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PLC在塑料擠出機控制系統中的應用
發布時間：2014-09-02
一、系統概述：
本公司為機械廠家做的16區單螺桿擠出機，其控制單元含主機加熱系統，主機調速系統，牽引的控制系統，切割控制系統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、系統要求
(1)擠壓系統
擠壓系統包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具，塑料經過擠壓系統而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所樹立壓力下，被螺桿連續的擠出經過模具形成制品。
(2)傳動系統
傳動系統的作用是驅動螺桿，提供螺桿在擠出過程中所需求的力矩和轉速，通常由電動機、減速器和軸承等組成。目前用的最多的驅動是變頻器，變頻器輸出的穩定與否直接關系到擠出的穩定性。
(3)加熱冷卻系統
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的剪切摩擦產生的多余熱量，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，穩定出料量，同時提高產品質量;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粘堵塞料口，二是保證傳動局部正常工作。
(4)自控系統
自控系統包括觸摸屏，PLC，壓力傳感器，溫度傳感器及一些執行器件等。自控系統是人和機器的一個接口，機器的所有參數都要在這里設定，監控以及機器的啟停。反應一個機器的自動化程度和可靠性就在這里體現。
三、系統配置與功能實現
系統組成：
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調節控溫精度高，靜態小于1度。最明顯的優勢此套系統價格低，1路控溫成本大概在100元左右，和普通控溫表價格相當，但是使用此系統后機械控制水平提高一個檔次，提高了產品的競爭力，也提高了產品的利潤。
系統功能實現
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區的溫度控制，可以實現加熱冷卻雙輸出控制.
3、系統速度同步，以及單機微調.
4、速度實時顯示，扭矩,電流及壓力檢測.
5、全線主要機器狀態和參數的運行顯示.
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、可以實現主機壓力閉環，牽引壓力閉環等功能.
9、可以實現整機的預加熱功能.
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，避免發生粘杠(抱軸)現象。
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。
目前國內大多數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如熔體壓力及溫度、各段機身溫度、螺桿和牽引的轉速、喂料量、各種原料的配比、電機的電流電壓等參數進行在線檢測、并用其本身固有的閉環控制。這對保證工藝條件的穩定、提高產品的精度極為有利。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。提高了生產效率。
上述控制方案的應用領域包括：
-塑料異型材擠出生產線
-單壁、多壁及發泡管材擠出生產線
-塑料板材擠出生產線
-塑料片材擠出生產線
-多機共擠生產線，單層/多層塑料薄膜生產線
-造粒生產線
-鋁塑復合管生產線
四、結束語
本控制系統在塑料擠出系統中實現了預期目的，根據塑料擠出系統在實用中的重要程度，選擇億維自動化的UniMATCPU和UniMATI/O模塊，提高了系統穩定性，且在一定程度上節省了系統成本。該系統在投入運行后狀態良好，目前已應用于多條生產線，給客戶帶來了客觀的效益，有較好的應用前景。