摘要：由于牙膏生產(chǎn)后段需恒壓供膏，且為保證灌裝機的灌裝精度，輸送過(guò)程需要保證膏體的壓力恒定，膏體的流量根據灌裝需求進(jìn)行供給。本文研究的自動(dòng)化恒壓供膏控制系統通過(guò)PID控制算法，控制恒壓罐閥門(mén)開(kāi)度以保證恒壓罐內膏體壓力的恒定，通過(guò)對PID參數的整定保證系統的穩定性，為牙膏生產(chǎn)后段灌膏的工序提供有力保障。

0引言

牙膏的生產(chǎn)主要分為制膏和灌膏兩部分，供膏系統在制膏及灌膏兩部分間起到連接作用。在膏體生產(chǎn)結束后，恒壓供膏系統需要根據后段自動(dòng)化灌裝線(xiàn)的生產(chǎn)要求進(jìn)行膏體輸送。為保證灌裝機的灌裝精度，輸送過(guò)程需要保證膏體的壓力恒定，其中膏體流量根據灌裝需求進(jìn)行供給。自動(dòng)化恒壓供膏系統主要用于金殿日化牙膏生產(chǎn)過(guò)程中的制膏結束后膏體的自動(dòng)化輸送。國內對供膏系統中對恒壓罐閥門(mén)的控制基本全依靠人工經(jīng)驗，這種方法很難保證灌膏的穩定性，加上人為操作的局限性且沒(méi)有相應的監測系統，嚴重影響灌膏質(zhì)量。因此迫切需要研發(fā)自動(dòng)化恒壓供膏系統。

1自動(dòng)化恒壓供膏系統的工藝流程及系統組成

1.1自動(dòng)化恒壓供膏系統工藝流程

在制膏生產(chǎn)結束后將膏體輸送至膏體暫存移動(dòng)罐，然后由泵體輸送至恒壓輸送罐，輸送過(guò)程需根據灌裝機灌裝需求進(jìn)行膏體供料，同時(shí)需考慮避免泵體減少啟動(dòng)頻率，以免對泵體使用壽命造成影響。恒壓輸送罐容積740L，為保證0.3MPA壓力輸送，罐體要求設計壓力1.0MPA。恒壓罐根據后端灌裝機的灌裝量要求，保持0.3MPA壓力給料。自動(dòng)化恒壓供膏系統工藝流程見(jiàn)圖1。

1.2自動(dòng)化恒壓供膏系統主要工藝設備

3m3移動(dòng)暫儲罐8個(gè)，轉子輸送泵4臺，740L恒壓輸送罐8個(gè)。

2自動(dòng)化恒壓供膏系統設計

自動(dòng)化恒壓供膏系統的基本設計思路為采用基于PLC的PID控制方法，在恒壓管內安裝壓力傳感器、液位傳感器，由壓力傳感器及電容式液位傳感器將罐內壓力及液位通過(guò)變送器實(shí)時(shí)傳給控制器，控制器通過(guò)變送器傳回的數據通過(guò)PID的控制算法來(lái)調節恒壓罐閥門(mén)的開(kāi)度，進(jìn)而形成一個(gè)閉環(huán)控制。形成基于PLC的PID控制系統，采用了傳感器與PLC設計相結合，優(yōu)化了供膏系統的控制過(guò)程。

2.1系統控制設計

自動(dòng)化恒壓供膏系統的控制采用負反饋控制理論和PID控制算法。對所要控制的恒壓系統進(jìn)行分析后，確定控制信號中的被控量為灌膏工作時(shí)閥門(mén)的開(kāi)度，控制系統的目標值為恒壓關(guān)內的壓力，被控對象為恒壓罐閥門(mén)，控制裝置為可編程控制器。將恒壓罐內的壓力、液位與設定值進(jìn)行比較，得到偏差，通過(guò)PLC控制變頻器調節輸送泵，#后使恒壓罐內的壓力及液位跟進(jìn)設定值，使恒壓罐內的壓力恒定不變。自動(dòng)化恒壓供膏系統的結構原理如圖2所示。

2.2系統硬件設計

根據以上工藝流程要求，以及現場(chǎng)工藝設備的安裝位置情況，將恒壓供料系統置于每臺灌裝機旁，使用一臺PLC作為邏輯控制運算，一臺HMI作為操作人員人機交互，用于設定壓力等控制參數設定，恒壓供膏系統的示意圖如圖3所示。

PLC根據灌裝機的灌裝量控制恒壓罐閥門(mén)開(kāi)度，從而達到調節膏體流量的目的，灌裝機的膏體需求量根據液位計采集數據變化量來(lái)計算，罐體內壓力通過(guò)管頂衛生型壓力變送器進(jìn)行監控，從而控制壓縮空氣比例調節器控制管內壓力恒定。

2.3系統軟件設計

系統采用西門(mén)子PLC-200型PLC作為控制中心，用PLC去控制恒壓罐閥門(mén)開(kāi)度來(lái)達到恒壓穩定的效果。

每套系統I/O統計數量為10個(gè)點(diǎn)位，考慮系統預留為今后擴展使用。I/O口所需數量如表1所示。

從HMI上按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)輸送泵運行且恒壓罐的閥門(mén)開(kāi)啟，程序根據壓力、液位傳感器反饋的數據通過(guò)PLC輸出一個(gè)電壓或電流信號（0～10V或4～20mA）給閥門(mén)控制器，該電壓或電流信號控制閥門(mén)的開(kāi)度，通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度的增大和減小從而達到調壓的目的。如果停止按鈕按下時(shí)，PLC會(huì )給閥門(mén)一個(gè)關(guān)閉信號，則輸送泵停運，閥門(mén)關(guān)閉。自動(dòng)化恒壓供膏控制程序系統框圖如圖4所示

3結束語(yǔ)

根據系統要求及當前恒壓供膏系統存在的問(wèn)題，設計了金殿日化自動(dòng)化恒壓供膏控制系統，系統穩定運行至今10年。即實(shí)現了為后端灌膏環(huán)節提供持續穩定的牙膏源，又為公司節約了成本。由于使用PID控制方法，一方面使系統運行穩定，一方面提高了生產(chǎn)效率。