热风熔融塑料回收造粒机及其控制系统研究

摘要

本研究根据目前国内塑料回收造粒工艺的研究现状,提出了新型的塑料回收加工工艺,即热风熔融塑料回收造粒方法,该方法是利用热空气对回收塑料进行加热,直至熔融,经螺旋叶片挤压后由螺杆挤出造粒。由于热空气流动性好,所以在加热过程中,待加工物体的外形对其加热效果影响不大,因此采用该方法可以省去传统塑料回收造粒过程中的粉碎环节。主要研究内容如下:
　　 1.本课题研制了由主轴系统、传动系统、进料机构、加热系统、热风循环系统等几部分组成的热风熔融塑料回收造粒装置。该装置运行平稳、噪声小、结构紧凑,采用模块化设计,制造简单、安装方便。此外,加热后的热风经循环系统被重复加热,供二次加热,节约能源,整个加工过程中无废气产生。
　　 2.针对传统造粒机加热惯性的特点,提出了变频加热的方法。在加热过程中,系统会根据当前温度值与设定温度值的差以及事先设定好的温度系数自动改变加热器得失电时间比,从而改变加热功率的方法,达到准确控制加热温度的目的。本文给出了变频加热详细的算法,与传统的温度控制方法相比,温度控制的准确性好。
　　 3.开发了热风熔融塑料回收造粒机控制系统,包括基于VC++6.0的上位机控制系统和基于欧姆龙PLC的下位机控制程序,通过对上位机控制界面的操作,可以实现对整个造粒机的运行进行控制。其中包括:PLC内部数据的读写、系统参数设置、加工工艺参数设置、电机控制、加热温度实时曲线的显示与输出。此外,系统通过软硬件结合的方法,提供了硬件启停控制和软件启停控制两种控制模式。在软件控制模式下,操作者根据实际情况,可以通过手动运行、变频加热、自动通断三种温度控制运行模式对加热温度进行控制。
　　 4.建立了基于polyflow螺杆挤出过程中的温度分布模拟,得到了螺杆挤出的最佳工艺参数。参照模拟结果,利用热风熔融塑料回收造粒机进行了挤出实验研究。同时,对上位机控制软件进行了测试,并对整个控制系统进行了调试。
　　 试验表明,本研究开发的热风熔融塑料回收造粒机控制系统运行可靠、功能强大、操作简单灵活、可视化好,所控制的加热温度惯性小、准确性高。加工出来的样机能有效地将废旧塑料进行挤出造粒。