引言

懸浮式烘干技術(shù)是一種新型的熱風(fēng)干燥技術(shù),由美國(guó)ASI公司提出,隨著美國(guó)印刷業(yè)的迅速發(fā)展,也大力推動(dòng)了懸浮烘箱技術(shù)的發(fā)展。日本、歐洲的懸浮式干燥技術(shù)都是從美國(guó)傳入并發(fā)展的,現(xiàn)在美國(guó)很多企業(yè)都使用懸浮烘箱代替?zhèn)鹘y(tǒng)的支撐銀烘箱,可以說(shuō)使用懸浮烘箱將會(huì)是國(guó)內(nèi)現(xiàn)代印刷、涂覆行業(yè)的主流趨勢(shì)。

1懸浮烘箱概述

1.1懸浮烘箱原理

懸浮烘箱又叫漂浮式烘箱或氣浮式烘箱,其原理是:利用空氣動(dòng)力學(xué)原理,由一系列上下水平交錯(cuò)或?qū)ΨQ排列的空氣噴嘴形成的特殊熱風(fēng)流場(chǎng),支撐料膜在烘箱內(nèi)運(yùn)行并干燥。1.2懸浮烘箱優(yōu)點(diǎn)

(1)懸浮烘箱內(nèi)的料膜通過(guò)空氣傳動(dòng),避免料膜與烘箱導(dǎo)銀直接接觸,確保料膜不被傷,提高涂布質(zhì)量。(2)懸浮烘箱內(nèi)的料膜縱向張力幾乎為零,對(duì)料膜拉伸小,減少料膜熱收縮,保證涂布均勻。

2懸浮烘箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

懸浮烘箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括烘箱升降、烘箱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止等動(dòng)作。系統(tǒng)硬件由西門子1500PLC、風(fēng)壓傳感器、變頻器、變頻電機(jī)、人機(jī)界面組成,如圖1所示。烘箱升降時(shí),PLC發(fā)送相應(yīng)的指令給烘箱升降變頻器,從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作。烘箱風(fēng)機(jī)變頻器與PLC通過(guò)RS485實(shí)時(shí)通信,PLC將指令發(fā)送給風(fēng)機(jī)變頻器,隨后驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)。

2.1懸浮烘箱升降

懸浮烘箱各區(qū)之間由保溫層相連,所以烘箱升降必須同步。每區(qū)烘箱升降桿各有兩個(gè)上限位和兩個(gè)下限位,上限位限制烘箱升起高度,下限位檢測(cè)烘箱是否完全關(guān)閉。烘箱升降由PLC統(tǒng)一下達(dá)指令,通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。烘箱上升時(shí),當(dāng)檢測(cè)到兩個(gè)上限位的其中之一時(shí),烘箱會(huì)繼續(xù)上升,若在接下來(lái)的0.5s內(nèi)檢測(cè)到另一個(gè)上限位,烘箱將會(huì)繼續(xù)上升,系統(tǒng)正常。若在0.5s內(nèi)未能檢測(cè)到另外一個(gè)上限位,烘箱會(huì)在0.5s后停止上升,系統(tǒng)認(rèn)為另外一個(gè)上限位開(kāi)關(guān)已經(jīng)損壞,在修好或更換之前烘箱將無(wú)法進(jìn)行升降動(dòng)作。烘箱下降邏輯和上升邏輯一樣,通過(guò)檢測(cè)兩個(gè)下限位來(lái)進(jìn)行下降動(dòng)作。這樣每次都可檢查限位開(kāi)關(guān)是否正常,防止烘箱升起下降時(shí)造成損壞。

2.2烘箱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止

如圖2所示,設(shè)計(jì)的懸浮烘箱共5節(jié),風(fēng)機(jī)總共由5個(gè)進(jìn)風(fēng)機(jī)、2個(gè)串聯(lián)風(fēng)機(jī)和1個(gè)排風(fēng)機(jī)組成。進(jìn)風(fēng)機(jī)入風(fēng)口管道,1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)排風(fēng)管道及4~3區(qū)串聯(lián)風(fēng)管、5~4區(qū)串聯(lián)風(fēng)管處各有2個(gè)風(fēng)壓檢測(cè)儀器,均用來(lái)檢測(cè)風(fēng)量是否達(dá)到要求。

