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| 自動灌裝機工藝設(shè)備概述 | 2021-03-15 |
| 目前，我國大多數(shù)涂料廠仍采用傳統(tǒng)的手工灌裝，膠水的質(zhì)量主要由工人的操作技術(shù)來保證。隨著市場競爭的加劇，對油漆生產(chǎn)線效率的要求越來越高，手工制膠已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要。自動灌裝機引入的制膠油墨控制，用于配合油漆生產(chǎn)線，可以實現(xiàn)制膠、送膠和涂膠過程的全自動控制。由于涂層按照預(yù)設(shè)的原料配比和工序準(zhǔn)備膠水，可以避免人工操作失誤可能導(dǎo)致的膠水質(zhì)量不穩(wěn)定，保證紙箱粘合的剝離強度。此外，自動灌裝的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手工制膠，可以滿足高速生產(chǎn)線的工藝要求。 1工藝設(shè)備及工藝概述 1.1主要工藝設(shè)備 灌裝生產(chǎn)線的主要工藝設(shè)備由儲罐(包括淀粉、堿液和樹脂三罐)、轉(zhuǎn)移罐(包括硼砂、堿液和樹脂三罐及其共用稱重裝置)、配液罐主罐及其稱重裝置、四個成品罐及其稱重裝置組成。 灌裝生產(chǎn)線設(shè)有 (碳鋼計量罐、反應(yīng)罐體)、攪拌裝置、堿液儲罐和兩臺堿液泵。堿液輸送和分配罐及管道均由不銹鋼制成。片狀堿轉(zhuǎn)化為液堿后，儲存在堿溶液制備罐的測量罐中。堿液輸送罐的液位可由PCC自動控制。當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定的下，堿液泵將自動開始從堿液儲存罐供應(yīng)。淀粉儲罐是碳鋼樹脂計量罐、反應(yīng)罐、螺旋稱重、振動給料機和高低料位。反應(yīng)罐計量罐主罐配有蒸汽加熱裝置和自動溫控，配有溫度檢測元件、二級溫度計和蒸汽切斷閥，用PCC控制溫度。 每個點膠罐的計量罐都裝有液位檢測和混合稱重裝置。每臺反應(yīng)釜計量箱的膠水重量可以在制膠室的觸摸屏上實時顯示和監(jiān)控。 自動灌裝生產(chǎn)線的主要工藝設(shè)備及布置 1.2工藝流程概述 首先，輸送潤滑油計量罐的灌裝罐由硼砂、樹脂和堿液的儲存反應(yīng)器進料:三個輸送計量罐攪拌罐均固定在由三個稱重模塊支撐的框架上，它們共用一個稱重裝置。在常溫下，樹脂和堿液都是液體，它們的輸送灌裝罐裝有和的浮球。次只加入樹脂，當(dāng)液位達到高位浮球位置時，停止進料。此時，轉(zhuǎn)移添加劑計量箱的液體分配箱的稱重儀表顯示的重量是樹脂的重量，也是其值。第二次只加入堿液，當(dāng)液位達到高位浮球位置時，停止進料。此時，儀表顯示的重量減去次添加的樹脂重量即為堿液重量。將此計算值保存為堿液的當(dāng)前重量。硼砂是固體。硼砂被手動添加到硼砂轉(zhuǎn)移油脂填充罐中，但也以同樣的方式進行測量。淀粉攪拌罐內(nèi)設(shè)有防爆電子秤和高低料位振動器。當(dāng)達到高料位時，淀粉不能添加到液體灌裝機計量罐的液體分配罐中，低料位信號指示添加了淀粉。振動器的功能是疏松和分散淀粉，防止淀粉橋接。Wh生產(chǎn)膠水時，主要加入硼砂、樹脂和堿液，除了在溶劑配制罐主罐中先后幾次加入一定比例的清水和淀粉作為基料。這三種餡料都是單獨添加的。如果當(dāng)前添加堿液，轉(zhuǎn)移填充罐的重量將變小。該差值是注入計量罐液體分配罐主罐的堿液重量。轉(zhuǎn)移罐中堿液的當(dāng)前重量是初始重量減去注入主罐中堿液的重量。將該值保存為當(dāng)前堿液重量。另外兩種材料也以相同的方式添加到填充罐計量罐主罐中。 