CN114515547A - 一种立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法。所述立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法包括：搅拌反应设备、控制设备和自动控制方法所述搅拌反应设备包括有搅拌罐、搅拌电机、变频器、第一进水管、第一进水电磁阀、第二进水管、第二进水电磁阀、排料管、放料阀、摇床、出水管、出水电磁阀，所述搅拌电机设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的原料进行混合搅拌，所述变频器与搅拌电机连接，用于来对搅拌电机进行控制。本发明提供的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法可以取代人工控制，减轻操作人员的劳动强度，改善了劳动环境、提高生产效率、稳定和提高产品质量，节约人工成本和能源材料的损耗的优点。

Description

一种立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，尤其涉及一种立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法。

背景技术

立方氮化硼(CBN)是一种人工合成的超硬材料，由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成而来,作为工程材料，常被用作制造超硬刀具的材料，广泛应用于黑色金属及其合金材料加工工业。CBN合成块中含有六方氮化硼、叶蜡石、石墨、镁、铁等杂质，从合成块到CBN成品需要经过不同工序进行提纯处理，相关技术中，公开了一种提纯金刚石或立方氮化硼磨料的方法，包括以下步骤：将含有叶腊石硅酸盐、六方氮化硼、氧化硅的金刚石或立方氮化硼中加入氢氧化钠和氢氧化钾，进行搅拌反应，内部温度控制130-150℃,外部温度控制范围240-250℃，2—4小时后关闭加热***，通过排放口放出产品。采用本发明的方法对产品质量有绝对保证；另外搅拌保持均匀性，对提纯反应的一致性保证纯度达到要求，没有杂质反应不完全现象，根据工艺统计节约氢氧化钠、氢氧化钾70％，综合成本降低50％，具有很好的推广应用价。

但是，上述结构中还存在不足之处，因为其中搅拌破碎属于第一道工艺，搅拌破碎过程中物料反应剧烈，释放出刺鼻的腐蚀性气味，反应过程中需要操作人员站在搅拌罐口旁，依靠个人经验，手捏软塑料水管调节加水量人工控制加水速度，从而控制搅拌罐中物料的反应速度，防止由于反应速度过快导致液面溢出搅拌罐，重复性操作量大，自动化程度和安全性较低。随着加工制造行业的蓬勃发展，CBN磨料的需求量不断提高，采用生产线自动化可以减轻职工的劳动强度和改善劳动环境、提高生产效率、稳定和提高产品质量，节约能源和材料的损耗。

因此，有必要提供一种新的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法解决上述技术问题

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可以取代人工控制，减轻操作人员的劳动强度，改善了劳动环境、提高生产效率、稳定和提高产品质量，节约人工成本和能源材料的损耗的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法包括：搅拌反应设备、控制设备和自动控制方法

所述搅拌反应设备包括有搅拌罐、搅拌电机、变频器、第一进水管、第一进水电磁阀、第二进水管、第二进水电磁阀、排料管、放料阀、摇床、出水管、出水电磁阀，所述搅拌电机设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的原料进行混合搅拌，所述变频器与搅拌电机连接，用于来对搅拌电机进行控制，所述第一进水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐进行注水喷淋，所述第一进水电磁阀设置在第一进水管上，用于来控制第一进水管，所述第二进水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐进行注水喷淋，所述第二进水电磁阀设置在第二进水管上，用于来控制第二进水管，所述排料管安装在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的原料进行排放，所述放料阀设置在排料管上，用于来控制排料管，所述摇床设置在排料管的下方，用于来对排料管排放的原料进行筛分，所述出水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的水进行排放，所述出水电磁阀设置在出水管上，用于来对出水管进行控制。

作为本发明的进一步方案，所述PLC控制器上的模拟量输入端口与两片测温电阻连接，用于来接受两片测温电阻所检测到的温度信息。

作为本发明的进一步方案，所述PLC控制器上的模拟量输出端口与变频器连接，用于来对变频器进行控制，所述PLC控制器的开关量输入输出端口与摇床、出水电磁阀、第一进水电磁阀和第二进水电磁阀依次连接，用于来对摇床、出水电磁阀、第一进水电磁阀和第二进水电磁阀进行控制，所述触摸屏与PLC控制器进行连接，用于来显示PLC控制器上的数据信息进行显示和对参数进行设置保存和调取。

