量值数字滤波的准确性并直接影响到称量结果。因此,在配料系统设计中安排PANTHER称量终端承担称量值数字滤波任务,独具的TraxDSPTM数字滤波专利技术也完全胜任此项任务。PCC在每一扫描周期中仅需通过RS485总线网络从PANTHER终端采集已经通过数字滤波的单个重量数据并进行后续处理。
硼砂、树脂和碱液中转反应釜的体积均不大,由于称量工艺的需要,它们被固定在一个由3个称量称重模块支撑的台面上并共用一套称量仪表。其进出料管道全部采用金属软管连接,以避免附加应。