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技术论坛自动灌装机工艺设备概述

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自动灌装机工艺设备概述2021-03-15
目前,我国大多数涂料厂仍采用传统的手工灌装,胶水的质量主要由工人的操作技术来保证。随着市场竞争的加剧,对油漆生产线效率的要求越来越高,手工制胶已经不能满足生产需要。自动灌装机引入的制胶油墨控制,用于配合油漆生产线,可以实现制胶、送胶和涂胶过程的全自动控制。由于涂层按照预设的原料配比和工序准备胶水,可以避免人工操作失误可能导致的胶水质量不稳定,保证纸箱粘合的剥离强度。此外,自动灌装的效率远远高于手工制胶,可以满足高速生产线的工艺要求。
1工艺设备及工艺概述
1.1主要工艺设备
灌装生产线的主要工艺设备由储罐(包括淀粉、碱液和树脂三罐)、转移罐(包括硼砂、碱液和树脂三罐及其共用称重装置)、配液罐主罐及其称重装置、四个成品罐及其称重装置组成。
灌装生产线设有 (碳钢计量罐、反应罐体)、搅拌装置、碱液储罐和两台碱液泵。碱液输送和分配罐及管道均由不锈钢制成。片状碱转化为液碱后,储存在碱溶液制备罐的测量罐中。碱液输送罐的液位可由PCC自动控制。当低于设定的下限时,碱液泵将自动开始从碱液储存罐供应。淀粉储罐是碳钢树脂计量罐、反应罐、螺旋称重、振动给料机和高低料位。反应罐计量罐主罐配有蒸汽加热装置和自动温控,配有温度检测元件、二级温度计和蒸汽切断阀,用PCC控制温度。
每个点胶罐的计量罐都装有液位检测和混合称重装置。每台反应釜计量箱的胶水重量可以在制胶室的触摸屏上实时显示和监控。
自动灌装生产线的主要工艺设备及布置
1.2工艺流程概述
首先,输送润滑油计量罐的灌装罐由硼砂、树脂和碱液的储存反应器进料:三个输送计量罐搅拌罐均固定在由三个称重模块支撑的框架上,它们共用一个称重装置。在常温下,树脂和碱液都是液体,它们的输送灌装罐装有最高和最低的浮球。第一次只加入树脂,当液位达到高位浮球位置时,停止进料。此时,转移添加剂计量箱的液体分配箱的称重仪表显示的重量是树脂的重量,也是其最大值。第二次只加入碱液,当液位达到高位浮球位置时,停止进料。此时,仪表显示的重量减去第一次添加的树脂重量即为碱液重量。将此计算值保存为碱液的当前重量。硼砂是固体。硼砂被手动添加到硼砂转移油脂填充罐中,但也以同样的方式进行测量。淀粉搅拌罐内设有防爆电子秤和高低料位振动器。当达到高料位时,淀粉不能添加到液体灌装机计量罐的液体分配罐中,低料位信号指示添加了淀粉。振动器的功能是疏松和分散淀粉,防止淀粉桥接。Wh生产胶水时,主要加入硼砂、树脂和碱液,除了在溶剂配制罐主罐中先后几次加入一定比例的清水和淀粉作为基料。这三种馅料都是单独添加的。如果当前添加碱液,转移填充罐的重量将变小。该差值是注入计量罐液体分配罐主罐的碱液重量。转移罐中碱液的当前重量是初始重量减去注入主罐中碱液的重量。将该值保存为当前碱液重量。另外两种材料也以相同的方式添加到填充罐计量罐主罐中。
事实上,每条油漆生产线只需要一种胶水来填充,不同的油漆生产线对应的填充也是不同的。目前,涂胶设备配有四个计量罐配料罐(带蒸汽加热装置)。每辆叉车成品分配罐计量罐中胶水的填充是不同的。四个计量罐配料罐分别位于不同的油漆生产线旁边,通过管道与主计量罐配料罐连接。液体灌装机通过气泵将加热后的胶水从主罐吸入成品液体灌装机相应的计量罐配料罐。配有自动灌装校正功能。灌装时,可通过屏幕监控灌装过程中的偏差,并根据灌装比例自动修正以下灌装比例,确保灌装精度。可以实现与用户生产管理钢瓶秤的数据通信,通过参数设置,根据需要生产的订单情况自动确定胶水的产量,减少胶水的浪费;灌装初始输入后,当用户需要调整灌装时,不需要计算物料的变化,只有叉车直接输入胶水的变化结果,程序可以自动修改灌装。配有自动吹胶功能,在每个点胶罐中的胶水送出后,自动吹胶并复位钢瓶秤,避免胶管堵塞。
