TRICONEX PLC 3008在塑料擠出中,熔融物料溫度控制的效果直接影響了擠出制品的質(zhì)量,例如制品表面的殘余應(yīng)力、收縮率及制品質(zhì)量的穩(wěn)定性?,F(xiàn)有一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī),由于較早購(gòu)置,擠出機(jī)的溫控系統(tǒng)采用溫控儀表。其加熱方式為加熱瓦分區(qū)加熱。根據(jù)工藝要求,各區(qū)設(shè)定不同加熱溫度,采用溫控儀表加固態(tài)繼電器的溫控方式。由于溫控電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,故障率較高,此外,溫控表為斷續(xù)控溫方式,因此各加熱區(qū)溫度波動(dòng)較大,塑料制品的加工質(zhì)量難以穩(wěn)定。
針對(duì)上述情況,我們?cè)O(shè)計(jì)了以PLC為控制核心的多回路不等溫塑料擠出機(jī)溫度控制系統(tǒng)。經(jīng)試驗(yàn),該系統(tǒng)控溫精度高,硬件簡(jiǎn)單可靠,塑料制品加工質(zhì)量穩(wěn)定。
TRICONEX PLC 3008設(shè)備概況如下:
雙螺桿擠出機(jī),D=120mm,L/D=25,zui大產(chǎn)量450Kg/h,11個(gè)加熱段,固體輸送段3個(gè),熔融段4個(gè),熔體輸送段3個(gè),機(jī)頭1個(gè)。采用水冷方式冷卻。
2.系統(tǒng)硬件配置
本系統(tǒng)采用南大傲拓江蘇科技有限公司的NA200可編程序控制器為控制核心和溫控儀表,來實(shí)現(xiàn)溫度的采集與自動(dòng)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)11路溫度控制,每一回路均為設(shè)定固定值控制。根據(jù)實(shí)際要求選用相應(yīng)的功能模塊。
其中CPU模塊選用CPU201-4002+AIM201-0404+AIM201-0201+A0M201-0402,集成有24個(gè)數(shù)字輸入端、16個(gè)數(shù)字輸出端、12個(gè)模擬輸入端、12個(gè)模擬輸出端,用模量模塊控制調(diào)控模塊實(shí)現(xiàn)不間斷輸出,更好的控制溫度。現(xiàn)在用plc做的塑料機(jī)械用PID調(diào)控模塊,很大的占用plc內(nèi)存,不能時(shí)時(shí)的反應(yīng)與控制溫度,南大傲拓公司采用時(shí)時(shí)采集控制溫度方法,能更好的控制各溫區(qū)溫度。
溫度傳感器選用K型熱電偶,其測(cè)溫圍適中,線性度較好。
上位機(jī)用10.4寸工業(yè)觸摸屏與 PLC 組成連接。PLC與上位機(jī)之間可相互通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
系統(tǒng)硬件配置如下:
圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成
圖2 溫度變化示意圖
3.系統(tǒng)工作原理
本系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。在一個(gè)采樣周期內(nèi),溫度傳感器(熱電偶)將檢測(cè)到的料筒與機(jī)頭溫度信號(hào),經(jīng)模擬量輸入模塊AIM201-0404,由CPU讀取。CPU將讀取的數(shù)值PV與設(shè)定值SP進(jìn)行比較,得到偏差e = SP—PV。根據(jù)偏差的大小和溫度控制策略進(jìn)行計(jì)算,得到控制輸出,通過模擬量模塊控制調(diào)控模塊(本模塊是不斷電停止,在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊忽略為0,而且能及時(shí)啟動(dòng)沒有延時(shí),在*時(shí)間做出反應(yīng))。通過控制調(diào)控模塊在一個(gè)采樣周期中的導(dǎo)通時(shí)間即可控制加熱器的加熱時(shí)間,或者冷卻風(fēng)機(jī)的工作時(shí)間,從而達(dá)到控制溫度的目的。
4.溫度控制策略
在進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)調(diào)解時(shí),比例調(diào)節(jié)反映系統(tǒng)偏差的大小,只要有偏差存在,比例調(diào)解就會(huì)產(chǎn)生控制作用,以減少偏差。微調(diào)節(jié)根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)來產(chǎn)生控制作用,它可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
由于物在料擠出機(jī)的不同區(qū)段狀態(tài)不同,所設(shè)定的溫度也不同,因此不同的區(qū)段控制精度也不同。
在固體輸送段,物料為固態(tài)顆粒,物料與機(jī)筒之間的作用力是摩擦力。在摩擦力作用下,電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,物料被擠壓成固體塞。物料溫度升高,軟化,該段的設(shè)定溫度低于物料的熔融溫度,溫度控制精度較低。
在熔融段,與機(jī)筒內(nèi)壁接觸處的物料達(dá)到熔融溫度區(qū)域,物料開始熔融。物料逐漸由固態(tài)熔融為液態(tài)。該階段物料需要吸收大量的熱,同時(shí)又要防止物料溫度過高分解,因此該段溫度控制精度較高。
在熔體輸送段,該段又被稱為均化段。在這一段一是要保證物料成分均勻混合,同時(shí)也要保證物料溫度均勻分布。該段的溫度控制結(jié)果決定了zui終的溫度控制結(jié)果,因此這一段的溫度控制精度zui高。
5.PLC編程
本系統(tǒng)采用NA200編程軟件,選用梯形圖編制溫度控制程序。由于本溫控系統(tǒng)中每一回路采用的控制策略及所完成的功能均相同,因此采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)溫度控制程序。程序運(yùn)行時(shí),主程序調(diào)用相應(yīng)的子程序進(jìn)行計(jì)算,得出各加熱段相應(yīng)的輸出量。
PLC與上位機(jī)的通信主要通過讀取和改變 PLC的232來實(shí)現(xiàn),包括實(shí)際溫度數(shù)據(jù)塊、設(shè)定溫度數(shù)據(jù)塊、加熱調(diào)控模塊信息數(shù)據(jù)塊、冷卻調(diào)控模塊信息數(shù)據(jù)塊、各中間繼電器報(bào)警信息數(shù)據(jù)塊等。
6.畫面組態(tài)
6.1主屏功能與實(shí)現(xiàn)
主屏主要顯示各加熱區(qū)實(shí)際溫度,加熱器及冷風(fēng)機(jī)的開閉狀態(tài)等,通過圖形編輯器和相應(yīng)的標(biāo)簽管理來實(shí)現(xiàn)。
6.2溫度趨勢(shì)圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
溫度趨勢(shì)圖主要顯示各加熱區(qū)的歷史溫度和當(dāng)前溫度,通過觸摸屏將時(shí)間取樣數(shù)據(jù)和事件記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)。
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