事實上，每條油漆生產(chǎn)線只需要一種膠水來填充，不同的油漆生產(chǎn)線對應(yīng)的填充也是不同的。目前，涂膠設(shè)備配有四個計量罐配料罐(帶蒸汽加熱裝置)。每輛叉車成品分配罐計量罐中膠水的填充是不同的。四個計量罐配料罐分別位于不同的油漆生產(chǎn)線旁邊，通過管道與主計量罐配料罐連接。液體灌裝機通過氣泵將加熱后的膠水從主罐吸入成品液體灌裝機相應(yīng)的計量罐配料罐。配有自動灌裝校正功能。灌裝時，可通過屏幕監(jiān)控灌裝過程中的偏差，并根據(jù)灌裝比例自動修正以下灌裝比例，確保灌裝精度。可以實現(xiàn)與用戶生產(chǎn)管理鋼瓶秤的數(shù)據(jù)通信，通過參數(shù)設(shè)置，根據(jù)需要生產(chǎn)的訂單情況自動確定膠水的產(chǎn)量，減少膠水的浪費；灌裝初始輸入后，當(dāng)用戶需要調(diào)整灌裝時，不需要計算物料的變化，只有叉車直接輸入膠水的變化結(jié)果，程序可以自動修改灌裝。配有自動吹膠功能，在每個點膠罐中的膠水送出后，自動吹膠并復(fù)位鋼瓶秤，避免膠管堵塞。 2組成和配置 2.1電子秤的組成 灌裝控制以貝加爾的BR 2003系列PCC為核心，采用觸摸屏作為人機界面，結(jié)合了梅捷利-托萊多的PANTHER稱重儀、計量罐主罐溫度控制儀、加水控制和淀粉輸送控制裝置等。此外，鋼瓶秤還配備了一些泵、切斷閥、液位和稱重模塊。稱重裝置采用兩套梅特勒-托利多多桶多物料灌裝稱重儀器(panther 2000 T600型，稱重范圍5-10000千克，分?jǐn)?shù)值0.005-10)，一套用于灌裝罐計量罐主罐，一套用于轉(zhuǎn)移罐。每個衡器由3個稱重模塊和一個具有邏輯控制功能的二級衡器(包括防爆電子秤/稱重模塊電源)組成。自動灌裝具有精度高、可靠性好、物料搬運能力專業(yè)、人機界面友好的特點，對提高生產(chǎn)效率具有重要作用。梅特勒-托利多的控制方案采用的總線技術(shù)?，F(xiàn)場總線(Profibus)、RS232、RS485或MODBUS-Plus)等現(xiàn)場總線可以方便地實現(xiàn)與相關(guān)PLC(或PCC)料斗秤稱重鋼瓶秤的高速數(shù)據(jù)通信。該自動稱重灌裝機實時性強、可靠性高、配置靈活，能夠方便地滿足各種用戶對稱重灌裝的需求。 3.1自動灌裝機的工作模式 自動灌裝機配有手動和自動工作模式，可以在生產(chǎn)前預(yù)設(shè)，也可以在生產(chǎn)過程中根據(jù)需要相互切換。每罐膠水用叉車運輸后，自動吹膠。鋼瓶秤的高度自動化設(shè)計可以實現(xiàn)制膠和使用過程的全自動控制。從膠水需求、灌裝參數(shù)、準(zhǔn)備到運輸?shù)恼麄€過程都由PCC控制，不需要特殊人員操作。 3.2自動灌裝機的主要功能和特點 自動灌裝機主要功能有多次灌裝存儲、自動選擇灌裝、參數(shù)設(shè)置、各種成本報告、稱重灌裝控制、自動輸膠控制等。同時配有自動灌裝校正功能。加料時，可通過操作屏幕監(jiān)控加料過程中的偏差，并可通過改變加料比例自動修正后續(xù)加料比例，從而保證加料的準(zhǔn)確性。 自動灌裝還可以實現(xiàn)與客戶生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)通信。通過數(shù)據(jù)交換，根據(jù)待生產(chǎn)的紙制品訂單自動確定膠水生產(chǎn)量，減少膠水浪費。初始灌裝輸入后，如果客戶確實需要調(diào)整灌裝量，并且不需要重新計算物料的變化，程序可以通過直接輸入膠水的變化結(jié)果來自動修改灌裝量。 外部通用串行總線存儲設(shè)備完整記錄了幾個重要工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。 