CN101596426A - 一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***及配制方法 - Google Patents

一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***及配制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***，特点是它包括原料槽、配制槽、储存槽和PLC，原料槽与配制槽之间设置有原料输送装置，配制槽内设置有搅拌机，配制槽上设置有称重传感器，配制槽的上端连接有进药管和进水管，进水管上设置有进水阀，进药管上设置有流量计和加药泵，配制槽的下端与储存槽的上端之间连接有出料管，出料管上设置有出料阀，原料输送装置、搅拌机、称重传感器和各个阀门通过PLC控制；优点是实现了碳酸钙湿磨流程中碳酸钙溶液的自动配制和自动生产，无需人工干预，自动化程度高，减少了原料的浪费，且由于整个过程实现自动控制，成品质量稳定。

Description

一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***及配制方法
技术领域
本发明涉及一种造纸行业中碳酸钙溶液的配制方法，尤其是涉及一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***及配制方法。
背景技术
在造纸行业中，目前碳酸钙湿磨生产流程以单体独立运行设备为主，其中碳酸钙溶液的配比流程通过现场人工手动逐一启停电气设备，再通过控制室内的模拟显示控制屏监视各种设备的运行来实现，该过程由于通过人工控制，自动化程度不高，人员配制大，生产过程费时费力，对原料的浪费明显，并且生产过程中经常需要人工调整某些参量，成品质量不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能实现自动化生产，成品质量稳定，原材料浪费少且能实现自动控制的碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***及配制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：、一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***，它包括原料槽、配制槽、储存槽和PLC，所述的原料槽与所述的配制槽之间设置有原料输送装置，所述的配制槽内设置有搅拌机，所述的配制槽上设置有称重传感器，所述的配制槽的上端连接有进药管和进水管，所述的进水管上设置有进水阀，所述的进药管上设置有流量计和加药泵，所述的配制槽的下端与所述的储存槽的上端之间连接有出料管，所述的出料管上设置有出料阀，所述的原料输送装置、所述的搅拌机、所述的称重传感器和所述的各个阀门通过所述的PLC控制，所述的PLC包括开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块和循环生产逻辑功能块。
所述的原料输送装置为螺旋输送机，所述的螺旋输送机的一端与所述的原料槽连接，所述的螺旋输送机的另一端与所述的配制槽的上端连接。
所述的配制槽的下端部设置有卸料管，所述的卸料管上设置有卸料阀，方便配制槽的清洗。
一种利用所述的配制***的溶液配制方法，它包括以下步骤：
(1)、设定需要制备的CaCO3溶液的浓度和总重量，PLC根据以下公式经控制逻辑运算后计算出需加入配制槽中的CaCO3干粉含量和水的含量，计算公式为：
X＝(W×S/100)×(1+X0/100)    Y＝W-(W×S/100)×(1+X0/100)
其中：X表示需加入配制槽中的CaCO3干粉含量(单位：Kg)，Y表示需加入配制槽中的水的含量(单位：Kg)，W表示需制备的CaCO3溶液的总重量(单位：Kg)，S表示需制备的CaCO3溶液的浓度(单位：％)，X0表示需加入配制槽中的CaCO3于粉中的含水量(单位：％)；
(2)、PLC中的开关量输入输出模块输出继电器动作，首先命令进水管上的进水阀打开向配制槽中加水，然后命令进药管上的加药泵启动向配制槽中加分散剂，同时通过进药管上的流量计控制分散剂的加入量，当分散剂的加入量达到设定CaCO3溶液总重量W的50-100ppm时，流量计反馈信息至循环生产逻辑功能块，由开关量输入输出模块输出继电器动作命令加药泵关闭，停止向配制槽中加分散剂；
(3)、通过称重传感器测量配制槽的重量，并将称重传感器的测量值通过PLC中的模拟量输入输出模块转换为符合PLC采集的模拟量信号输入循环生产逻辑功能块中，当配制槽内水的重量达到2000Kg时，循环生产逻辑功能块输出搅拌机变频器启动命令，同时通过调整模拟量输出模块的输出值设定搅拌机的初始搅拌转速为300r/rpm，然后通过循环生产逻辑功能块中的时间累加计数器在2分钟内将搅拌机的转速加速到全速；
(4)、当配制槽内所加入水的重量达到需加入水量Y的85％时，开关量输入输出模块发出进水阀关闭命令关闭进水阀，停止向配制槽中加水；