作为本发明的进一步方案，所述搅拌罐上设有喷淋设备，所述喷淋设备是由一个外直径略小于搅拌罐口直径的圆形管状结构，管道下侧错落排列着很多朝向液面和罐臂的喷淋孔。

作为本发明的进一步方案，所述PLC控制器内设有温度采集模块、温度比较模块和温度异常模块，所述PLC控制器内设有监控程序。

作为本发明的进一步方案，所述自动控制方法包括以下步骤：

(1).将两片测温电阻贴附在搅拌罐的外壁上，位置位于罐内物料液位的中下部位置；

(2).两片测温电阻受到温度的影响产生阻值变化，并将检测到的温度信息阻值转变为0-20mA范围内相对应的直流电流信号，电流信号通过PLC控制器上的模拟量输入端口，经过监控程序将电信号转变为温度值，并将其传递到触摸屏上，致使通过触摸屏来显示出搅拌时物料反应的实时温度曲线；

(3).操作人员可在触摸屏界面上的工艺参数设置窗口，来对相应搅拌物料的品种系列、重量、搅拌总时间、前期反应时间、搅拌结束等待时间、第一喷淋温度、第一喷淋时间、第二喷淋温度、第二喷淋时间……可根据搅拌物料品种设置多段喷淋温度和时间段，最后一段时间由前期反应时间和每段喷淋时间的总和决定，其中参数值进行设置和保存，可以在下次使用时对已保存的成熟工艺曲线参数进行调取，不必再次输入；

(4).开始工作时，搅拌罐内存有一定量的水，然后启动搅拌电机按照变频器控制的频率低速旋转，操作人员把物料倒入搅拌罐内进行搅拌，当CBN料与水混合后便会发生剧烈反应，会释放出大量的气体和热量，因此在料水混合液内出现大量泡沫不断膨胀使液位上涨(如果不及时采取措施便会溢出罐外发生事故)；

(5).当搅拌罐内的物料反应温度达到反应前期的第一喷淋温度时，监控程序通过PLC控制器的开关量输出端口给第一进水管上的第一进水电磁水阀发出控制命令，打开水阀，使具有一定压力的水流向搅拌罐上方周边的喷淋设备里，致使喷淋水通过喷淋孔喷洒出，使其可以覆盖在液面和周边的罐壁上，致使搅拌物料液面的泡沫遇水降温逐渐消除；

(6).当喷淋时间达到第一喷淋时间时，停止喷淋，由于CBN混杂料的反应时间由物料的总重量成正比关系，搅拌料内部的热量不能一次释放完，需要反复搅拌破碎才能得到完全释放；

(7).当搅拌料液的温度再次上升，达到第二喷淋温度时，第一进水电磁阀再次打开，对搅拌液进行降温消泡，当达到第二喷淋时间时，停止喷淋，继续搅拌，如此循环控制，直至前期反应时间到，便可结束前期反应段，此时，监控程序通过PLC控制器的开关量输出端口对第一进水电磁阀和第二进水电磁阀同时发出信号，使第一进水电磁阀和第二进水电磁阀同时打开，水路并联使用汇总到喷淋设备里，加大了单位时间的喷水量，此时监控程序通过PLC控制器的模拟量输出端口给搅拌电机变频器发出指令，加大搅拌频率提升搅拌速度，并通过PLC控制器的开关量输出端口打开搅拌罐排料管上的放料阀，使搅拌浆液通过排料管流至摇床上进行分选；

(8).当到达搅拌总时间时，监控程序自动关闭第一进水电磁阀和第二进水电磁阀，停止向搅拌罐内注水，搅拌器继续运转计时至搅拌结束等待时间，此时搅拌罐内的物料已完全下至摇床，监控程序发出搅拌电机变频器的停止命令，致使来结束CBN搅拌工艺物料反应的自动控制工作。

