一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統的製作方法

2023-05-04 20:00:31

專利名稱：一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種牆板生產線的集群控制技術，具體地說是一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，用於實現對輕質節能牆板成型生產線的自動化控制。
背景技術：
目前，我國建築垃圾的數量已佔到城市垃圾總量的30% 40%。以500 600噸/萬平方米的標準推算，到2020年，我國還將新增建築面積約300億平方米，新產生的建築垃圾將是一個驚人的數字。但是，如此巨量的建築垃圾絕大部分未經任何處理，便運往郊外或鄉村，採用隨意露天堆放或直接填埋的方式進行處理，既佔地又汙染環境，形成垃圾圍村、圍城的現象，嚴重影響城鄉形象。隨著保護耕地和環境保 護的加強，傳統的建築垃圾的處理方式，已經成為建築施工企業和環保部門共同面臨的重要問題。如果將建築垃圾中的磚、石、混凝土等廢料粉碎後摻入料漿中來製造輕質節能牆板，其摻入量達30%以上，可有效解決建築垃圾的問題。另據有關專家統計，我國輕質節能牆板的需求量逐年上升，2010年時的需求已達到23億m2，實際產量僅為14億m2，相當於需求量的60. 87%，每年有9億m2的缺口需要填補，而且每年以30%左右的速度上升。隨著我國國民經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高以及安居工程的實施和小康住宅的推進，我國對住宅的需求量急劇增加，同時，由於可持續發展戰略的全面實施，在建築領域內正在進行牆體改革與建築節能研究。我國未來住宅的趨勢是框架結構小高層住宅，隨著建築格局的不斷完美，為了擴大建築使用面積，建築設計逐步出現無梁混凝土等設計形式，同時為了降低工程造價，就要求小高層住宅的剪力牆的體系是比較合理的，傳統現澆鋼筋砼剪力牆結構在保溫隔熱等建築節能方面遠不能滿足節能要求。在這種前提下，輕質節能牆板作為內隔牆的新型建築材料，能夠解決傳統牆板出現的的超重、裂縫等缺點，同時具有好的節能性，逐漸得到廣泛的應用。經過廣泛調研，目前輕質節能牆板生產還主要以單機生產為主，效率低、工人勞動強度大，成形質量難以得到保障。

發明內容
為克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其可以對輕質節能牆板成型生產線的進行自動化控制，不僅能夠降低工人勞動強度、減少原材料浪費、降低生產成本、而且能夠提高生產率。本發明解決其技術問題所採取的技術方案是一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，用於實現對輕質節能牆板成型生產線的自動化控制，其特徵是，所述牆板成型生產線包括按照物料傳送方向依次設置的儲料罐、EPS熟化料倉、螺旋輸送機、電子計量儲料倉、水箱、發泡裝置、發泡攪拌機、牆板成型機、穿抽管裝置和整體出板裝置，其中，儲料罐和EPS熟化料倉中的原料通過螺旋輸送機輸送到電子計量儲料倉，經過計量後會同水箱中一定溫度的水進入發泡攪拌機的攪拌倉，經過初步攪拌後，再加入發泡裝置中的泡沫進行混合攪拌，待攪拌均勻後，澆注到牆板成型機的穿管後模具中，澆注完成後，牆板成型機移動到整體穿抽管區，通過穿抽管裝置進行抽管操作，抽管後通過整體出板裝置進行將牆板進行入庫；所述集群控制系統包括控制中心以及分別與控制中心連接的預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統、智能模具調度子系統、穿插管子系統和搬運子系統，所述控制中心包括分別接入工控網絡的工控計算機、無線調度伺服器、集散控制伺服器和備份伺服器，所述無線調度伺服器分別通過無線通訊方式與智能模具調度子系統和搬運子系統連接，所述集散控制伺服器分別與預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統和穿插管子系統連接。
