纤维缠绕自动供胶控制系统的研究

【摘要】：在化工和医药等工业生产行业中,将各种原料按一定比例投入混合槽中进行物料配比的过程是极为常见的,在复合材料纤维缠绕行业也存在这样一个物料配比的过程,即胶液配比过程。传统的纤维缠绕系统中,胶液的调配都是人手工混合调制而成,各组分精度得不到保证,物料配比不精确,严重影响了产品质量;另外对于吨位较高,产量较大的系统,胶液的需求量也相应增大,如果用人手工配制胶液,将出现供不应求的情况,与此同时不仅大大增加了工人劳动强度,而且产品的质量更加难以保障,严重制约了生产。这样急需一套简便的自动供胶控制系统来精确控制配比投料。 本文所研究的纤维缠绕自动供胶控制系统实现了对3种胶液组分(树脂、促进剂、固化剂)的自动配比以及定量供给。整个系统分为控制部分与执行部分,在控制部分中包括上位机控制部分与变频器控制电机调速部分。上位机采用的是凌阳的SPCE061A,负责整个系统的控制,利用键盘对系统进行操作,通过LCD(SPLC501)液晶显示屏对系统进行实时监控,并通过RS485点对点通信网络实现了上位机与变频器的远程通信;执行部分包括抽取主物料(树脂)的执行机构与抽取介质(促进剂与固化剂)的执行机构,抽取主物料的执行机构为气动柱塞泵,利用气动柱塞泵强大的动力抽取粘度较大的树脂;抽取介质的执行机构采用计量柱塞泵,利用计量泵的定量抽取的特点对介质进行精确计量,使其与主物料(树脂)按照设定比例配制成胶液,并利用电磁流量计将各组分流量通过RS485网络反馈回上位机,实现整个系统的闭环控制。在控制算法上采用的是适合配料控制的累积量PID算法,解决了标准PID算法在配料控制系统中的问题。 整个系统实现了胶液的任意比例混合、自动配制、根据胶槽液位的定量供给以及在供胶完成后能够对整个系统管道自动清洗,解决了纤维缠绕过程中胶液的自动化供给以及生产环境的改善问题,大大提高了生产效率、产品的质量以及性能。