与相关技术相比较，本发明提供的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法具有如下有益效果：

本发明提供一种立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法：

1、通过自动化控制取代人工控制，减轻操作人员的劳动强度，改善了劳动环境、提高生产效率、稳定和提高产品质量，节约人工成本和能源材料的损耗。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的控制结构示意图；

图2为本发明的控制流程图。

具体实施方式

请结合参阅图1和图2，其中，图1为本发明的控制结构示意图；

图2为本发明的控制流程图。立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法包括：搅拌反应设备、控制设备和自动控制方法

所述搅拌反应设备包括有搅拌罐、搅拌电机、变频器、第一进水管、第一进水电磁阀、第二进水管、第二进水电磁阀、排料管、放料阀、摇床、出水管、出水电磁阀，所述搅拌电机设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的原料进行混合搅拌，所述变频器与搅拌电机连接，用于来对搅拌电机进行控制，所述第一进水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐进行注水喷淋，所述第一进水电磁阀设置在第一进水管上，用于来控制第一进水管，所述第二进水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐进行注水喷淋，所述第二进水电磁阀设置在第二进水管上，用于来控制第二进水管，所述排料管安装在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的原料进行排放，所述放料阀设置在排料管上，用于来控制排料管，所述摇床设置在排料管的下方，用于来对排料管排放的原料进行筛分，所述出水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的水进行排放，所述出水电磁阀设置在出水管上，用于来对出水管进行控制。

所述PLC控制器上的模拟量输入端口与两片测温电阻连接，用于来接受两片测温电阻所检测到的温度信息。

所述PLC控制器上的模拟量输出端口与变频器连接，用于来对变频器进行控制，所述PLC控制器的开关量输入输出端口与摇床、出水电磁阀、第一进水电磁阀和第二进水电磁阀依次连接，用于来对摇床、出水电磁阀、第一进水电磁阀和第二进水电磁阀进行控制，所述触摸屏与PLC控制器进行连接，用于来显示PLC控制器上的数据信息进行显示和对参数进行设置保存和调取。

所述搅拌罐上设有喷淋设备，所述喷淋设备是由一个外直径略小于搅拌罐口直径的圆形管状结构，管道下侧错落排列着很多朝向液面和罐臂的喷淋孔。

所述PLC控制器内设有温度采集模块、温度比较模块和温度异常模块，所述PLC控制器内设有监控程序。

所述自动控制方法包括以下步骤：

(1).将两片测温电阻贴附在搅拌罐的外壁上，位置位于罐内物料液位的中下部位置；

(2).两片测温电阻受到温度的影响产生阻值变化，并将检测到的温度信息阻值转变为0-20mA范围内相对应的直流电流信号，电流信号通过PLC控制器上的模拟量输入端口，经过监控程序将电信号转变为温度值，并将其传递到触摸屏上，致使通过触摸屏来显示出搅拌时物料反应的实时温度曲线；

通过设置两个测温电阻，其中一个作为参考温度，与测量温度作比较，防止出现测量错误，当两个温度的误差达到某一个值时，***会提示温度错误报警，工作人员需要检查处理，正常后方可进行工作。

(3).操作人员可在触摸屏界面上的工艺参数设置窗口，来对相应搅拌物料的品种系列、重量、搅拌总时间、前期反应时间、搅拌结束等待时间、第一喷淋温度、第一喷淋时间、第二喷淋温度、第二喷淋时间……可根据搅拌物料品种设置多段喷淋温度和时间段，最后一段时间由前期反应时间和每段喷淋时间的总和决定，其中参数值进行设置和保存，可以在下次使用时对已保存的成熟工艺曲线参数进行调取，不必再次输入；

(4).开始工作时，搅拌罐内存有一定量的水，然后启动搅拌电机按照变频器控制的频率低速旋转，操作人员把物料倒入搅拌罐内进行搅拌，当CBN料与水混合后便会发生剧烈反应，会释放出大量的气体和热量，因此在料水混合液内出现大量泡沫不断膨胀使液位上涨(如果不及时采取措施便会溢出罐外发生事故)；