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進一步地，所述牆板成型機包括模具車本體，所述模具車本體上設置有若干個可移動且帶有凹槽的擋板，所述的擋板底部通過四桿機構連接，所述四桿機構的一端連接有拉伸連杆。進一步地，所述穿抽管裝置包括穿抽管車體和設置在穿抽管車體一側的平移機構，所述平移機構包括若干個芯管和夾持裝置，所述芯管的一端設置有夾持凹槽，所述夾持裝置固定在穿抽管車體上，並與芯管的夾持凹槽一端連接。進一步地，所述集散控制伺服器通過RS485總線分別與預處理子系統的預處理設備儀表、物料計量子系統的物料計量儀表、攪拌子系統的攪拌設備儀表、澆注子系統的澆注設備儀表和穿抽管子系統的穿抽管儀表連接。進一步地，所述集散控制伺服器通過Profibus總線分別與預處理子系統的預處理設備PLC、物料計量子系統的物料計量PLC、攪拌子系統的攪拌設備PLC、澆注子系統的澆注設備PLC和穿抽管子系統的穿抽管PLC連接。進一步地，所述智能模具調度子系統包括牆板成型機的控制模塊和驅動電路，所述驅動電路與控制模塊連接，所述控制模塊通過無線通訊方式與無線調度伺服器連接。進一步地,所述無線通訊方式包括Zigbee無線通訊方式。進一步地，所述驅動電路包括直流驅動電路和交流驅動電路。進一步地，所述預處理子系統包括液體物料的預發裝置、硫化裝置、加熱裝置和混
口O本發明的有益效果是，本發明為一種高強度、保溫、隔熱、耐水、節能牆板的生產線及其集群控制系統，使整個牆板生產過程由計算機控制，輕質牆板成型質量大大提高，不可控因素減少，產品質量穩定，輕質節能牆板成型整個過程自動完成，使工人勞動強度降低；減少原材料浪費，提高生產率，降低生產成本。本發明實現了對輕質節能牆板成型生產線的自動化控制，不僅能夠降低工人勞動強度、減少原材料浪費、降低生產成本、而且能夠提高生產率。


下面結合附圖對本發明進一步說明圖I是本發明牆板成型生產線示意圖；圖2是本發明牆板成型機的側視圖3是本發明牆板成型機的仰視圖；圖4是本發明穿抽管的結構示意圖；圖5是本發明集群控制系統的原理框圖；圖中，I儲料罐、2EPS熟化料倉、3螺旋輸送機、4電子計量儲料倉、5水箱、6發泡裝置、7發泡攪拌機、8牆板成型機、9穿抽管裝置、10整體出板裝置、21凹槽、22擋板、23四桿機構、24拉伸連杆、31穿抽管車體、32芯管、33夾持裝置、34夾持凹槽。
具體實施例方式如圖I至圖5所示，本發明的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，用於實現對輕質節能牆板成型生產線的自動化控制。
如圖I所示，本發明所述的牆板成型生產線包括按照物料傳送方向依次設置的儲料罐I、EPS熟化料倉2、螺旋輸送機3、電子計量儲料倉4、水箱5、發泡裝置6、發泡攪拌機7、牆板成型機8、穿抽管裝置9和整體出板裝置10。牆板成型生產線的工作流程為儲料罐I和EPS熟化料倉2中的原料通過螺旋輸送機3輸送到電子計量儲料倉4，經過計量後會同水箱5中一定溫度的水進入發泡攪拌機7的攪拌倉，經過初步攪拌後，再加入發泡裝置6中的泡沫進行混合攪拌，待攪拌均勻後，澆注到牆板成型機8的穿管後模具中，澆注完成後，牆板成型機8移動到整體穿抽管區，通過穿抽管裝置9自動定位以及與牆板成型機進行對接，從而完成抽管操作，抽管後通過整體出板裝置10進行取板、搬運從而將牆板進行入庫。取板後牆板成型機進入整體穿抽管區等待穿抽管裝置9進行模具穿管，再次等待下一次澆注操作。如此實現一個生產線流水循環作業。如圖2和圖3所示，本發明所述的牆板成型機包括模具車本體，所述模具車本體上設置有若干個可移動且帶有凹槽的擋板，所述的擋板底部通過四桿機構連接，所述四桿機構的一端連接有拉伸連杆。