[实用新型]一种超临界CO2聚丙烯发泡生产线的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及聚丙烯发泡生产控制领域，具体涉及一种超临界CO₂聚丙烯发泡生产线的控制系统。

背景技术

聚丙烯发泡材料具有良好的挠曲性、耐冲击、耐高温，且产品可降解，近年来已逐渐作为PE、PVC、PS的替代材料被广泛应用。超临界CO₂无毒、无气味、不燃不爆，且在聚合物中能够较好的溶解，是进行聚丙烯发泡的理想气体。如图1所示，目前利用超临界CO₂生产聚丙烯发泡材料，整条生产线包括料斗、超临界CO₂注入装置、挤出机(包括一阶挤出机和二阶挤出机)、机头模具、辅助机械等部分，涉及到的工艺流程依次为投料、注入气体、剪切混合、挤出、成型等步骤。现有技术中，多采用分离仪表对上述过程进行单独控制，无法对进料量、螺杆转速、挤出机的工作温度和压力进行协调，而获得较好的发泡效果依赖于生产过程中对物料量、螺杆转速、温度、压力等参数的协调，单独控制无法达到需要的精度，从而导致发泡效果差，直接影响产品质量。此外，采用分离仪表对系统进行控制，需要利用人工对生产过程中的各个监测量进行读取并依靠读取的物理量进行下一步操作，无法对整个系统的工作状态进行实时监控，并在监测量发生变化时进行快速响应，从而导致生产效率低下。

发明内容

本实用新型提供了一种超临界CO₂聚丙烯发泡生产线的控制系统，以解决现有技术中存在的聚丙烯发泡生产线控制精度低且生产效率不高的问题。

本实用新型为了实现上述目的，采用的技术方案为：

一种超临界CO₂聚丙烯发泡生产线的控制系统，包括监控中心、主机控制系统以及辅机控制系统；监控中心发送控制指令至主机控制系统和辅机控制系统并接收主机控制系统和辅机控制系统发送回的采集数据。所述监控中心为设置有人机交互界面的上位机，监控中心通过以太网与主机控制系统和辅机控制系统相连。

所述主机控制系统包括第一PLC控制器，以及与第一PLC控制器相连的多个电磁阀门、多个压力传感器、多个矢量式计量料斗和重力传感器、伺服控制器、温度控制模块、流变仪。

进一步的，所述电磁阀门为三个，分别用于控制超临界CO₂注入口的注入流量、二阶挤出机机头的开关和二阶挤出机螺杆芯部循环冷却水泵/油泵的开关。

进一步的，所述压力传感器为两个，分别用于对超临界CO₂注入口和二阶挤出机机头处的压力进行采集并反馈至第一PLC控制器。

进一步的，所述重力传感器至少为两台，分别设置于至少为两台的矢量式计量料斗上，通过测量料斗重量减少量，对原料和助剂进行称重。

进一步的，所述伺服控制器分别连接至第一电机和第二电机，用于对一阶挤出机和二阶挤出机的螺杆转速进行控制。

进一步的，所述温度控制模块为高精度PID温度控制器，由依次连接的测温探头、温度电压转换电路、A/D电路、处理器、D/A电路、压控电流源以及热电偶组成，用于对一阶挤出机和二阶挤出机的温度进行控制。所述温度控制模块可控制26个温度控制区间，由测温探头对温度控制区间的温度进行采集，通过温度电压转换电路将温度信号转换为电压信号，再通过A/D电路将电压信号转换为数字信号输送给处理器，处理器内设置有温度控制区间的正常工作温度范围，当采集到的温度控制区间的温度不在工作温度范围内时，处理器通过D/A电路、压控电流源控制热电偶工作，并作用于温度控制区间，使温度控制区间的温度恢复正常工作温度范围内。

进一步的，所述流变仪用于对一阶挤出机内超临界CO₂与聚丙烯的溶解度进行在线测试并将测得的溶解度反馈至第一PLC控制器。第一PLC控制器基于流变仪测得的溶解度输出控制信号至超临界CO₂注入口的电磁阀门，通过控制电磁阀门的大小调节超临界CO₂的注入量。

所述辅机控制系统包括第二PLC控制器，以及与第二PLC控制器相连的激光测厚仪、口模间隙自动调节机头、多个变频器和激光测径仪。

进一步的，所述激光测厚仪用于检测机头模具挤出的发泡材料的厚度并将检测到的厚度反馈至第二PLC控制器；第二PLC控制器基于激光测厚仪测得的发泡材料的厚度输出控制信号至口模间隙自动调节机头，对口模间隙进行调整。

进一步的，所述变频器至少为两个，用于控制发泡材料的牵引和压延；所述激光测径仪用于对牵引、压延后的发泡材料进行定长切割。