圖2 懸浮烘箱風(fēng)機(jī)排布

2.2.1烘箱啟動(dòng)流程

烘箱啟動(dòng)分為自動(dòng)和手動(dòng)模式。在手動(dòng)模式下,啟動(dòng)時(shí),只需手動(dòng)點(diǎn)擊各風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕即可:關(guān)閉時(shí),點(diǎn)擊停止按鈕即可。在自動(dòng)模式下,點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕,系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至啟動(dòng)流程畫面(圖3)。畫面左側(cè)為啟動(dòng)流程圖,右側(cè)顯示各步驟的具體過(guò)程及出錯(cuò)情況。啟動(dòng)時(shí),系統(tǒng)首先進(jìn)行靜態(tài)預(yù)檢,此時(shí)所有風(fēng)機(jī)都未啟動(dòng),PLC將不會(huì)收到壓差信號(hào)。若PLC接收到任意一個(gè)壓差信號(hào),則系統(tǒng)判斷此風(fēng)壓檢測(cè)儀器已損壞,在修好或更換前,啟動(dòng)流程無(wú)法進(jìn)行。當(dāng)靜態(tài)預(yù)檢正常時(shí),啟動(dòng)流程繼續(xù)進(jìn)行,自動(dòng)依次打開(kāi)排風(fēng)機(jī)、串聯(lián)風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)機(jī)。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率達(dá)到設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)將進(jìn)行"排空",排空是將烘箱內(nèi)的殘留溶劑全部排出,保證烘箱安全,整個(gè)過(guò)程需要進(jìn)行5次換氣,一般需要6min。排空時(shí),所有風(fēng)機(jī)以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行,排空完成后,才可進(jìn)行加熱。當(dāng)烘箱溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入"熱浸"狀態(tài),此過(guò)程是為了保證烘箱內(nèi)所有位置的溫度與測(cè)試點(diǎn)溫度一樣,一般需要10~20min,隨后烘箱自動(dòng)啟動(dòng)流程結(jié)束。

2.2.2烘箱停止流程

自動(dòng)停止時(shí),點(diǎn)擊停止按鈕,系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至停止流程畫面(圖4)。停止時(shí),系統(tǒng)首先進(jìn)行"后排空",后排空作用與排空作用一致,風(fēng)機(jī)頻率也一樣。后排空完成后,關(guān)閉加熱,風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行,當(dāng)烘箱溫度降至安全溫度時(shí)(一般為90℃),依次停止各個(gè)風(fēng)機(jī),烘箱自動(dòng)停止流程結(jié)束。

3懸浮烘箱控制系統(tǒng)測(cè)試

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,對(duì)系統(tǒng)各部分功能進(jìn)行測(cè)試。

3.1烘箱升降測(cè)試

烘箱上升時(shí),偶爾會(huì)出現(xiàn)烘箱到達(dá)第一個(gè)上限位后,接下來(lái)的0.5s內(nèi)找不到第二個(gè)上限位的情況。經(jīng)檢測(cè),兩個(gè)上限位均沒(méi)有損壞,而且烘箱下降時(shí)并沒(méi)有出現(xiàn)此種情況,所以判斷為機(jī)械加工誤差,兩個(gè)上限位有一些誤差,而且烘箱在上升時(shí)為克服烘箱重力,0.5s內(nèi)沒(méi)有把這個(gè)誤差走完,導(dǎo)致沒(méi)有找到第二個(gè)上限位。將烘箱上升速度加快后,再?zèng)]有出現(xiàn)此情況。

3.2烘箱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止測(cè)試

在烘箱啟動(dòng)完成后,有時(shí)會(huì)檢測(cè)不到3區(qū)烘箱排風(fēng)壓差信號(hào)。分析懸浮烘箱結(jié)構(gòu),1~3區(qū)烘箱共用一個(gè)排風(fēng)機(jī),3區(qū)距離排風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn),風(fēng)量不穩(wěn)定。在增大排風(fēng)機(jī)頻率后,3區(qū)烘箱排風(fēng)壓差信號(hào)狀態(tài)穩(wěn)定。

4結(jié)語(yǔ)

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,經(jīng)過(guò)調(diào)試后,烘箱升降動(dòng)作正常,烘箱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止動(dòng)作正常?？偟膩?lái)說(shuō),懸浮烘箱控制系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然測(cè)試中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題及誤差,主要由以下兩點(diǎn)原因引起:(1)考慮到機(jī)械加工精度,理論位置會(huì)存在一些偏差,這必然也會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響:(2)理論上得到的解析關(guān)系式都是假設(shè)的理想情況,但實(shí)際情況可能有一些偏差。