模具車本體上的擋板利用四桿機構實現製作產品的寬度調節，隨著拉伸連杆的拉伸操作，使四桿機構形狀發生改變，使各個擋板之間的寬度發生變化，達到調節目的。如圖4所示，本發明所述的穿抽管裝置包括穿抽管車體和設置在穿抽管車體一側的平移機構，所述平移機構包括若干個芯管和夾持裝置，所述芯管的一端設置有夾持凹槽，所述夾持裝置固定在穿抽管車體上，並與芯管的夾持凹槽一端連接。如圖5所示，本發明所述的集群控制系統包括控制中心以及分別與控制中心連接的預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統、智能模具調度子系統、穿插管子系統和搬運子系統，所述控制中心包括分別接入工控網絡的工控計算機、無線調度伺服器、集散控制伺服器和備份伺服器，所述無線調度伺服器分別通過Zigbee無線通訊方式與智能模具調度子系統和搬運子系統連接，所述集散控制伺服器分別與預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統和穿插管子系統連接。其中，所述預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統、智能模具調度子系統、穿插管子系統和搬運子系統形成牆板成型生產線的物料流水線。進一步地，所述集散控制伺服器通過RS485總線分別與預處理子系統的預處理設備儀表、物料計量子系統的物料計量儀表、攪拌子系統的攪拌設備儀表、澆注子系統的澆注設備儀表和穿抽管子系統的穿抽管儀表連接。
進一步地，所述集散控制伺服器通過Profibus總線分別與預處理子系統的預處理設備PLC、物料計量子系統的物料計量PLC、攪拌子系統的攪拌設備PLC、澆注子系統的澆注設備PLC和穿抽管子系統的穿抽管PLC連接。進一步地，所述智能模具調度子系統包括牆板成型機的控制模塊和驅動電路，所述驅動電路與控制模塊連接，所述控制模塊通過Zigbee無線通訊方式與無線調度伺服器連接。所述驅動電路包括直流驅動電路和交流驅動電路。進一步地，所述預處理子系統包括液體物料的預發裝置、硫化裝置、加熱裝置和 混合裝置，對進入牆板成型生產線之前的物料進行預發、硫化、加熱和混合處理。下面對本發明的各個功能模塊進行詳細的闡述。一、集群控制牆板成型生產線，集群控制系統以工控計算機作為控制中心，以智能知識庫、資料庫、運籌算法為支撐，通過有線通訊網絡、無線通訊網絡，集群化控制物料預處理、上料、攪拌、澆注、出板、穿抽管和搬運的牆板成型生產線，實現全過程自動控制。集群控制系統的運作流程如下工控計算機首先發送指令給物料預處理設備PLC，對物料進行預發、硫化、加熱和混合等預處理操作，然後發出指令給物料計量PLC，通訊模塊實現電子計量儲料倉與PLC的數據通訊，控制螺旋輸送機旋轉或停止、快或慢速旋轉，實現對落料重量的精確控制。集群控制系統可對每個模具車直接調度，可調度到軌道區的任一位置。模具車得到澆注指令後，自主運動到發泡攪拌機下，自動澆注。澆注後，模具車根據指令，自主到系統指定位置。集群控制系統根據感知或智能知識庫中的牆板凝固時間控制模具車到整體穿抽管區，經模具車與整體穿抽管裝置自動對接，芯管分批抽出。模具車到達整體出板區，整體出板裝置利用液壓伺服實現模具型板自動開合，由翻板機把輕質節能牆板從模腔裡取出，模具車上的隔板隨後自動閉合，模具車運動到整體穿抽管區，實現芯管穿入，至此完成一個循環。如此循環，實現整個生產線的集群控制。二、自動配料系統。自動配料系統主要由稱量料鬥、混合攪拌機、稱量傳感器、混合儲料倉、可編程控制器、料位器和多個氣動控制閥門等組成。稱量料鬥和混合儲料倉均裝有上下料位器，用於控制供料量。稱量料鬥的上料位器通過PLC控制最大供料量，關閉相應的供料裝置電源；下料位器則通過PLC控制稱量鬥的最少存料量，要安裝在大於或等於一次配料所需料量的位置，在料低於此位置時則啟動相應的供料裝置進行供料。三、稱重單元智能化。