[發(fā)明專利]一種連續(xù)纖維預(yù)浸機的集成控制系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114911188A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張武翔;熊君陵;丁希侖;張寶艷;霍紅宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種連續(xù)纖維預(yù)浸機的集成控制系統(tǒng)，其特征在于：由控制中心和預(yù)浸裝置兩大部分構(gòu)成；

所述控制中心采用模塊化設(shè)計包括主控IPC、分控PLC、交換機、顯示器以及控制模塊；

其中，主控IPC通過交換機控制分控PLC及控制模塊；用來接收各個分控PLC與控制模塊獲取的控制參數(shù)，以及向各個分控PLC與控制模塊發(fā)送控制指令；

控制模塊為預(yù)浸機中各預(yù)浸裝置自帶的功能控制模塊，實現(xiàn)對各個預(yù)浸裝置的主要控制；

分控PLC用于實現(xiàn)對預(yù)浸機中各預(yù)浸裝置自帶的功能外其他拓展功能的輔助控制；

上述模塊化設(shè)計的控制中心，根據(jù)具體需求對預(yù)浸機增加各種功能模塊，并針對各功能模塊通過增加分控PLC進行控制，來實現(xiàn)對各個功能模塊的控制。

2.針對權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)纖維預(yù)浸機的集成控制系統(tǒng)的預(yù)浸機，其特征在于：預(yù)浸機中預(yù)浸裝置包括放卷裝置、高溫浸膠裝置、供膠裝置與高溫輥壓垃擠裝置；各預(yù)浸裝置分別配有的控制模塊為織物放卷模塊、高溫浸膠模塊、高溫輥壓模塊與供膠模塊；增加功能模塊為預(yù)處理裝置、冷卻收卷裝置、并紗系統(tǒng)與警報裝置；增加兩個分控PLC；令其為第一分控PLC與第二分控PLC；，將預(yù)浸機的控制系統(tǒng)分為織物放卷控制系統(tǒng)、預(yù)處理控制系統(tǒng)、高溫浸膠控制系統(tǒng)、高溫輥壓垃擠控制系統(tǒng)、冷卻收卷裝置控制系統(tǒng)；

所述織物放卷控制系統(tǒng)包括織物放卷模塊與交換機，實現(xiàn)對放卷裝置的控制；其中織物放卷模塊用于控制纖維從放卷電機的卷軸上放出，并根據(jù)張力傳感器反饋的纖維束實時張力信息調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)速，使纖維束保持一定張力；織物放卷模塊還控制展紗系統(tǒng)的啟停，并控制放卷電機的運動，同時放卷電機將當前的轉(zhuǎn)速反饋給織物放卷模塊；當張力傳感器反饋的張力信息大于或小于設(shè)定值時，由織物放卷模塊控制增加或減小放卷電機的轉(zhuǎn)速；上述織物放卷模塊通過交換機與主控IPC間進行數(shù)據(jù)通信，將收到的纖維束的張力及放卷電機的轉(zhuǎn)速信息發(fā)送給主控IPC，由主控IPC實時監(jiān)測纖維束的張力及放卷電機的轉(zhuǎn)速，并通過向織物放卷模塊發(fā)送控制命令實現(xiàn)對放卷電機和展紗系統(tǒng)進行控制；

所述纖維預(yù)處理系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)處理裝置的控制，包括分控PLC與交換機，用于實現(xiàn)對預(yù)處理裝置的控制；其中，第二分控PLC用于控制經(jīng)放卷裝置送出的纖維的預(yù)加熱，同時保持一定張力；第二分控PLC接收由熱電偶A與熱電偶B測得的上加熱板和下加熱板實時溫度，通過PID算法計算上加熱板和下加熱板各自的加熱功率，使得上加熱板和下加熱板達到設(shè)定溫度；張力傳感器B用于檢測纖維束的張力并反饋給第二分控PLC；在纖維預(yù)處理系統(tǒng)中；為保障安全，在預(yù)處理裝置周圍增設(shè)安全繩A，當檢測到有人觸碰安全繩A或安全繩A斷裂時，由拉繩開關(guān)發(fā)出信號會反饋給第二分控PLC，并由第二分控PLC觸發(fā)警報裝置的報警燈工作；同時第二分控PLC向主控IPC發(fā)送報警信號；當熱電偶檢測到溫度異常時，第二分控PLC也會觸發(fā)報警燈A，并且向主控IPC發(fā)送報警信號，以保障安全；

主控IPC通過交換機與分控PLC進行數(shù)據(jù)通信，可以監(jiān)測纖維束的張力及當前溫度，并設(shè)置上加熱板A和下加熱板B的目標加熱溫度；當觸發(fā)報警時，報警信息也會顯示在主控IPC所接入的觸控顯示器上；

所述高溫浸膠控制系統(tǒng)包括供膠模塊、高溫浸膠模塊與交換機；其中供膠模塊用于實現(xiàn)供膠裝置的控制，將樹脂加熱至熔融狀態(tài)并擠出；高溫浸膠模塊用于實現(xiàn)高溫浸膠裝置的控制，實現(xiàn)擠入浸潤融腔中的纖維浸潤過程；

其中，供膠裝置主要由攪拌電機，粘度計和電磁閥組成；粘度計用來檢測當前樹脂漿料的粘稠度反饋給供膠模塊，并根據(jù)粘稠度情況，供膠模塊調(diào)控攪拌電機的轉(zhuǎn)速或改變膠液配比，使粘度計檢測的粘度達到預(yù)設(shè)粘度，此時供膠模塊根據(jù)主控IPC的指令執(zhí)行電磁閥的開閉來完成供膠；