(5)、开关量输入输出模块发出加料命令开启螺旋输送机上的加料螺旋，向配制槽中加入CaCO3干粉，并经搅拌机搅拌形成CaCO3溶液，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量达到(需加入CaCO3干粉含量X+85％需加入水量Y)的重量总和时，开关量输入输出模块发出关闭加料命令关闭加料螺旋，停止向配制槽中加CaCO3干粉；
(6)、开关量输入输出模块发出进水阀开启命令再次打开进水阀进水，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量达到设定的溶液总重量W时，开关量输入输出模块发出进水阀关闭命令关闭进水阀，停止向配制槽中加水，同时循环生产逻辑功能块控制搅拌机继续搅拌一段时间直至将CaCO3溶液搅拌均匀；
(7)、PLC根据以下公式经控制逻辑运算后计算出储存槽可储存CaCO3溶液的空余量，并将计算获得的数据输入到循环生产逻辑功能块中用于判断，计算公式为：
G＝3.14×r2×h×K×(90％-Z)×1000
其中：G表示储存槽的空余量(单位：Kg)，r表示储存槽体的半径(单位：米)，h表示储存槽体的高度(单位：米)，Z表示储存槽体中现有的CaCO3溶液(单位：％)，K表示CaCO3溶液的比重(单位：吨/米3)，在上述公式中引入数据90％是为了保证储存槽体内始终留有10％的空间，防止配制槽溶液比重出现异常时，溶液外溢影响工作区环境；
(8)、循环生产逻辑功能块根据输入的空余量G判断储存槽的空余量G是否大于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W，如果储存槽的空余量G小于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W，则循环生产逻辑功能块进入等待状态，搅拌机继续搅拌，直到储存槽的空余量G大于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W时，循环生产逻辑功能块命令自动出料开始，开关量输入输出模块输出继电器动作，命令打开出料管上的出料阀，启动出料泵把在配制槽中配制好的CaCO3溶液从出料管输送到储存槽中，同时循环生产逻辑功能块调整模拟量输出模块的输出值，将搅拌机的搅拌转速下调到600r/rpm以下；
(9)、当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量降到4000Kg时，循环生产逻辑功能块输出搅拌机变频器关闭命令，搅拌机停止搅拌，出料泵继续工作把配制槽中剩下的CaCO3溶液从出料管输送到储存槽中，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量降到0Kg时，开关量输入输出模块命令出料阀关闭，出料泵停止工作，本次CaCO3溶液自动配制结束。
所述的循环生产逻辑功能块根据实际生产需要重复上述步骤(2)-(9)，以实现CaCO3溶液自动配制***的多次不间断循环自动配制。
与现有技术相比，本发明的优点是通过本发明的自动配制***和自动配制方法，实现了碳酸钙湿磨流程中碳酸钙溶液的自动配制和自动生产，无需人工干预，自动化程度高，减少了原料的浪费，且由于整个过程实现自动控制，成品质量稳定，很好的满足了工艺的自动生产要求，同时也减少了人员配制，生产过程省时省力；此外，本发明还可以实现碳酸钙溶液的单循环自动配制和多次不间断循环自动配制，以满足实际生产不同需求。
附图说明
图1为本发明的***结构示意图；
图2为本发明的自动配制过程流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***，它包括原料槽1、配制槽2、储存槽3、螺旋输送机4和PLC(图中未显示)，螺旋输送机4的一端与原料槽1连接，螺旋输送机4的另一端与配制槽2的上端连接，配制槽2内设置有搅拌机21，配制槽2上设置有称重传感器22，配制槽2的上端连接有进药管5和进水管6，进水管6上设置有进水阀61，进药管5上设置有流量计51和加药泵52，配制槽2的下端与储存槽3的上端之间连接有出料管7，出料管7上设置有出料阀71和出料泵72，配制槽2的下端部设置有卸料管23，卸料管23上设置有卸料阀24，PLC包括开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块和循环生产逻辑功能块。
上述配制***实现CaCO3溶液的自动配制过程包括以下步骤：
(1)、设定需要制备的CaCO3溶液的浓度和总重量，PLC根据以下公式经控制逻辑运算后计算出需加入配制槽中的CaCO3干粉含量和水的含量，计算公式为：
X＝(W×S/100)×(1+X0/100)    Y＝W-(W×S/100)×(1+X0/100)
其中：X表示需加入配制槽中的CaCO3干粉含量(单位：Kg)，Y表示需加入配制槽中的水的含量(单位：Kg)，W表示需制备的CaCO3溶液的总重量(单位：Kg)，S表示需制备的CaCO3溶液的浓度(单位：％)，X0表示需加入配制槽中的CaCO3干粉中的含水量(单位：％)；
(2)、PLC中的开关量输入输出模块输出继电器动作，首先命令进水管上的进水阀打开向配制槽中加水，然后命令进药管上的加药泵启动向配制槽中加分散剂，同时通过进药管上的流量计控制分散剂的加入量，当分散剂的加入量达到设定CaCO3溶液总重量W的50ppm时，流量计反馈信息至循环生产逻辑功能块，由开关量输入输出模块输出继电器动作命令加药泵关闭，停止向配制槽中加分散剂；