採用智能化的人機互動輸入，通過觸控螢幕和相應的界面控制不同材料的下料重量，然後通知下一個動作單元完成運動，觸控螢幕可採用PWS6600S，由專用的支持軟體ADP6. O進行設計組態，先在個人計算機上用該軟體設計窗口、菜單、按鈕等界面，設計完成後通過RS232串口將程序下載到PWS6600S觸控螢幕內存中，由PLC對觸控螢幕狀態控制區和通知區進行讀寫，達到兩者之間的信息交互，PLC讀到觸控螢幕中的數據，控制電機的運動。四、抽送管過程自動化。採用一種智能化、資料庫化的控制方案，該方案能根據不同材料配方的澆注凝固周期，判斷最佳的抽管時間，實施抽管動作，同時記錄當天所有材料的使用情況，做到企業資源的有序調度。五、開模自動化。當澆注模具凝固過程中溫度開始下降的時候，牆板達到開模所的強度，而且從牆板原料凝固過程中的熱力學規律可知，輕質節能牆板的整個凝固過程升溫非常明顯，用溫度的變化來判斷，指示輕質節能牆板凝固過程的終止點是完全可行的，也是比較方便的。據此，在實際生產過程中，將溫度傳感器安裝在輕質節能牆板成型設備的左右側板內側，檢測輕質節能牆板凝固過程的溫度變化並進行相應控制，從而實現輕質節能牆板成型設備的自動開模控制。自動開模系統由溫度傳感電路、微處理器及其外圍電路、通信電路、執行機構、電動機等幾部分組成。自動開模系統的工作原理如下在輕質節能牆板的生產過程中，溫度傳感器將檢測到的溫度數據傳給單片機，單片機對數據進行接收並處理，當檢測到溫度變化符合既定條件時，單片機便發出命令給執行機構，執行機構將信號放大傳遞給電動機，電動機反轉帶動左右側模翻轉打開模具，上位機可對單片機實施監控，顯示溫度數據並根據現場實際情況靈活控制單片機，進而指導生產。六、液壓系統一體化。模具車在整體穿抽管系統完成對接之後，根據所需功率的大小不同，可分3或4批依次抽出芯管；模具車自主到達開模區域，通過每個小車自身的液壓系統完成開模，之後取出輕質節能牆板。模具車自動開出，接著下一個模具車重複開模、取牆板等過程。但是如果每個小車自身都帶有液壓系統，勢必會為整個生產線增加成本，本發明通過液壓系統快速對接裝置的研究，可實現在開模區域建立一套共用的液壓系統，實現所有模具車的開模需求，降低了成本。本發明完成了輕質節能牆板生產全過程自動控制，將上料、攪拌、澆注、穿抽管、模具車自主移動、牆板堆垛等，採取集群控制理念，控制樞紐由工控計算機擔當，利用總控機的快速性、實時性對整體牆板成型生產線的狀況進行匯總、分析、處理，並向下位機PLC發送執行命令。利用PLC實現對各個生產環節的具體控制，利用其可靠性高、功能全面強大的特點實現不同的精確動作。網絡通信方面，有線網絡控制與無線網絡傳輸相結合。將發泡攪拌機、電子計量儲料倉等不經常移動的機構或裝置；模具車、搬運車等需要不斷移動的機構或裝置，通過無線網絡相連。這樣將兩種傳輸方式嚴格區分開的方法可以實現降低成本、提高效率。此外各個移動單元之間，移動單元與導軌之間，均可由無線傳輸系統相互聯繫、協調動作。本發明的集群控制系統自動化程度高，測控實時性快，整個輕質節能牆板成型過 程不需要人為幹預即能自動完成，上位計算機控制軟體採用C語言編寫。模具澆注時，根據配方的成分自動化進行攪拌、澆注，結合澆注控制算法，在測量模具車澆注容量允許範圍內實現連續澆注，解決了對模具車澆注的自動化問題。
權利要求
1.一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，用於實現對輕質節能牆板成型生產線的自動化控制，其特徵是， 所述牆板成型生產線包括按照物料傳送方向依次設置的儲料罐、EPS熟化料倉、螺旋輸送機、電子計量儲料倉、水箱、發泡裝置、發泡攪拌機、牆板成型機、穿抽管裝置和整體出板裝置，其中，儲料罐和EPS熟化料倉中的原料通過螺旋輸送機輸送到電子計量儲料倉，經過計量後會同水箱中一定溫度的水進入發泡攪拌機的攪拌倉，經過初步攪拌後，再加入發泡裝置中的泡沫進行混合攪拌，待攪拌均勻後，澆注到牆板成型機的穿管後模具中，澆注完成後，牆板成型機移動到整體穿抽管區，通過穿抽管裝置進行抽管操作，抽管後通過整體出板裝置進行將牆板進行入庫； 所述集群控制系統包括控制中心以及分別與控制中心連接的預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統、智能模具調度子系統、穿插管子系統和搬運子系統，所述控制中心包括分別接入工控網絡的工控計算機、無線調度伺服器、集散控制伺服器和備份伺服器，所述無線調度伺服器分別通過無線通訊方式與智能模具調度子系統和搬運子系統連接，所述集散控制伺服器分別與預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統和穿插管子系統連接。