高溫浸膠模塊主要包括四個分區(qū)控制加熱箱；纖維束和樹脂漿料在四個分區(qū)控制加熱箱中完成浸潤過程，成為預(yù)浸料；四個加熱箱均具有兩個上加熱板與兩個下加熱板，并配有熱電偶檢測溫度；高溫浸膠模塊通過PID算法分別對四個加熱箱的上、下加熱板進行溫度控制，使其溫度維持在預(yù)設(shè)溫度；高溫浸膠裝置配有送風扇和排風扇進行散熱，防止散熱不及時導(dǎo)致溫度過高；送風扇和排風扇由高溫浸膠模塊進行控制；高溫浸膠裝置配有溫度傳感器對預(yù)浸料進行測溫并反饋給高溫浸膠模塊；高溫浸膠裝置周圍配有安全繩，當檢測到有人觸碰安全繩或安全繩斷裂時，信號會反饋給高溫浸膠模塊，并觸發(fā)警報裝置同時使報警燈B工作；當加熱板的熱電偶與溫度傳感器檢測到溫度異常時，會觸發(fā)報警燈B，以保障安全；

主控IPC通過交換機與供膠模塊和高溫浸膠模塊進行數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)樹脂粘度、加熱溫度等參數(shù)的設(shè)置與監(jiān)測；當觸發(fā)報警時，報警信息會顯示在主控IPC所接入的觸控顯示器上；

高溫輥壓垃擠控制系統(tǒng)用于控制高溫輥壓垃擠裝置，包括高溫輥壓模塊、分控PLC與交換機共同完成控制；

高溫輥壓垃擠控制系統(tǒng)用于對浸潤完全的預(yù)浸料進行修型，預(yù)浸料的初步形狀由帶空腔的加熱模具實現(xiàn)，加熱模具具有上下模具；上下模具的開合控制通過由第二分控PLC控制的電機A實現(xiàn)；上下模具分別有上模具加熱板、上模具熱電偶、下模具加熱板、下模具熱電偶來實現(xiàn)模具內(nèi)加熱與測溫；高溫輥壓垃擠控制系統(tǒng)中增加了各模具的恒溫控制，由第二分控PLC內(nèi)的PID算法實現(xiàn)；模具表面設(shè)有水循環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)模具快速散熱，其啟停由第二分控PLC通過繼電器B進行控制；同時高溫輥壓垃擠控制系統(tǒng)中還增加了并紗系統(tǒng)，實現(xiàn)預(yù)浸料的并紗；并紗系統(tǒng)的開關(guān)通過分控PLC通過繼電器C控制并紗系統(tǒng)的開關(guān)；

所述預(yù)浸料的厚度修正由上加熱輥與下加熱輥實現(xiàn)；上加熱輥與下加熱輥分別配有上加熱輥熱電偶與下加熱輥熱電偶，來實現(xiàn)加熱輥的測溫；上加熱輥與下加熱輥PID算法實現(xiàn)；上加熱輥與下加熱輥的間距由高溫輥壓模塊控制電機B進行調(diào)節(jié)，其間距應(yīng)調(diào)節(jié)為預(yù)浸料的預(yù)設(shè)厚度；此外高溫輥壓模塊還通過控制電機C對上加熱輥與下加熱輥的轉(zhuǎn)速進行控制；高溫輥壓拉擠裝置周圍增設(shè)安全繩，當檢測到有人觸碰安全繩或安全繩斷裂時，信號會反饋給第二分控PLC，由第二分控PLC觸發(fā)警報裝置使報警燈工作；當熱電偶檢測到溫度異常時，會觸發(fā)報警燈；

主控IPC通過交換機與高溫輥壓模塊和第二分控PLC進行數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)對高溫輥壓拉擠裝置的監(jiān)測和控制；當觸發(fā)報警時，報警信息也會顯示在主控IPC接入的觸控顯示器上；

冷卻收卷控制系統(tǒng)用于控制冷卻收卷裝置，實現(xiàn)輥壓過的預(yù)浸料冷卻收卷到收卷軸上包括第一分控PLC與交換機；

預(yù)浸料在經(jīng)過高溫輥壓裝置后，在牽引電機的作用下，經(jīng)過上下冷輥滾壓收卷到卷軸上；其中，牽引輥的間隙由第一分控PLC控制電機進行調(diào)節(jié)；

第一分控PLC通過張力傳感器C檢測預(yù)浸料的張力，并通過第一分控PLC控制冷輥電機同步控制上冷輥與下冷輥的轉(zhuǎn)速，對張力進行調(diào)節(jié)；上冷輥與下冷輥的間距由電機C進行調(diào)節(jié)，冷輥的冷卻由水冷循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)，第一分控PLC通過冷輥熱電偶A與冷輥熱電偶B分別檢測上冷輥與下冷輥的溫度；當檢測到溫度高與設(shè)定的高溫閾值時，第一分控PLC通過繼電器D啟動水冷循環(huán)系統(tǒng)對冷輥進行冷卻；當溫度降低到設(shè)定的低溫閾值時，水冷循環(huán)系統(tǒng)停止運行；切邊系統(tǒng)負責將預(yù)浸料兩端的多余材料去除，其啟停由第一分控PLC通過繼電器E控制；

計米系統(tǒng)讀取收卷電機的信號來實現(xiàn)生產(chǎn)預(yù)浸料長度計算并將其數(shù)據(jù)穿輸給第一分控系統(tǒng)PLC；

主控IPC通過交換機與第一分控PLC進行數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)對冷卻收卷裝置的監(jiān)測和控制。