高效含浸機的控制系統設計和實(shí)現論文
本文主要論述了設備自動(dòng)化控制系統的設計、開(kāi)發(fā)和實(shí)現過(guò)程，并描述控制系統中各個(gè)子系統的組成和工作原理。設計的主要目的是設計出具有自動(dòng)監控和操作、封閉式液體循環(huán)、保溫、自動(dòng)脫液以及能循環(huán)加壓控制系統。
1智能化控制流程
設備操作人員只需在開(kāi)始對設備進(jìn)行簡(jiǎn)單的數據調用（預先設定），點(diǎn)擊運行，系統便能根據設定的參數，完成整個(gè)含浸。
2控制系統的組成
該設備的控制系統,主要由5個(gè)子系統組成,如圖2所示。每個(gè)子系統均為獨立的閉環(huán)控制系統，通過(guò)主系統的觸發(fā)，完成相應的操作后，發(fā)送反饋信號給主系統。每個(gè)子系統的反饋信號都包含有完成信號、狀態(tài)信號、報警信號等。
2.1壓力控制系統
由于含浸前和入液后，含浸的缸體必須處在負壓狀態(tài)，而含浸過(guò)程必須處在高壓狀態(tài)，以達到電解液高效滲透入鋁箔紙中。因此壓力控制系統必須實(shí)時(shí)監控缸體壓力，并根據壓力傳感器的反饋信號作相應的輸出響應。壓力控制系統主要監控主缸的壓力，主要由主缸（耐壓缸）、壓力傳感器、真空泵和流量泵組成，主缸內的壓力傳感器作為輸入反饋信號、連接主缸的真空泵作為負壓輸出源、連接主缸的流量泵作為正壓力輸出源（正負輸出是相對當地的大氣壓力），組成了閉環(huán)控制系統。系統選件方面，由于壓力控制的范圍，負壓要求要達到100Pa,而缸體的體積約為150L，考慮到抽真空效率，選用流量為28L/s的真空泵，并設計一個(gè)體積約為130L真空存儲缸體，以便讓主缸體更快達到需要的真空度；而正壓要求達到1.2MPa，最高壓力不能超過(guò)1.6MPa，選用流量為1.6L/h的流量泵，作為正壓的加壓源，并設有爆破片，防止因壓力過(guò)大發(fā)生事故。反饋信號方面，采用一個(gè)壓力傳感器檢測缸體壓力，壓力傳感器能把壓力值轉化成電壓值輸出，再由PLC的模擬量模塊進(jìn)行采集，最后PLC根據采集回來(lái)的數據作相應的輸出響應，由于缸體的壓力一般呈現線(xiàn)形變化，這樣，PLC便能實(shí)時(shí)監控壓力傳感器反饋回來(lái)的數據，根據反饋回來(lái)的數據的變化趨勢，就能判斷缸體內的各種狀況（如是否漏氣、輸出是否正常等）。并依據這些數據作出相應的輸出及提示。選用壓力傳感器方面，通過(guò)以下計算得出壓力傳感器的最小分辨率。其中壓力傳感器反饋的電壓信號輸出為2～4V值,而壓力傳感器最大的檢測范圍是0～2MPa。
2.2加熱及保溫系統
在含浸過(guò)程中，若電解液處在一定高溫（約65℃左右），能提高電解液的滲透效果和速度。所以，必須設計一個(gè)加熱及保溫系統，來(lái)確保電解液的溫度保持在設定溫度上。該系統的硬件主要由發(fā)熱棒、熱電偶、傳熱油及保溫層組成。由于不能對電解液直接加熱，所以必須采用隔離加熱的方式，發(fā)熱棒對傳熱油進(jìn)行加熱，傳熱油作為傳熱介質(zhì)，對缸體的電解液導熱，達到加熱及保溫效果�？刂品矫�，主要采用PLC的溫控模塊立缸體內的溫度進(jìn)行控制，發(fā)熱棒作為加熱源、熱電偶作為反饋信號，由PLC實(shí)現閉環(huán)PID控制，能精確控制傳熱油的溫度，從而使電解液的溫度可控；并在缸體外加上隔熱棉保溫，使電解液的溫度不易下降，起到節能環(huán)保作用。
2.3電解液循環(huán)系統
主要由主缸、儲液缸、輔佐缸及控制閥門(mén)組成。由于含浸過(guò)程要經(jīng)過(guò)多次換液，所以本系統能在封閉的環(huán)境下，使電解液在3個(gè)缸體之間循環(huán)或導出。這不但能節約電解液的`用量，還能防止電解液在空氣中揮發(fā)導致的環(huán)境污染。含浸后的電解液經(jīng)過(guò)過(guò)濾導出，能再次用于含浸生產(chǎn)，這樣做就直接降低生產(chǎn)成本和提高電解液的使用效率，同樣有助于減少對環(huán)境的污染；而且在循環(huán)過(guò)程中，能按工藝要求在任意的循環(huán)點(diǎn)返回，如此可讓循環(huán)多樣化，不但能提高含浸質(zhì)量，還能提高含浸效率。
2.4脫液系統
主要由脫液篩網(wǎng)、密封圈、變頻器及電機組成，通過(guò)PLC的PWM輸出，控制變頻器的輸出頻率，從而控制電機轉速。由于含浸后的電解液需要經(jīng)過(guò)晾干，如果在含浸后直接取出晾干，由于元件會(huì )殘留大量的電解液，不但晾干時(shí)間長(cháng)，而且電解液在空氣中揮發(fā)對周?chē)h(huán)境造成污染，所以，在取出晾干前，直接在主缸內的篩網(wǎng)脫液。通過(guò)采用變頻電機以多段速度帶動(dòng)曬網(wǎng)旋轉，在離心力的作用，可以把殘留在元件上的電解液基本除去，多段速度控制可使在旋轉過(guò)程中的元件所受到的沖擊慣性最少，避免元件的損傷，還有助于殘留液體較好地清除，然后再取出進(jìn)一步晾干，這樣就大大減少了晾干的時(shí)間，而且脫液過(guò)程中被甩出來(lái)的電解液能通過(guò)主缸回收，進(jìn)一步減少電解液的損耗和對環(huán)境的污染。
3結論
智能化高效含浸機解決傳統人手操作含浸問(wèn)題，提高含浸效率和含浸質(zhì)量，由于使用了脫液和液體循環(huán)系統，從而減少了電解液的用量，節約成本及減少對人體傷害和環(huán)境的污染。在設計過(guò)程中，較難點(diǎn)為如何準確控制缸體壓力以及當加正壓時(shí)的安全性等。通過(guò)對電氣件的篩選和對控制系統的優(yōu)化，實(shí)現缸體壓力的準確控制。
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