(3)、通过称重传感器测量配制槽的重量，并将称重传感器的测量值通过PLC中的模拟量输入输出模块转换为符合PLC采集的模拟量信号输入循环生产逻辑功能块中，当配制槽内水的重量达到2000Kg时，循环生产逻辑功能块输出搅拌机变频器启动命令，同时通过调整模拟量输出模块的输出值设定搅拌机的初始搅拌转速为300r/rpm，然后通过循环生产逻辑功能块中的时间累加计数器在2分钟内将搅拌机的转速加速到全速；
(4)、当配制槽内所加入水的重量达到需加入水量Y的85％时，开关量输入输出模块发出进水阀关闭命令关闭进水阀，停止向配制槽中加水；
(5)、开关量输入输出模块发出加料命令开启螺旋输送机上的加料螺旋，向配制槽中加入CaCO3干粉，并经搅拌机搅拌形成CaCO3溶液，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量达到(需加入CaCO3干粉含量X+85％需加入水量Y)的重量总和时，开关量输入输出模块发出关闭加料命令关闭加料螺旋，停止向配制槽中加CaCO3干粉；
(6)、开关量输入输出模块发出进水阀开启命令再次打开进水阀进水，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量达到设定的溶液总重量W时，开关量输入输出模块发出进水阀关闭命令关闭进水阀，停止向配制槽中加水，同时循环生产逻辑功能块控制搅拌机继续搅拌一段时间直至将CaCO3溶液搅拌均匀；
(7)、PLC根据以下公式经控制逻辑运算后计算出储存槽可储存CaCO3溶液的空余量，并将计算获得的数据输入到循环生产逻辑功能块中用于判断，计算公式为：
G＝3.14×r2×h×K×(90％-Z)×1000
其中：G表示储存槽的空余量(单位：Kg)，r表示储存槽体的半径(单位：米)，h表示储存槽体的高度(单位：米)，Z表示储存槽体中现有的CaCO3溶液(单位：％)，K表示CaCO3溶液的比重(单位：吨/米3)；
(8)、循环生产逻辑功能块根据输入的空余量G判断储存槽的空余量G是否大于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W，如果储存槽的空余量G小于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W，则循环生产逻辑功能块进入等待状态，搅拌机继续搅拌，直到储存槽的空余量G大于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W时，循环生产逻辑功能块命令自动出料开始，开关量输入输出模块输出继电器动作，命令打开出料管上的出料阀，启动出料泵把在配制槽中配制好的CaCO3溶液从出料管输送到储存槽中，同时循环生产逻辑功能块调整模拟量输出模块的输出值，将搅拌机的搅拌转速下调到600r/rpm以下；
(9)、当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量降到4000Kg时，循环生产逻辑功能块输出搅拌机变频器关闭命令，搅拌机停止搅拌，出料泵继续工作把配制槽中剩下的CaCO3溶液从出料管输送到储存槽中，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量降到0Kg时，开关量输入输出模块命令出料阀关闭，出料泵停止工作，本次CaCO3溶液自动配制结束。
此外，循环生产逻辑功能块还可根据实际生产需要多次重复上述步骤(2)-(9)，以实现CaCO3溶液的多次不间断循环自动配制。
上述实施例中，PLC为可编程逻辑控制器，本发明所用的PLC采用西门子公司生产的S7-300系列控制模块，组态编程语言采用STEP7V5.4；称重传感器所测量的值为配制槽本身的重量与配制槽内水(或溶液)的重量之和，该测量值输送到PLC中经模拟量输入输出模块转换后，去掉了配制槽本身的重量，最后输送到循环生产逻辑功能块的信号为配制槽内水(或溶液)的净重量；此外，循环生产逻辑功能块是通过PLC编程软件编程实现的程序，循环生产逻辑功能块存储在PLC的CPU芯片中，再经由CPU编译运算循环生产逻辑功能块后，控制开关量输入输出模块发出动作命令。

Claims (5)

1、一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***，其特征在于它包括原料槽、配制槽、储存槽和PLC，所述的原料槽与所述的配制槽之间设置有原料输送装置，所述的配制槽内设置有搅拌机，所述的配制槽上设置有称重传感器，所述的配制槽的上端连接有进药管和进水管，所述的进水管上设置有进水阀，所述的进药管上设置有流量计和加药泵，所述的配制槽的下端与所述的储存槽的上端之间连接有出料管，所述的出料管上设置有出料阀，所述的原料输送装置、所述的搅拌机、所述的称重传感器和所述的各个阀门通过所述的PLC控制，所述的PLC包括开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块和循环生产逻辑功能块。
