PLC在塑料挤出机控制系统中的应用

一、系统概述：

本公司为机械厂家做的16区单螺杆挤出机，其控制单元含主机加热系统，主机调速系统，牵引的控制系统，切割控制系统以及一些安全保护功能。其工作过程，螺筒，模具加热，到达设定温度后保温一定的时间，开启主机挤料，出料后开启牵引，在屏幕上设定切割长度，达到设定长度后启动切割机。



二、系统要求

（1）挤压系统

挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料经过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所树立压力下，被螺杆连续的挤出经过模具形成制品。

（2）传动系统

传动系统的作用是驱动螺杆，提供螺杆在挤出过程中所需求的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。目前用的最多的驱动是变频器，变频器输出的稳定与否直接关系到挤出的稳定性。

（3）加热冷却系统

加热与冷却是塑料挤出过程中的必要条件：

1、如今挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各局部。加热安装由外部加热筒内的塑料，使之升温，以到达工艺操作所需求的温度。

2、冷却安装是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。其作用是扫除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以防止温度过高使塑料合成、焦烧或定型艰难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，普通中小型挤塑机采用风冷比较适宜，大型则多采用水冷或两种方式分离冷却；螺杆冷却主要采用中心油冷，目的是增加物料固体保送率，稳定出料量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了增强对固体物料的输送作用，避免因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动局部正常工作。

（4）自控系统

自控系统包括触摸屏，plc，压力传感器，温度传感器及一些执行器件等。自控系统是人和机器的一个接口，机器的所有参数都要在这里设定，监控以及机器的启停。反应一个机器的自动化程度和可靠性就在这里体现。

三、系统配置与功能实现

系统组成：

西门子人机界面SMARTLINE700配本公司专为塑机设计的键盘

CPUUniMATCPU224

16TCUniMATUN231-7PL22

4AIUniMATUN231-0HC22

8DIUniMATUN221-1BF22

32DOUniMATUN222-1BL22

西门子变频器440

控制方案







此控制方案的特点是，主机和牵引调速器采用通讯控制减少了plc的模拟量输出2个，模拟量输入4个，报警点输入2个，数字量输出启停2个。采用16路的测温模块，集成度高，采集信号精度高，速度快，利用PID调节控温精度高，静态小于1度。最明显的优势此套系统价格低，1路控温成本大概在100元左右，和普通控温表价格相当，但是使用此系统后机械控制水平提高一个档次，提高了产品的竞争力，也提高了产品的利润。

　系统功能实现

1、采用西门子SMARTLINE700彩色触摸屏，屏幕可中英文切换，外带专用键盘，美观大方.

2、采用UniMATUN200CPU，多至40区的温度控制，可以实现加热冷却双输出控制.

3、系统速度同步，以及单机微调.

4、速度实时显示，扭矩,电流及压力检测.

5、全线主要机器状态和参数的运行显示.

6、自动报警提示.

7、有螺杆保温功能，防止料温低时启动螺杆.

8、可以实现主机压力闭环，牵引压力闭环等功能.

9、可以实现整机的预加热功能.

10、可以检测加热原件是不是损坏以及热电偶的断线。

11、可以防止螺杆空腹运转，避免发生粘杠（抱轴）现象。

12、很方便的扩展功能，如失重喂料。

13、保证是0Hz启动螺杆，防止了高速启动螺杆损坏设备。



目前国内大多数挤出机采用温控表控制的方案，尽管该方案具有价格低的优势但是在控制功能上有很大局限性。采用此方案后可以对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、螺杆和牵引的转速、喂料量、各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测、并用其本身固有的闭环控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度极为有利。采用人机界面，利用人机界面反应出来的报警信息，工作人员很容易排除故障。提高了生产效率。

上述控制方案的应用领域包括：

-塑料异型材挤出生产线

-单壁、多壁及发泡管材挤出生产线

-塑料板材挤出生产线

-塑料片材挤出生产线

-多机共挤生产线，单层/多层塑料薄膜生产线

-造粒生产线

-铝塑复合管生产线

四、结束语

本控制系统在塑料挤出系统中实现了预期目的，根据塑料挤出系统在实用中的重要程度，选择亿维自动化的UniMATCPU和UniMATI/O模块，提高了系统稳定性，且在一定程度上节省了系统成本。该系统在投入运行后状态良好，目前已应用于多条生产线，给客户带来了客观的效益，有较好的应用前景。