【摘要】熱塑成型也叫吸塑，采用吸塑成型機將軟化的塑料硬片吸附于模具表面，冷卻后，形成凹凸形狀的塑料。熱塑成型機的主要工序之一就是片（板）材加熱，關系到軟化再吸塑是否可以良好貼合模具，所以對其溫度的控制是實現工藝穩定的關鍵。

本文中，機型采用紅外加熱,溫度均勻、效率高。從PLC直接作PID運算提升到溫度專用控制器，DT3為溫度控制核心，減輕PLC計算量，提高了加熱關鍵工序的控制效果。利用DT3配置的電流檢測模塊，紅外加熱片的日常維護檢測極為方便，提高了工作效率。

【Abstract】Thermoplastic molding is also called the plastic, the plastic molding machine will make softening plastic plate adsorbs on the surface of mold, cooling, forming a concave convex shape plastic. One of the main processes of thermoplastic molding machine is sheet (plate) material heating, related to the softening and plastic can be well fit the mold, so the control of the temperature is the key to realize the process stability.

In this paper, models using infrared heating, temperature uniformity and high efficiency. Directly from the PLC PID operation to the temperature controller, DT3, as the temperature control core, reduce the PLC computation and improve the control effect of heating key process. Using the current detection module of DT3, the daily maintenance and detection of infrared heating plate is very convenient, work efficiency improves.

【關鍵詞】吸塑成型；CT互感器；電流檢測；多路溫度加熱

【Keywords】Thermoforming; CT transformer; current detection; multi-channel temperature heating

1  前言

吸塑成型技術即塑料片（板）材熱成型加工技術，又叫熱塑成型，是塑料二次加工工業技術中的一種。利用真空泵產生的真空吸力將加熱軟化后的PVC、PET、PETG、APTT、PP、PE、PS等熱可塑性塑料片材經過模具，真空壓力使片（板）材變形，達到要求的形狀和尺寸，或貼附著于各種形狀產品的表面，輔以配套工序，實現應用目的。

2  系統介紹

吸塑成型設備包括夾持系統，加熱系統，真空和壓縮空氣系統及成型模具等幾部分。塑性塑料片材的吸塑成型過程，主要工序之一就是片（板）材加熱。本機使用的是紅外線加熱方式，紅外線的傳熱形式是輻射傳熱，具有穿透力，內外同時加熱，效率良好升溫迅速，熱慣性小，不需要暖機即可開始工作。                      

圖1 現場應用圖

3  DT3溫控器

臺達新一代溫控DT3，支持最快0.1S的采樣周期，提供多種優越控制模式與自整定功能：Self-Tuning, FUZZY, PID, ON/OFF, Manual，其中最新研發的Fuzzy模糊控制功能可在設定溫度與實際有溫差時在一定范圍內動態調整多組PID各項參數。當檢測與SV有較大差異時，系統立刻重新計算PID，以達到快速反應的效果。圖中可看出，當干擾進入和干擾消失時，FUZZY PID反應速度都較傳統PID快很多，更快收斂。

圖2 傳統PID控制效果

圖3 Fuzzy PID控制效果

DT3的三色LCD顯示屏幕，提供簡單明了的視覺界面，可直觀地顯示出儀表目前的運行狀態。如發生超溫報警等異常狀態，就可借助顯示色差提醒用戶及時處理。另外，DT3還提供強大的功能擴展性，如RS485、事件輸入、變送輸出、遠程遙控輸入、CT電流檢測功能模塊，應用更具彈性。

吸塑機加熱區域面積較大，需要數十個陶瓷紅外加熱片一起工作才能達到要求加熱功率，并且使整個加熱區域的溫度基本一致。模具閉合后，材料表面的散熱大致相同，只要所有加溫區域的加熱片的輸出功率一致，溫度就可保持穩定。

吸塑成型過程為：送板（片）材－－－－-合模－－加熱軟化－－－－-吸塑成型。

陶瓷紅外加熱片是易損配件，日常維護需要經常檢測每路工作是否正常，一般檢測其工作時電流是否在正常范圍，DT3的CT電流檢測功能正合此要求。

用DT320RA-0202作為主控制，檢測中心點的溫度計算溫度差值，輸出PID控制運算輸出量。DT3的輸出接到臺達SX2 PLC的輸入。檢測到DT3輸出信號時，PLC打開多個輸出通道，如此可以 1個探頭控制多個溫控區域。

通過PLC選擇紅外加熱管對應數量的輸出通道，可以選擇各種不同大小加溫區域。例如16個紅外加熱片，則SX2擴展16個DO輸出通道。通過HMI和DT3的485通訊功能，可以讀取寫入溫度設定值SV及測量溫度值PV，以及PID系數等其它參數。

圖4 控制結構簡圖

DT3提供最多兩個CT檢測，最大支持100A的電流檢測。CT輸入分別偵測輸出一、輸出二的電流，相對應的輸出“ON”時，PLC接通DO導通SSR，負載流過電流，利用CT線圈量測陶瓷加熱片匯總電源線的電流，即可以測量出對應電流是否在正常范圍。

DT3還可設定ALM1或ALM2其中一路報警為CT警報，設好CT上下限范圍，若電流超過設定警報范圍，警報輸出繼電器就會閉合。通過485通訊，DT3的寄存器1182H和1183H的內容分別為CT1和CT2電流值，可以方便地讀取到HMI上顯示。

日常維護檢測各個區域陶瓷片時，設定好CT警報，DT3檢測加熱器匯總電源的接線，配合PLC逐個區域選通，即可方便地檢測每一個加熱器件工作是否正常。

現有方案簡潔，但如需要更精確地控制每個加熱片對應點的溫度，可以采用臺達多路溫控模塊DTE。一個紅外片區域連接DTE的一個通道，直接使用DTE溫控器PID計算和多路輸出控制SSR固態繼電器，不需再通過PLC。可以更精確地控制溫度，只是成本會有所提高。

4  結束語

用戶只需在原有控制方案上添加一臺DT3，就能實現更佳精確控制加熱片，控制效果良好、方案簡易高效、容易調試，且克服了此前控制速度較慢、程序計算量大、負載電流檢測方案復雜的缺點，提高了設備的工作效率，達到了事半功倍的效果。

作者簡介：

鄔奕榮，男，出生于1984年，畢業于暨南大學電子信息工程專業。現任臺達集團——中達電通股份有限公司儀表產品開發處專員，從事儀表產品市場開發及產品應用推廣，對電子、鋰電、塑機、木工、窯爐行業及相關產業控制和儀表應用有豐富開發調試經驗。