2组成和配置
2.1电子秤的组成
灌装控制以贝加尔的BR 2003系列PCC为核心,采用触摸屏作为人机界面,结合了梅捷利-托莱多的PANTHER称重仪、计量罐主罐温度控制仪、加水控制和淀粉输送控制装置等。此外,钢瓶秤还配备了一些泵、切断阀、液位和称重模块。称重装置采用两套梅特勒-托利多多桶多物料灌装称重仪器(panther 2000 T600型,最大称重范围5-10000千克,分数值0.005-10),一套用于灌装罐计量罐主罐,一套用于转移罐。每个衡器由3个称重模块和一个具有逻辑控制功能的二级衡器(包括防爆电子秤/称重模块电源)组成。自动灌装具有精度高、可靠性好、物料搬运能力专业、人机界面友好的特点,对提高生产效率具有重要作用。梅特勒-托利多的控制方案采用先进的总线技术。现场总线(Profibus)、RS232、RS485或MODBUS-Plus)等现场总线可以方便地实现与相关PLC(或PCC)料斗秤称重钢瓶秤的高速数据通信。该自动称重灌装机实时性强、可靠性高、配置灵活,能够方便地满足各种用户对称重灌装的需求。
3.1自动灌装机的工作模式
自动灌装机配有手动和自动工作模式,可以在生产前预设,也可以在生产过程中根据需要相互切换。每罐胶水用叉车运输后,自动吹胶。钢瓶秤的高度自动化设计可以实现制胶和使用过程的全自动控制。从胶水需求、灌装参数、准备到运输的整个过程都由PCC控制,不需要特殊人员操作。
3.2自动灌装机的主要功能和特点
自动灌装机主要功能有多次灌装存储、自动选择灌装、参数设置、各种成本报告、称重灌装控制、自动输胶控制等。同时配有自动灌装校正功能。加料时,可通过操作屏幕监控加料过程中的偏差,并可通过改变加料比例自动修正后续加料比例,从而保证加料的准确性。
自动灌装还可以实现与客户生产管理的数据通信。通过数据交换,根据待生产的纸制品订单自动确定胶水生产量,减少胶水浪费。初始灌装输入后,如果客户确实需要调整灌装量,并且不需要重新计算物料的变化,程序可以通过直接输入胶水的变化结果来自动修改灌装量。
外部通用串行总线存储设备完整记录了几个重要工艺参数的历史数据。
3.3称重灌装的工作原理
称重灌装单元是自动灌胶控制的核心部分。灌装控制决定了制胶质量和生产效率。自动灌装采用梅特勒-托利多两套电子称重装置,其二次称重仪表与PCC电动叉车相结合,实现对所有物料的称重、灌装和灌装的控制,从而更准确地控制整个灌装过程,保证了灌胶的准确实施。
考虑到PCC的中央处理器与各称重仪表站之间的数据通信采用相对低速的RS485串行通信方式,如果允许PCC对称重值进行数字滤波,则在每个程序扫描周期内,必须对每个PANTHER称重终端连续进行多次数据采集,这需要很长时间,可能会影响称重值数字滤波的精度,直接影响称重结果。因此,PANTHER称重终端被安排承担钢瓶秤设计中称重值的数字滤波任务,其独特的TraxDSPTM数字滤波功能也完全能够完成这项任务。在每个扫描周期中,PCC只需收集通过RS485总线网络从PANTHER终端数字过滤的单个重量数据,并进行后续处理(见流程图4和图5)。
(1)称取物料并注入转移反应罐中,灌装胶水
硼砂、树脂和碱液转移反应罐的测量罐体积小。由于称重过程中需要被固定在由三个称重模块支撑的桌子上,共用一套称重仪器。入口管和出口管都通过金属软管连接,以避免额外的应力影响称重精度。
梅特勒-托利多三个称重防爆电子秤/称重模块的测量范围均为1000千克,精度为0.05%,称重钢瓶秤的综合精度为0.5%。防爆电子秤/称重模块的重量输出信号并联(0~40mA)后,传输到PANTHER工业称重终端(二次仪表)。终端中的高精度稳定电源作为上述防爆电子秤/称重模块的桥式电源。PCC可以通过RS485总线网络数据通信设置和采集称重和灌装参数。定量液体灌装机的PCC还通过数字量输入和输出触点控制各智能叉车进料泵的开启和关闭、进料器的启动/停止以及进料电磁阀。PANTHER采用delta-sigma模数转换和数字处理技术,为工业称重要求提供多种应用模式:称重显示、称重检查、分拣、定值控制等。PANTHER称重终端独特的TraxDSPTM数字滤波专利技术可以获得实时稳定的重量值。即使运动设备连接到连接的秤体上,也可以通过调整称重终端的参数来获得实际重量数据。PANTHER称重te转运站称重灌装控制单元的简化原理
