专利名称：一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制系统及配制方法
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系统及配制方法。
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系统及配制方法。
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 动配制系统，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系统的溶液配制方法，它包括以下步骤-
(1) 、设定需要制备的CaC(V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CaC03干粉含量和水的含量，计算公式为
X= (WXS/100) X (1+X。/100) Y=W-(WXS/100) X (1+X。/100) 其中X表示需加入配制槽中的CaC03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CaC03溶液的总重量(单位Kg)， S表示需 制备的CaCO:,溶液的浓度(单位《， X。表示需加入配制槽中的CaCO:,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CaCO:,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，由丌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85y。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CaCO:,干粉，并经搅拌机搅拌形成CaCO:,溶液，当称重传感器测得配制槽内CaCO:, 溶液的重量达到(需加入CaCQ,干粉含量X+8，W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CaCO.,千粉；
(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CaC(V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CaC(V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CaC(V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. 14Xr2XhXKX (90%-Z) X 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CaC0,溶液(单位％)， K 表示CaC03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CaC(V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CaCO:;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CaCO:,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CaCO:,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CaCO:,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CaC03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CaCO:,溶液的重量降 到OKg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CaCO:,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歩骤(2) — (9)，以实现 CaC03溶液自动配制系统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系统和自动配制方法，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。
图1为本发明的系统结构示意图2为本发明的自动配制过程流程图。
具体实施例方式
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系统，它包括原料槽l、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上设置有出料阔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。
上述配制系统实现CaC0,溶液的自动配制过程包括以下歩骤
(1) 、设定需要制备的CaCO,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CaCO,干粉含量和水的含量，计算公式为
X=(沐XS/100) X (1+X Z100) Y = W-(WXS/100) X (1+X。/100) 其中X表示需加入配制槽中的CaC(X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CaCOi溶液的总重量(单位Kg), S表示需 制备的CaCOi溶液的浓度(单位％)， X。表示需加入配制槽中的CaCO,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 打丌向配制槽中加水，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CaCO,溶液总重量 W的50卯m时，流量计反馈信息至循环生产逻辑功能块，由丌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85y。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CaC03干粉，并经搅拌机搅拌形成CaC03溶液，当称重传感器测得配制槽内CaCO:, 溶液的重量达到(需加入CaC03干粉含量X+85y。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CaCO:,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CaCO:,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阔，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CaCO:,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CaC03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. 14Xr2XhXKX (90%-Z) X 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CaC(V溶液(单位％)， K
表示CaC03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CaC(U容液的总重量W，如果储存槽的空余量G小于本次配制所得CaCO:,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CaCO,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CaCO:i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CaC(V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CaC03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CaCO:,溶液的重量降 到OKg时，开关量输入输出模块命令出料陶关闭，出料泵停止工作，本次CaC03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CaCO:;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STEP7 V5.4;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。
权利要求
1、一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制系统，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系统，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系统，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系统的溶液配制方法，其特征在于 它包括以下歩骤(1) 、设定需要制备的CaCO:,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CaCO,.,干粉含量和水的含量，计算公式为X二(WXS/100) X (1+X。/100) Y二W-(WXS/100) X (1+X。/100) 其中X表示需加入配制槽中的CaCO:,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CaC03溶液的总重量(单位Kg)， S表示需 制备的CaCO:;溶液的浓度(单位％)， X。表示需加入配制槽中的CaC03千粉中的含水量(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CaC(V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，寸，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CaC03干粉，并经搅拌机搅拌形成CaC03溶液，当称重传感器测得配制槽内CaC03 溶液的重量达到(需加入CaC03干粉含量X+85y。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CaCO:;干粉；(6) 、开关量输入输出模块发出进水阀丌启命令再次打丌进水阀进水，当称重传感 器测得配制槽内CaC(V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CaC(V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CaCO:,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. 14X XhXKX (90%-Z) X 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CaC(V溶液(单位％)， K表示CaC(V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CaCO..,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CaCO:,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CaCO:,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CaCO:,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CaCQ,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CaC(V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CaC03溶液的重量降 到OKg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CaC(V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CaC03溶液自动配制系统的多次循环 配制。
全文摘要
本发明公开了一种碳酸钙湿磨流程中的溶液自动配制系统，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。
文档编号B01F15/04GK101596426SQ20091009947
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者明 叶, 胡焕啸 申请人:宁波中华纸业有限公司