基于PLC伺服控制的甘油雾化喷涂系统设计.docx

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1、根据香烟滤棒的丝束甘油雾化喷涂原理，设计的甘油雾化喷涂系统采用PLC和触摸屏作为主控制器，由甘油桶、温度控制子系统、甘油雾化子系统、喷涂活门和伺服系统组成。研究了活门精确定位的伺服控制，该技术实时跟随丝束的运行速度，由PLC给出活门开度对应的、伺服电机转动所需的、高速脉冲数作为系统的位置给定量。    KDF2滤棒成型机组的甘油上胶系统是控制滤棒硬度的关键装置，实时控制甘油喷涂量与丝束运行速度的同步变化，保持单位面积丝束上甘油喷涂量的稳定是控制滤棒硬度的关键因素传统的KDF2上胶方式采用毛刷旋转的离心力将甘油以小液滴的形式甩

2、涂到运动丝束表面，小液滴的颗粒尺寸不均匀，且毛刷旋转速度与丝束运行速度不同步，难以实现甘油的均匀喷涂，无法保证滤棒硬度的稳定，造成大量的打跑条丝束浪费，产生大量的滤棒废品。   本文设计开发了一种基于PLC伺服和触摸屏控制的甘油雾化喷涂系统，采用甘油雾化技术和伺服系统控制技术，通过位置、速度和电流的三闭环PID控制伺服系统跟随丝束运行速度，自动调节喷涂活门开度，调节甘油喷涂量，实现甘油的均匀喷涂．系统运行的实测数据分析结果表明，该系统实现单位面积丝束的甘油均匀喷涂，滤棒硬度达到国家标准且稳定，极大地减少了打跑条丝束浪费和滤棒

3、废品。1甘油雾化喷涂原理   甘油雾化技术是将一定温度的甘油在一定压力下，通过压力式喷嘴射流，使甘油雾化成颗粒尺寸均匀的微小液滴，多个喷嘴均匀排列，产生长方形的向上喷射面，喷射面穿过活门打开的窗口面积喷涂于运动丝束表面．只要有效且稳定地控制甘油温度，就可以保障甘油的黏度和流动性；有效且稳定地控制甘油压力。就可以保障雾化颗粒尺寸和喷嘴流量，稳定长方形的向上喷射面积．只有当丝束运行速度稳定，喷涂在丝束表面的甘油量就稳定且均匀．甘油雾化喷涂系统主要由温控油箱、增压泵、集油盒、7支丹佛斯OSF66实心雾化喷嘴、伺服控制系统和喷涂活动

4、门构成，压力选择控制在(9．0±0．5)Pa，甘油温度控制在(38±2)℃，喷嘴孔径为0．2mm．温控油箱控制甘油温度。增压泵和集油盒控制甘油喷涂压力，OSF66实心雾化喷嘴实现甘油雾化喷射。   伺服控制系统对活动门(简称活门)的控制是实现甘油喷涂量控制的关键．活门打开的窗口面积称为活门开度，开度越小，穿越活门窗口面积的甘油喷射面越小，喷涂到运动丝束表面的甘油量越少；反之，开度越大，喷涂的甘油量越多．显然，只要用伺服系统精确控制活门开度就可以精确控制甘油喷涂量。2甘油雾化系统硬件及工作原理   甘油雾化系统采用三菱FXlN

5、--40MTPLC和MT6070触摸屏作为主控制器，该系统由PLC、触摸屏、伺服控制系统、活门、FX2N一4AD模数转换器、继电器、电磁阀、增压泵和加热器等构成．控制系统硬件结构如图1所示。   PLC作为控制系统的核心，完成模拟量输入、开关量输入状态检测、开关量输出控制以及整个系统的过程控制．触摸屏实现人机界面，完成相关数据、信息、状态显示和参数设置，与PLC通信，进行数据交换和相关控制．模数转换器将集油盒压力和油箱温度传感器数据送往PLC控制器。   系统工作原理如下：系统控制电源接通后，首先初始化PLC和触摸屏；然后，

6、PLC自动检测系统的启动条件，甘油温度和甘油液位是否达到有效设定值、伺服系统是否存在故障、活门是否位于原点．若启动条件不满足，系统相应地启动甘油温控系统调节油温，启动加油系统调节甘油液位，自动复位活门原点，或者系统报警并禁止雾化工作；若启动条件满足，且雾化工作开关打开，PLC控制系统允许主机启动，打开增压泵和预加热器，检测主机速度脉冲并计算丝柬运行速度，伺服系统根据丝束运行速度实时同步调节活门开度，带压甘油输送到喷嘴集油盒，经集油盒均匀分配到7个喷嘴雾化喷出。3伺服控制系统   伺服控制系统由伺服驱动器、伺服电机和齿轮齿条构

7、成，主要完成活门开度的精确控制，是实现新型甘油自动喷雾喷涂系统的关键技术。   约束运行速度与主机速度成正比关系，伺服系统控制技术以主机速度为跟踪量，将采集到的速度信号送到PLC控制器，由PLC将对应于主机速度的脉冲数和脉冲频率发送到伺服放大器，执行相对／绝对定位操作，控制伺服电机的正反方向转动，进而通过齿轮齿条精确控制活门的开度．显然，在丝束运行速度稳定条件下，活门开度与单位面积上喷涂的甘油量成正比．在开度不变条件下，丝束运行速度与单位面积上的喷涂量成反比．所以，控制活门开度可调节雾化丝束表面的甘油量。   3．1位置伺服

8、控制模式   伺服驱动器位置控制模式原理框图如图2所示，这是一种典型的位置环、速度环、电流环三环控制结构．FXlNPLC可输出最大500kHz的高速脉冲，根据实际需要，在雾化操作过程中，将产生30kHz的高速指令脉冲，如图3所示．PLC给定脉冲信号，Z1为设定的活门开度所对应的高速脉冲数，