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UniMAT PLC在塑料擠出機控制系統中的應用

摘要:針對塑料擠出機控制系統成本高,速度低,精度低的問題,提出了用UniMAT PLC采用通訊的方式在塑料擠出機控制系統中的應用。結果表明采用UniMAT PLC的方式降低了成本,達到了速度快、精度高的效果。

關鍵詞:16TC(UN 231-7PL22),UniMAT CPU224,485通訊

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 SMARTLINE 700配本公司專為塑機設計的鍵盤

CPU  UniMAT CPU224

16TC UniMAT UN231-7PL22

4AI UniMAT UN231-0HC22

8DI UniMAT UN221-1BF22

32DO UniMAT UN222-1BL22

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SMARTLINE 700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UniMAT UN200 CPU,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UniMAT CPU和UniMAT I/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。


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