碱液恒温恒压循环设备控制系统的设计与应用

2018-09-26郑映雪

山东工业技术 2018年15期

郑映雪

摘要：碱液恒温恒压循环设备，通过对碱液的集中供应，自然冷却，循环加热的方式，来保证碱液温度的恒定；为保证到达每台设备的碱液流量值恒定，管道上装压力变送器，通过压力变送器反馈给PLC运行调整变频器频率值。可防止出现设备生产时因部分设备维护或者上丝需临时关闭碱液而造成的管道积压或者低压现象，保证各设备进碱压力稳定。通过由PLC和变频器、压力变送器、离心泵组成了变频恒压控制系统，应用到碱液循环系统中，提高丝材清洗稳定性以及丝材直径的均匀性，提升客户的满意度，符合公司的可持续发展战略。

关键词：碱液恒温；恒压；压力变送器；PLC；变频器；设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.034

0 引言

电解碱液清洗是钨钼加工中一个非常重要的环节，清洗的稳定性会影响丝材的质量。传统的白丝清洗设备，碱液供碱方式为单独配备碱箱的小循环方式，无任何降温升温等恒定温度措施。设备在清洗过程中，碱液的温度会随着产量而上升以及室内温度的变化而发生变化，降低丝材的品质。

1 主要解决问题

通过碱液循环恒温系统设备的开发和试生产，保证了碱液温度的恒定，提高了丝材清洗稳定性以及丝材直径的均匀性，从而改善了丝材质量，提高了合格率；碱液的集中供应和碱箱放置在室外加热，有效改善了车间工作环境及降低劳动强度。

1.1 加热器加热方式

利用设备自身发热会使碱液温度上升到一个热平衡温度的特殊性，将恒温值提高。具体方式为在生产的前一天开启加热器，将碱液加热到热平衡温度，使设备在生产开始时碱液温度已经达到生產时的热平衡温度，随即关掉加热器，设定碱液温度上下限，在生产过程中，若碱液温度低于下限时开启加热器，高于上限时关掉加热器。

通常情况下，在生产过程中加热器一般不需要开启就能使碱液温度恒定在±2℃，后期运行成本低。加热器比冷水机组、冷却塔投入成本低。

1.2 就地取材

供碱泵及备用泵均可用于加热器加热循环，利于节省成本供碱过程中，备用泵闲置，因加热器加热主要在生产前开启，次数较少，可利用备用泵变频控制来供加热器加热循环使用，同理，备用泵供碱时，供碱泵可用来加热器加热，如图1所示，通过蝶阀开关来切换供碱泵与备用泵的用途，供碱泵与备用泵在不同用途时可同时开启，保证了生产过程中也能加热。此方式可节省2台供加热循环的碱泵，节约成本。

1.3 加热器控制说明

采用三相功率控制器与宇电的温控仪、利用热电偶反馈加热信号，形成半闭环的温度控制。

2 碱液恒压的设计

2.1 控制要求

通过人机界面设置所需的管道压力给PLC，在碱箱泵的出口处安装压力变送器，根据压力反馈信号，通过程序中的模糊控制，运行计算后自动调整变频器的输出变量，改变碱泵的转速，达到管道恒压的目的。

2.2 模糊控制原理说明

根据反馈的原理：要想维持一个物理量不变或者基本不变，就应该改引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统，我们要保证碱液管道压力的恒定，所以加入了压力的反馈值与给人机界面设定的给定值比较，从而形成闭环系统，由于碱液管道长，系统是个滞后的系统，不能用变频器的内部自带的PID的整定控制功能，因此我们采用PLC参与的模糊控制的方式，实现泵的工频与变频的切换，实现恒压控制。实践证明，使用这种方法可行，造价不高。

3 控制系统设计

3.1 系统配置

本系统采用欧姆龙CJ系列的PLC：方便添加控制模块，本次还使用了模拟量输入输出模块，具体配置如下：

3.2 人机界面配置

采用威纶通品牌的带以太网口的触摸屏，具体配置如下：

3.2.1 人机界面设计说明

（1）管道循环泵可根据实际需要进行功能选择。在系统启动前，可在触摸屏上选择每台管道循环泵的用途，并在触摸屏上提示开启（或关闭）哪些阀门。

（2）具备一键启动功能。在选择好管道循环泵的功能后，确认阀门开启正确，只需按下“系统启动”按钮，便可启动整套系统，操作方便。

（3）系统运行过程中，可对供碱管道压力大小，碱箱液位高低进行实时监测。

在系统运行过程中，通过供碱管道和碱箱上的压力变送器作用，可实时检测供碱管道的压力大小和碱箱的液位高度，并将相关数据传送到触摸屏上。

（4）楼上与楼下均配备触摸屏及报警指示灯，并通过以太网进行通信。

一楼设备系统与三楼生产车间均配备有触摸屏控制和报警指示灯，可实时监控整套系统的运行情况，并根据实际情况，决定是否停止系统运行。