根据预先输入的配胶量进行灌装,在PCC的控制下,将树脂、碱液和硼砂从储存反应罐依次加入到转移反应罐中,根据工艺要求将树脂、碱液和硼砂从转移反应罐分别加入到反应罐计量罐的主罐中;三种物料的实际灌装重量值是通过多次称重和计算得到的。材料和胶水的称重和填充程序分别显示,这两个图中的逻辑是连续的。配液罐计量罐手动/自动模式选择(第三次进料)完成了吗?启动硼砂进料器自动进料手动制胶程序(手动操作略)定量灌装机N剥取树脂进料值并保存(W1t)(二次进料)检查硼砂反应罐高位开关状态人机界面输入灌胶数是否达到高位?y停止硼砂进料器给PANTHER多重取样转移反应器重量信号;TraxDSPTM数字滤波,得到预存的相应树脂、碱液和硼砂填充目标值(第一次加料),启动树脂加料泵;打开树脂进料阀,启动碱液进料泵;打开碱液加料阀,检查树脂计量罐反应罐的高液位开关状态N N是否达到高液位?关闭树脂进料阀;多次停止树脂进料泵PANTHER取样,传递反应罐重量信号;TraxDSPTM数字过滤器检查碱溶液罐的高液位开关状态PCC是否通过通信收集PANTHER称重数据以达到高液位?关闭碱液进料阀;停止PANTHER多次采样转移罐的重量信号;进行TraxDSPTM数字滤波数据预处理(工作过程的尺寸转换),得到去皮后的液体灌装秤转移罐的总装料值,并存储(Wt2)转移灌装罐计量罐的总装料值Wt2-W1t-W2tPCC通过通讯收集PATHER称重数据PCC,通过通讯收集PATHER称重数据PCC。数据预处理(工艺尺寸转换)液体灌装设备剥离获得转移灌装罐的总灌装值并保存(Wt1)获得硼砂灌装值并保存(W2t)数据预处理(工艺尺寸转换)转移灌装罐的总灌装值Wt1-树脂灌装值W1t用于获得碱液灌装值并保存液体灌装设备(W2t)。转移灌装罐的称重和加料程序流程采用梅特勒-托利多的/称重模块和PANTHER工业称重终端。计量罐主罐采用3个称重模块支撑灌装罐主罐,其重量输出信号并联到辅助称重仪表上,测量灌装罐主罐的重量。每个防爆电子秤的量程为2000公斤,精度为0.05%,该液体灌装设备称重钢瓶秤的精度为0.5%。称重参数可以在人机界面触摸屏上设置。成品灌装罐称重采用间接称重法,因为对成品罐重量的测量精度要求不高。也就是说,压力变送器(输出信号4-20mA)安装在每个填充罐底部的输出测量管道上,满量程对应2000公斤,精度优于1%。自动灌装秤通过压力变送器间接测量成品灌装罐中的液位,然后根据灌装罐的几何尺寸和相关液体的密度计算每个计量罐的灌装罐中的物料重量。灌装误差补偿灌装控制使用PCC逻辑控制每个气动进料阀的动作。由于进料阀动作延迟和落料延迟,如果不采取相应措施,可能会造成物料控制偏差。因此,钢瓶秤采用灌装误差补偿方案进行调整,可以更好地控制精度。加水控制:灌胶过程中需要的水量很大。如果要减少加料误差,加料速度不能太快,但太慢的加料速度会影响制胶效率,因此设置了快/慢加水模式来平衡au
温控单元配有测温点(铂电阻测温元件)、蒸汽控制阀和带RS485总线通讯接口的温度二次称重仪表。温度设定范围为10 ~ 50℃(可通过触摸屏设定),控制偏差在/-2℃以内。PCC与测温仪表通过RS485总线进行数据通信,自动灌装机相互配合,根据预编程程序实现带死区的两位间歇温度自动控制。结论
自动灌装机采用具有分时多任务处理机制的PCC和高精度称重装置,保证了一些快速任务的循环执行和称重灌装的准确性。先进自动化技术的应用保证了粘合纸箱粘合质量和剥离强度的稳定性,降低了生产成本。设备投产后,运行正常,故障率极低。


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