3.3稱重灌裝的工作原理 稱重灌裝單元是自動灌膠控制的核心部分。灌裝控制決定了制膠質(zhì)量和生產(chǎn)效率。自動灌裝采用梅特勒-托利多兩套電子稱重裝置，其二次稱重儀表與PCC電動叉車相結(jié)合，實現(xiàn)對所有物料的稱重、灌裝和灌裝的控制，從而更準(zhǔn)確地控制整個灌裝過程，保證了灌膠的準(zhǔn)確實施。 考慮到PCC的處理器與各稱重儀表站之間的數(shù)據(jù)通信采用相對低速的RS485串行通信方式，如果允許PCC對稱重值進行數(shù)字濾波，則在每個程序掃描周期內(nèi)，必須對每個PANTHER稱重終端連續(xù)進行多次數(shù)據(jù)采集，這需要很長時間，可能會影響稱重值數(shù)字濾波的精度，直接影響稱重結(jié)果。因此，PANTHER稱重終端被安排承擔(dān)鋼瓶秤設(shè)計中稱重值的數(shù)字濾波任務(wù)，其的TraxDSPTM數(shù)字濾波功能也能夠完成這項任務(wù)。在每個掃描周期中，PCC只需收集通過RS485總線網(wǎng)絡(luò)從PANTHER終端數(shù)字過濾的單個重量數(shù)據(jù)，并進行后續(xù)處理(見流程圖4和圖5)。 (1)稱取物料并注入轉(zhuǎn)移反應(yīng)罐中，灌裝膠水 硼砂、樹脂和堿液轉(zhuǎn)移反應(yīng)罐的測量罐體積小。由于稱重過程中需要被固定在由三個稱重模塊支撐的桌子上，共用一套稱重儀器。入口管和出口管都通過金屬軟管連接，以避免額外的應(yīng)力影響稱重精度。 梅特勒-托利多三個稱重防爆電子秤/稱重模塊的測量范圍均為1000千克，精度為0.05%，稱重鋼瓶秤的綜合精度為0.5%。防爆電子秤/稱重模塊的重量輸出信號并聯(lián)(0~40mA)后，傳輸?shù)絇ANTHER工業(yè)稱重終端(二次儀表)。終端中的高精度穩(wěn)定電源作為上述防爆電子秤/稱重模塊的橋式電源。PCC可以通過RS485總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信設(shè)置和采集稱重和灌裝參數(shù)。定量液體灌裝機的PCC還通過數(shù)字量輸入和輸出觸點控制各智能叉車進料泵的開啟和關(guān)閉、進料器的啟動/停止以及進料電磁閥。PANTHER采用delta-sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字處理技術(shù)，為工業(yè)稱重要求提供多種應(yīng)用模式:稱重顯示、稱重檢查、分揀、定值控制等。PANTHER稱重終端的TraxDSPTM數(shù)字濾波技術(shù)可以獲得實時穩(wěn)定的重量值。即使運動設(shè)備連接到連接的秤體上，也可以通過調(diào)整稱重終端的參數(shù)來獲得實際重量數(shù)據(jù)。PANTHER稱重te轉(zhuǎn)運站稱重灌裝控制單元的簡化原理 根據(jù)預(yù)先輸入的配膠量進行灌裝，在PCC的控制下，將樹脂、堿液和硼砂從儲存反應(yīng)罐依次加入到轉(zhuǎn)移反應(yīng)罐中，根據(jù)工藝要求將樹脂、堿液和硼砂從轉(zhuǎn)移反應(yīng)罐分別加入到反應(yīng)罐計量罐的主罐中；三種物料的實際灌裝重量值是通過多次稱重和計算得到的。材料和膠水的稱重和填充程序分別顯示，這兩個圖中的邏輯是連續(xù)的。配液罐計量罐手動/自動模式選擇(第三次進料)完成了嗎？啟動硼砂進料器自動進料手動制膠程序(手動操作略)定量灌裝機N剝?nèi)渲M料值并保存(W1t)(二次進料)檢查硼砂反應(yīng)罐高位開關(guān)狀態(tài)人機界面輸入灌膠數(shù)是否達到高位？