2.根據權利要求I所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述牆板成型機包括模具車本體，所述模具車本體上設置有若干個可移動且帶有凹槽的擋板，所述的擋板底部通過四桿機構連接，所述四桿機構的一端連接有拉伸連杆。
3.根據權利要求I所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述穿抽管裝置包括穿抽管車體和設置在穿抽管車體一側的平移機構，所述平移機構包括若干個芯管和夾持裝置，所述芯管的一端設置有夾持凹槽，所述夾持裝置固定在穿抽管車體上，並與芯管的夾持凹槽一端連接。
4.根據權利要求I所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述集散控制伺服器通過RS485總線分別與預處理子系統的預處理設備儀表、物料計量子系統的物料計量儀表、攪拌子系統的攪拌設備儀表、澆注子系統的澆注設備儀表和穿抽管子系統的穿抽管儀表連接。
5.根據權利要求I所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述集散控制伺服器通過Profibus總線分別與預處理子系統的預處理設備PLC、物料計量子系統的物料計量PLC、攪拌子系統的攪拌設備PLC、澆注子系統的澆注設備PLC和穿抽管子系統的穿抽管PLC連接。
6.根據權利要求I所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述智能模具調度子系統包括牆板成型機的控制模塊和驅動電路，所述驅動電路與控制模塊連接，所述控制模塊通過無線通訊方式與無線調度伺服器連接。
7.根據權利要求I或6所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述無線通訊方式包括Zigbee無線通訊方式。
8.根據權利要求I所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述驅動電路包括直流驅動電路和交流驅動電路。
9.根據權利要求I所述的一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，其特徵是，所述預處理子系統包括液體物料的預發裝置、硫化裝置、加熱裝置和混合裝置。
全文摘要
本發明公開了一種輕質節能牆板成型生產線的集群控制系統，用於實現對輕質節能牆板成型生產線的自動化控制，所述集群控制系統包括控制中心以及分別與控制中心連接的預處理子系統、物料計量子系統、攪拌子系統、澆注子系統、智能模具調度子系統、穿插管子系統和搬運子系統。本發明使整個牆板生產過程由計算機控制，輕質牆板成型質量大大提高，不可控因素減少，產品質量穩定，輕質節能牆板成型整個過程自動完成，使工人勞動強度降低；減少原材料浪費，提高生產率，降低生產成本。本發明實現了對輕質節能牆板成型生產線的自動化控制，不僅能夠降低工人勞動強度、減少原材料浪費、降低生產成本、而且能夠提高生產率。
文檔編號B29C39/44GK102873805SQ201210387519
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年10月11日
發明者曹樹坤, 張輝, 楊桓, 李葉, 鄧永紅 申請人:濟南大學