(5).当搅拌罐内的物料反应温度达到反应前期的第一喷淋温度时，监控程序通过PLC控制器的开关量输出端口给第一进水管上的第一进水电磁水阀发出控制命令，打开水阀，使具有一定压力的水流向搅拌罐上方周边的喷淋设备里，致使喷淋水通过喷淋孔喷洒出，使其可以覆盖在液面和周边的罐壁上，致使搅拌物料液面的泡沫遇水降温逐渐消除；

(6).当喷淋时间达到第一喷淋时间时，停止喷淋，由于CBN混杂料的反应时间由物料的总重量成正比关系，搅拌料内部的热量不能一次释放完，需要反复搅拌破碎才能得到完全释放；

(7).当搅拌料液的温度再次上升，达到第二喷淋温度时，第一进水电磁阀再次打开，对搅拌液进行降温消泡，当达到第二喷淋时间时，停止喷淋，继续搅拌，如此循环控制，直至前期反应时间到，便可结束前期反应段，此时，监控程序通过PLC控制器的开关量输出端口对第一进水电磁阀和第二进水电磁阀同时发出信号，使第一进水电磁阀和第二进水电磁阀同时打开，水路并联使用汇总到喷淋设备里，加大了单位时间的喷水量，此时监控程序通过PLC控制器的模拟量输出端口给搅拌电机变频器发出指令，加大搅拌频率提升搅拌速度，并通过PLC控制器的开关量输出端口打开搅拌罐排料管上的放料阀，使搅拌浆液通过排料管流至摇床上进行分选；

(8).当到达搅拌总时间时，监控程序自动关闭第一进水电磁阀和第二进水电磁阀，停止向搅拌罐内注水，搅拌器继续运转计时至搅拌结束等待时间，此时搅拌罐内的物料已完全下至摇床，监控程序发出搅拌电机变频器的停止命令，致使来结束CBN搅拌工艺物料反应的自动控制工作。

与相关技术相比较，本发明提供的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法具有如下有益效果：

本发明提供一种立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法，通过自动化控制取代人工控制，减轻操作人员的劳动强度，改善了劳动环境、提高生产效率、稳定和提高产品质量，节约人工成本和能源材料的损耗。

需要说明的是，本发明的设备结构和附图主要对本发明的原理进行描述，在该设计原理的技术上，装置的动力机构、供电***及控制***等的设置并没有完全描述清楚，而在本领域技术人员理解上述发明的原理的前提下，可清楚获知其动力机构、供电***及控制***的具体，申请文件的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现；

其中所使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，且本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型或直接或间接运用，在其它相关的技术领域，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法，其特征在于，包括；

搅拌反应设备、控制设备和自动控制方法

所述搅拌反应设备包括有搅拌罐、搅拌电机、变频器、第一进水管、第一进水电磁阀、第二进水管、第二进水电磁阀、排料管、放料阀、摇床、出水管、出水电磁阀，所述搅拌电机设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的原料进行混合搅拌，所述变频器与搅拌电机连接，用于来对搅拌电机进行控制，所述第一进水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐进行注水喷淋，所述第一进水电磁阀设置在第一进水管上，用于来控制第一进水管，所述第二进水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐进行注水喷淋，所述第二进水电磁阀设置在第二进水管上，用于来控制第二进水管，所述排料管安装在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的原料进行排放，所述放料阀设置在排料管上，用于来控制排料管，所述摇床设置在排料管的下方，用于来对排料管排放的原料进行筛分，所述出水管设置在搅拌罐上，用于来对搅拌罐内的水进行排放，所述出水电磁阀设置在出水管上，用于来对出水管进行控制。

2.根据权利要求1所述的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法，其特征在于，所述PLC控制器上的模拟量输入端口与两片测温电阻连接，用于来接受两片测温电阻所检测到的温度信息。

3.根据权利要求2所述的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法，其特征在于，所述PLC控制器上的模拟量输出端口与变频器连接，用于来对变频器进行控制，所述PLC控制器的开关量输入输出端口与摇床、出水电磁阀、第一进水电磁阀和第二进水电磁阀依次连接，用于来对摇床、出水电磁阀、第一进水电磁阀和第二进水电磁阀进行控制，所述触摸屏与PLC控制器进行连接，用于来显示PLC控制器上的数据信息进行显示和对参数进行设置保存和调取。