2、如权利要求1所述的一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***，其特征在于所述的原料输送装置为螺旋输送机，所述的螺旋输送机的一端与所述的原料槽连接，所述的螺旋输送机的另一端与所述的配制槽的上端连接。
3、如权利要求1所述的一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制***，其特征在于所述的配制槽的下端部设置有卸料管，所述的卸料管上设置有卸料阀。
4、一种利用如权利要求1所述的溶液自动配制***的溶液配制方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)、设定需要制备的CaCO3溶液的浓度和总重量，PLC根据以下公式经控制逻辑运算后计算出需加入配制槽中的CaCO3干粉含量和水的含量，计算公式为：
X＝(W×S/100)×(1+X0/100)    Y＝W-(W×S/100)×(1+X0/100)
其中：X表示需加入配制槽中的CaCO3干粉含量(单位：Kg)，Y表示需加入配制槽中的水的含量(单位：Kg)，W表示需制备的CaCO3溶液的总重量(单位：Kg)，S表示需制备的CaCO3溶液的浓度(单位：％)，X0表示需加入配制槽中的CaCO3干粉中的含水量(单位：％)；
(2)、PLC中的开关量输入输出模块输出继电器动作，首先命令进水管上的进水阀打开向配制槽中加水，然后命令进药管上的加药泵启动向配制槽中加分散剂，同时通过进药管上的流量计控制分散剂的加入量，当分散剂的加入量达到设定CaCO3溶液总重量W的50-100ppm时，流量计反馈信息至循环生产逻辑功能块，由开关量输入输出模块输出继电器动作命令加药泵关闭，停止向配制槽中加分散剂；
(3)、通过称重传感器测量配制槽的重量，并将称重传感器的测量值通过PLC中的模拟量输入输出模块转换为符合PLC采集的模拟量信号输入循环生产逻辑功能块中，当配制槽内水的重量达到2000Kg时，循环生产逻辑功能块输出搅拌机变频器启动命令，同时通过调整模拟量输出模块的输出值设定搅拌机的初始搅拌转速为300r/rpm，然后通过循环生产逻辑功能块中的时间累加计数器在2分钟内将搅拌机的转速加速到全速；
(4)、当配制槽内所加入水的重量达到需加入水量Y的85％时，开关量输入输出模块发出进水阀关闭命令关闭进水阀，停止向配制槽中加水；
(5)、开关量输入输出模块发出加料命令开启螺旋输送机上的加料螺旋，向配制槽中加入CaCO3干粉，并经搅拌机搅拌形成CaCO3溶液，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量达到(需加入CaCO3干粉含量X+85％需加入水量Y)的重量总和时，开关量输入输出模块发出关闭加料命令关闭加料螺旋，停止向配制槽中加CaCO3干粉；
(6)、开关量输入输出模块发出进水阀开启命令再次打开进水阀进水，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量达到设定的溶液总重量W时，开关量输入输出模块发出进水阀关闭命令关闭进水阀，停止向配制槽中加水，同时循环生产逻辑功能块控制搅拌机继续搅拌一段时间直至将CaCO3溶液搅拌均匀；
(7)、PLC根据以下公式经控制逻辑运算后计算出储存槽可储存CaCO3溶液的空余量，并将计算获得的数据输入到循环生产逻辑功能块中用于判断，计算公式为：
G＝3.14×r2×h×K×(90％-Z)×1000
其中：G表示储存槽的空余量(单位：Kg)，r表示储存槽体的半径(单位：米)，h表示储存槽体的高度(单位：米)，Z表示储存槽体中现有的CaCO3溶液(单位：％)，K表示CaCO3溶液的比重(单位：吨/米3)；
(8)、循环生产逻辑功能块根据输入的空余量G判断储存槽的空余量G是否大于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W，如果储存槽的空余量G小于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W，则循环生产逻辑功能块进入等待状态，搅拌机继续搅拌，直到储存槽的空余量G大于本次配制所得CaCO3溶液的总重量W时，循环生产逻辑功能块命令自动出料开始，开关量输入输出模块输出继电器动作，命令打开出料管上的出料阀，启动出料泵把在配制槽中配制好的CaCO3溶液从出料管输送到储存槽中，同时循环生产逻辑功能块调整模拟量输出模块的输出值，将搅拌机的搅拌转速下调到600r/rpm以下；
(9)、当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量降到4000Kg时，循环生产逻辑功能块输出搅拌机变频器关闭命令，搅拌机停止搅拌，出料泵继续工作把配制槽中剩下的CaCO3溶液从出料管输送到储存槽中，当称重传感器测得配制槽内CaCO3溶液的重量降到0Kg时，开关量输入输出模块命令出料阀关闭，出料泵停止工作，本次CaCO3溶液自动配制结束。
5、如权利要求4所述的溶液配制方法，其特征在于所述的循环生产逻辑功能块根据实际生产需要重复上述步骤(2)-(9)，以实现CaCO3溶液自动配制***的多次循环配制。
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