y停止硼砂進料器給PANTHER多重取樣轉(zhuǎn)移反應(yīng)器重量信號；TraxDSPTM數(shù)字濾波，得到預(yù)存的相應(yīng)樹脂、堿液和硼砂填充目標(biāo)值(次加料)，啟動樹脂加料泵；打開樹脂進料閥，啟動堿液進料泵；打開堿液加料閥，檢查樹脂計量罐反應(yīng)罐的高液位開關(guān)狀態(tài)N N是否達到高液位？關(guān)閉樹脂進料閥；多次停止樹脂進料泵PANTHER取樣，傳遞反應(yīng)罐重量信號；TraxDSPTM數(shù)字過濾器檢查堿溶液罐的高液位開關(guān)狀態(tài)PCC是否通過通信收集PANTHER稱重數(shù)據(jù)以達到高液位？關(guān)閉堿液進料閥；停止PANTHER多次采樣轉(zhuǎn)移罐的重量信號；進行TraxDSPTM數(shù)字濾波數(shù)據(jù)預(yù)處理(工作過程的尺寸轉(zhuǎn)換)，得到去皮后的液體灌裝秤轉(zhuǎn)移罐的總裝料值，并存儲(Wt2)轉(zhuǎn)移灌裝罐計量罐的總裝料值Wt2-W1t-W2tPCC通過通訊收集PATHER稱重數(shù)據(jù)PCC，通過通訊收集PATHER稱重數(shù)據(jù)PCC。數(shù)據(jù)預(yù)處理(工藝尺寸轉(zhuǎn)換)液體灌裝設(shè)備剝離獲得轉(zhuǎn)移灌裝罐的總灌裝值并保存(Wt1)獲得硼砂灌裝值并保存(W2t)數(shù)據(jù)預(yù)處理(工藝尺寸轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)移灌裝罐的總灌裝值Wt1-樹脂灌裝值W1t用于獲得堿液灌裝值并保存液體灌裝設(shè)備(W2t)。轉(zhuǎn)移灌裝罐的稱重和加料程序流程采用梅特勒-托利多的/稱重模塊和PANTHER工業(yè)稱重終端。計量罐主罐采用3個稱重模塊支撐灌裝罐主罐，其重量輸出信號并聯(lián)到輔助稱重儀表上，測量灌裝罐主罐的重量。每個防爆電子秤的量程為2000公斤，精度為0.05%，該液體灌裝設(shè)備稱重鋼瓶秤的精度為0.5%。稱重參數(shù)可以在人機界面觸摸屏上設(shè)置。成品灌裝罐稱重采用間接稱重法，因為對成品罐重量的測量精度要求不高。也就是說，壓力變送器(輸出信號4-20mA)安裝在每個填充罐底部的輸出測量管道上，滿量程對應(yīng)2000公斤，精度優(yōu)于1%。自動灌裝秤通過壓力變送器間接測量成品灌裝罐中的液位，然后根據(jù)灌裝罐的幾何尺寸和相關(guān)液體的密度計算每個計量罐的灌裝罐中的物料重量。灌裝誤差補償灌裝控制使用PCC邏輯控制每個氣動進料閥的動作。由于進料閥動作延遲和落料延遲，如果不采取相應(yīng)措施，可能會造成物料控制偏差。因此，鋼瓶秤采用灌裝誤差補償方案進行調(diào)整，可以更好地控制精度。加水控制:灌膠過程中需要的水量很大。如果要減少加料誤差，加料速度不能太快，但太慢的加料速度會影響制膠效率，因此設(shè)置了快/慢加水模式來平衡au 溫控單元配有測溫點(鉑電阻測溫元件)、蒸汽控制閥和帶RS485總線通訊接口的溫度二次稱重儀表。溫度設(shè)定范圍為10 ~ 50℃(可通過觸摸屏設(shè)定)，控制偏差在/-2℃以內(nèi)。PCC與測溫儀表通過RS485總線進行數(shù)據(jù)通信，自動灌裝機相互配合，根據(jù)預(yù)編程程序?qū)崿F(xiàn)帶死區(qū)的兩位間歇溫度自動控制。結(jié)論 自動灌裝機采用具有分時多任務(wù)處理機制的PCC和高精度稱重裝置，保證了一些快速任務(wù)的循環(huán)執(zhí)行和稱重灌裝的準(zhǔn)確性。自動化技術(shù)的應(yīng)用保證了粘合紙箱粘合質(zhì)量和剝離強度的穩(wěn)定性，降低了生產(chǎn)成本。設(shè)備投產(chǎn)后，運行正常，故障率極低。 | |
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