4.根据权利要求2所述的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法，其特征在于，所述搅拌罐上设有喷淋设备，所述喷淋设备是由一个外直径略小于搅拌罐口直径的圆形管状结构，管道下侧错落排列着很多朝向液面和罐臂的喷淋孔。

5.根据权利要求1所述的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法，其特征在于，所述PLC控制器内设有温度采集模块、温度比较模块和温度异常模块，所述PLC控制器内设有监控程序。

6.根据权利要求1所述的立方氮化硼物料搅拌反应自动控制方法，其特征在于，所述自动控制方法包括以下步骤：

(1).将两片测温电阻贴附在搅拌罐的外壁上，位置位于罐内物料液位的中下部位置；

(2).两片测温电阻受到温度的影响产生阻值变化，并将检测到的温度信息阻值转变为0-20mA范围内相对应的直流电流信号，电流信号通过PLC控制器上的模拟量输入端口，经过监控程序将电信号转变为温度值，并将其传递到触摸屏上，致使通过触摸屏来显示出搅拌时物料反应的实时温度曲线；

(3).操作人员可在触摸屏界面上的工艺参数设置窗口，来对相应搅拌物料的品种系列、重量、搅拌总时间、前期反应时间、搅拌结束等待时间、第一喷淋温度、第一喷淋时间、第二喷淋温度、第二喷淋时间……可根据搅拌物料品种设置多段喷淋温度和时间段，最后一段时间由前期反应时间和每段喷淋时间的总和决定，其中参数值进行设置和保存，可以在下次使用时对已保存的成熟工艺曲线参数进行调取，不必再次输入；

(4).开始工作时，搅拌罐内存有一定量的水，然后启动搅拌电机按照变频器控制的频率低速旋转，操作人员把物料倒入搅拌罐内进行搅拌，当CBN料与水混合后便会发生剧烈反应，会释放出大量的气体和热量，因此在料水混合液内出现大量泡沫不断膨胀使液位上涨(如果不及时采取措施便会溢出罐外发生事故)；

(5).当搅拌罐内的物料反应温度达到反应前期的第一喷淋温度时，监控程序通过PLC控制器的开关量输出端口给第一进水管上的第一进水电磁水阀发出控制命令，打开水阀，使具有一定压力的水流向搅拌罐上方周边的喷淋设备里，致使喷淋水通过喷淋孔喷洒出，使其可以覆盖在液面和周边的罐壁上，致使搅拌物料液面的泡沫遇水降温逐渐消除；

(6).当喷淋时间达到第一喷淋时间时，停止喷淋，由于CBN混杂料的反应时间由物料的总重量成正比关系，搅拌料内部的热量不能一次释放完，需要反复搅拌破碎才能得到完全释放；

(7).当搅拌料液的温度再次上升，达到第二喷淋温度时，第一进水电磁阀再次打开，对搅拌液进行降温消泡，当达到第二喷淋时间时，停止喷淋，继续搅拌，如此循环控制，直至前期反应时间到，便可结束前期反应段，此时，监控程序通过PLC控制器的开关量输出端口对第一进水电磁阀和第二进水电磁阀同时发出信号，使第一进水电磁阀和第二进水电磁阀同时打开，水路并联使用汇总到喷淋设备里，加大了单位时间的喷水量，此时监控程序通过PLC控制器的模拟量输出端口给搅拌电机变频器发出指令，加大搅拌频率提升搅拌速度，并通过PLC控制器的开关量输出端口打开搅拌罐排料管上的放料阀，使搅拌浆液通过排料管流至摇床上进行分选；

(8).当到达搅拌总时间时，监控程序自动关闭第一进水电磁阀和第二进水电磁阀，停止向搅拌罐内注水，搅拌器继续运转计时至搅拌结束等待时间，此时搅拌罐内的物料已完全下至摇床，监控程序发出搅拌电机变频器的停止命令，致使来结束CBN搅拌工艺物料反应的自动控制工作。

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