PLC在塑料擠出機控制系統(tǒng)中的應用分析

2022-05-11

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　　一、系統(tǒng)概述：

　　本公司為機械廠家做的16區(qū)單螺桿擠出機，其控制單元含主機加熱系統(tǒng)，主機調(diào)速系統(tǒng)，牽引的控制系統(tǒng)，切割控制系統(tǒng)以及一些安全保護功能。其工作過程，螺筒，模具加熱，到達設定溫度后保溫一定的時間，開啟主機擠料，出料后開啟牽引，在屏幕上設定切割長度，達到設定長度后啟動切割機。

　　二、系統(tǒng)要求

　　（1）擠壓系統(tǒng)

　　擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具，塑料經(jīng)過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所樹立壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出經(jīng)過模具形成制品。

　?。?）傳動系統(tǒng)

　　傳動系統(tǒng)的作用是驅(qū)動螺桿，提供螺桿在擠出過程中所需求的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動機、減速器和軸承等組成。目前用的Z多的驅(qū)動是變頻器，變頻器輸出的穩(wěn)定與否直接關系到擠出的穩(wěn)定性。

　?。?）加熱冷卻系統(tǒng)

　　加熱與冷卻是塑料擠出過程中的必要條件：

　　1、如今擠塑機通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應加熱，加熱片裝于機身、機脖、機頭各局部。加熱安裝由外部加熱筒內(nèi)的塑料，使之升溫，以到達工藝操作所需求的溫度。

　　2、冷卻安裝是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設置的。其作用是掃除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量，以防止溫度過高使塑料合成、焦燒或定型艱難。機筒冷卻分為水冷與風冷兩種，普通中小型擠塑機采用風冷比較適宜，大型則多采用水冷或兩種方式分離冷卻；螺桿冷卻主要采用中心油冷，目的是增加物料固體保送率，穩(wěn)定出料量，同時提高產(chǎn)品質(zhì)量；但在料斗處的冷卻，一是為了增強對固體物料的輸送作用，避免因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口，二是保證傳動局部正常工作。

　?。?）自控系統(tǒng)

　　自控系統(tǒng)包括觸摸屏，plc，壓力傳感器，溫度傳感器及一些執(zhí)行器件等。自控系統(tǒng)是人和機器的一個接口，機器的所有參數(shù)都要在這里設定，監(jiān)控以及機器的啟停。反應一個機器的自動化程度和可靠性就在這里體現(xiàn)。

　　三、系統(tǒng)配置與功能實現(xiàn)

　　系統(tǒng)組成：

　　西門子人機界面SMARTLINE700配本公司專為塑機設計的鍵盤

　　CPUUniMATCPU224

　　16TCUniMATUN231-7PL22

　　4AIUniMATUN231-0HC22

　　8DIUniMATUN221-1BF22

　　32DOUniMATUN222-1BL22

　　西門子變頻器440

　　控制方案

　　此控制方案的特點是，主機和牽引調(diào)速器采用通訊控制減少了plc的模擬量輸出2個，模擬量輸入4個，報警點輸入2個，數(shù)字量輸出啟停2個。采用16路的測溫模塊，集成度高，采集信號精度高，速度快，利用PID調(diào)節(jié)控溫精度高，靜態(tài)小于1度。Z明顯的優(yōu)勢此套系統(tǒng)價格低，1路控溫成本大概在100元左右，和普通控溫表價格相當，但是使用此系統(tǒng)后機械控制水平提高一個檔次，提高了產(chǎn)品的競爭力，也提高了產(chǎn)品的利潤。高速機械手

　　系統(tǒng)功能實現(xiàn)

　　1、采用西門子SMARTLINE700彩色觸摸屏，屏幕可中英文切換，外帶專用鍵盤，美觀大方。

　　2、采用UniMATUN200CPU，多至40區(qū)的溫度控制，可以實現(xiàn)加熱冷卻雙輸出控制。

　　3、系統(tǒng)速度同步，以及單機微調(diào)。

　　4、速度實時顯示，扭矩，電流及壓力檢測。

　　5、全線主要機器狀態(tài)和參數(shù)的運行顯示。

　　6、自動報警提示。

　　7、有螺桿保溫功能，防止料溫低時啟動螺桿。

　　8、可以實現(xiàn)主機壓力閉環(huán)，牽引壓力閉環(huán)等功能。

　　9、可以實現(xiàn)整機的預加熱功能。

　　10、可以檢測加熱原件是不是損壞以及熱電偶的斷線。

　　11、可以防止螺桿空腹運轉(zhuǎn)，避免發(fā)生粘杠（抱軸）現(xiàn)象。

　　12、很方便的擴展功能，如失重喂料。

　　13、保證是0Hz啟動螺桿，防止了高速啟動螺桿損壞設備。

　　目前國內(nèi)大多數(shù)擠出機采用溫控表控制的方案，盡管該方案具有價格低的優(yōu)勢但是在控制功能上有很大局限性。采用此方案后可以對整個擠出過程的工藝參數(shù)如熔體壓力及溫度、各段機身溫度、螺桿和牽引的轉(zhuǎn)速、喂料量、各種原料的配比、電機的電流電壓等參數(shù)進行在線檢測、并用其本身固有的閉環(huán)控制。這對保證工藝條件的穩(wěn)定、提高產(chǎn)品的精度極為有利。采用人機界面，利用人機界面反應出來的報警信息，工作人員很容易排除故障。提高了生產(chǎn)效率。高速機械手

　　上述控制方案的應用領域包括：

　　-塑料異型材擠出生產(chǎn)線

　　-單壁、多壁及發(fā)泡管材擠出生產(chǎn)線

　　-塑料板材擠出生產(chǎn)線

　　-塑料片材擠出生產(chǎn)線

　　-多機共擠生產(chǎn)線，單層/多層塑料薄膜生產(chǎn)線

　　-造粒生產(chǎn)線

　　-鋁塑復合管生產(chǎn)線

　　四、結(jié)束語

　　本控制系統(tǒng)在塑料擠出系統(tǒng)中實現(xiàn)了預期目的，根據(jù)塑料擠出系統(tǒng)在實用中的重要程度，選擇億維自動化的UniMATCPU和UniMATI/O模塊，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，且在一定程度上節(jié)省了系統(tǒng)成本。該系統(tǒng)在投入運行后狀態(tài)良好，目前已應用于多條生產(chǎn)線，給客戶帶來了客觀的效益，有較好的應用前景。