引言

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

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:利用空氣動力學原理,由一系列上下水平交錯或對稱排列的空氣噴嘴形成的特殊熱風流場,支撐料膜在烘箱內(nèi)運行并干燥。1.2懸浮烘箱優(yōu)點

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

2懸浮烘箱控制系統(tǒng)設計

懸浮烘箱控制系統(tǒng)設計包括烘箱升降、烘箱風機啟動/停止等動作。系統(tǒng)硬件由西門子1500PLC、風壓傳感器、變頻器、變頻電機、人機界面組成,如圖1所示。烘箱升降時,PLC發(fā)送相應的指令給烘箱升降變頻器,從而驅動電機動作。烘箱風機變頻器與PLC通過RS485實時通信,PLC將指令發(fā)送給風機變頻器,隨后驅動風機。

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上限位和兩個下限位,上限位限制烘箱升起高度,下限位檢測烘箱是否完全關閉。烘箱升降由PLC統(tǒng)一下達指令,通過變頻器驅動電機實現(xiàn)。烘箱上升時,當檢測到兩個上限位的其中之一時,烘箱會繼續(xù)上升,若在接下來的0.5s內(nèi)檢測到另一個上限位,烘箱將會繼續(xù)上升,系統(tǒng)正常。若在0.5s內(nèi)未能檢測到另外一個上限位,烘箱會在0.5s后停止上升,系統(tǒng)認為另外一個上限位開關已經(jīng)損壞,在修好或更換之前烘箱將無法進行升降動作。烘箱下降邏輯和上升邏輯一樣,通過檢測兩個下限位來進行下降動作。這樣每次都可檢查限位開關是否正常,防止烘箱升起下降時造成損壞。

2.2烘箱風機啟動/停止

如圖2所示,設計的懸浮烘箱共5節(jié),風機總共由5個進風機、2個串聯(lián)風機和1個排風機組成。進風機入風口管道,1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)排風管道及4~3區(qū)串聯(lián)風管、5~4區(qū)串聯(lián)風管處各有2個風壓檢測儀器,均用來檢測風量是否達到要求。

圖2 懸浮烘箱風機排布

2.2.1烘箱啟動流程

烘箱啟動分為自動和手動模式。在手動模式下,啟動時,只需手動點擊各風機啟動按鈕即可:關閉時,點擊停止按鈕即可。在自動模式下,點擊啟動按鈕,系統(tǒng)自動跳轉至啟動流程畫面(圖3)。畫面左側為啟動流程圖,右側顯示各步驟的具體過程及出錯情況。啟動時,系統(tǒng)首先進行靜態(tài)預檢,此時所有風機都未啟動,PLC將不會收到壓差信號。若PLC接收到任意一個壓差信號,則系統(tǒng)判斷此風壓檢測儀器已損壞,在修好或更換前,啟動流程無法進行。當靜態(tài)預檢正常時,啟動流程繼續(xù)進行,自動依次打開排風機、串聯(lián)風機、進風機。當風機頻率達到設定值時,系統(tǒng)將進行"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,整個過程需要進行5次換氣,一般需要6min。排空時,所有風機以最高轉速運行,排空完成后,才可進行加熱。當烘箱溫度達到設定溫度時,系統(tǒng)進入"熱浸"狀態(tài),此過程是為了保證烘箱內(nèi)所有位置的溫度與測試點溫度一樣,一般需要10~20min,隨后烘箱自動啟動流程結束。

2.2.2烘箱停止流程

自動停止時,點擊停止按鈕,系統(tǒng)自動跳轉至停止流程畫面(圖4)。停止時,系統(tǒng)首先進行"后排空",后排空作用與排空作用一致,風機頻率也一樣。后排空完成后,關閉加熱,風機繼續(xù)運行,當烘箱溫度降至安全溫度時(一般為90℃),依次停止各個風機,烘箱自動停止流程結束。

3懸浮烘箱控制系統(tǒng)測試

在系統(tǒng)設計完成后,對系統(tǒng)各部分功能進行測試。

3.1烘箱升降測試

烘箱上升時,偶爾會出現(xiàn)烘箱到達第一個上限位后,接下來的0.5s內(nèi)找不到第二個上限位的情況。經(jīng)檢測,兩個上限位均沒有損壞,而且烘箱下降時并沒有出現(xiàn)此種情況,所以判斷為機械加工誤差,兩個上限位有一些誤差,而且烘箱在上升時為克服烘箱重力,0.5s內(nèi)沒有把這個誤差走完,導致沒有找到第二個上限位。將烘箱上升速度加快后,再沒有出現(xiàn)此情況。

3.2烘箱風機啟動/停止測試

在烘箱啟動完成后,有時會檢測不到3區(qū)烘箱排風壓差信號。分析懸浮烘箱結構,1~3區(qū)烘箱共用一個排風機,3區(qū)距離排風機最遠,風量不穩(wěn)定。在增大排風機頻率后,3區(qū)烘箱排風壓差信號狀態(tài)穩(wěn)定。

4結語

從測試結果來看,經(jīng)過調試后,烘箱升降動作正常,烘箱風機啟動/停止動作正常。總的來說,懸浮烘箱控制系統(tǒng)達到了設計要求。當然測試中也出現(xiàn)了一些問題及誤差,主要由以下兩點原因引起:(1)考慮到機械加工精度,理論位置會存在一些偏差,這必然也會對控制系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響:(2)理論上得到的解析關系式都是假設的理想情況,但實際情況可能有一些偏差。