摘要：近年來(lái)，中國(guó)常規(guī)擠出機(jī)及生產(chǎn)線，以優(yōu)異的性價(jià)比逐漸走俏國(guó)際巿場(chǎng)。同時(shí)，中國(guó)在先進(jìn)擠出技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，開(kāi)拓出了多種新型擠出產(chǎn)品。本文主要介紹weinview 觸摸屏在塑料擠出機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用，在這個(gè)系統(tǒng)中，人機(jī)界面與西門子S7-200 PLC 通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，資料的保存，報(bào)警信息的登錄。主要參數(shù)是：塑料熔體泵的入口和出口壓力；泵體溫度，泵體前入口溫度和泵體后出口的溫度，冷卻溫度；泵電機(jī)頻率，電流，螺桿電機(jī)頻率，電流；入口溫度，泵體溫度，出口溫度，以及入口，出口壓力的PID 參數(shù)設(shè)定；壓力上限報(bào)警值和其它工藝參數(shù)，如電機(jī)減速比，泵排量，傳感器量程等；另外應(yīng)用了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采樣存儲(chǔ)和報(bào)警事件登錄功能。
關(guān)鍵詞：擠出機(jī) weinview 人機(jī) PLC PID 運(yùn)算

一：引言

在塑料制品的品種和數(shù)量迅速發(fā)展的今天，人們對(duì)擠出成型制品幾何精度和內(nèi)在性能均勻性的要求越來(lái)越高。提高擠出制品的幾何精度的主要途徑是通過(guò)機(jī)械，工藝和先進(jìn)的控制手段，克服擠出過(guò)程的各種波動(dòng)。實(shí)現(xiàn)精密擠出成型，一方面可以滿足一些對(duì)集合尺寸和形狀以及成型工藝條件有嚴(yán)格要求的制品成型要求，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)高速擠出成型的基礎(chǔ)。

精密擠出成型可以免去后續(xù)加工手段，更好地滿足制品應(yīng)用的需求，同時(shí)達(dá)到降低材料成本，提高制品質(zhì)量的目的。這一技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化纖、薄膜、型材、管材、板材、線纜、復(fù)合擠出、造粒等生產(chǎn)線。

二：系統(tǒng)原理與方案設(shè)計(jì)

塑料擠出機(jī)的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，主要由觸摸屏，PLC 和變頻器，傳感器等組成。其主要作用是：控制和調(diào)節(jié)主輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)，輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率，并能使主輔機(jī)協(xié)調(diào)工作；檢測(cè)和調(diào)節(jié)擠塑機(jī)中塑料的溫度、壓力、流量；實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)組的控制或自動(dòng)控制。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖一所示，具體如下：

1、 電源進(jìn)線 3 相四線 380V、熔體泵電機(jī) 3 相 0-380V；
2、泵體加熱器單相 0-220V；
3、進(jìn)、出口壓力檢測(cè)信號(hào) 0-10V或4-20mA ;
4、泵前、泵體、泵后溫度檢測(cè)信號(hào) 采用熱電偶溫度傳感器；
5、泵前、泵后加熱器單相 220V。
6、擠出機(jī)控制信號(hào)是 0-10V。擠出機(jī)變頻器控制信號(hào)為0-10V。
7、電機(jī)動(dòng)力線按照說(shuō)明書連接，開(kāi)機(jī)前必須檢查電機(jī)絕緣，校正電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

該系統(tǒng)的溫度和壓力都采用PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)，PID 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。微分調(diào)節(jié)根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)來(lái)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。積分調(diào)節(jié)根據(jù)偏差積分的變化來(lái)產(chǎn)生控制作用，對(duì)系統(tǒng)的控制有滯后的作用，可以消除靜態(tài)的誤差。增大積分時(shí)間常數(shù)可提高靜態(tài)精度，但積分作用太強(qiáng)，特別是在系統(tǒng)偏差較大時(shí)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)量較大，甚至引起振蕩。

圖2 中，Tm 為機(jī)筒或機(jī)頭某一段的設(shè)定溫度，+△T1，+△T2,為第一、第二溫度區(qū)間值。熱電偶測(cè)得溫度用T 表示，控制策略如下：

(1) 當(dāng)T＜Tm-△T2 時(shí)，為了提高加熱速度，加熱器采用全功率加熱。
(2) 當(dāng)Tm-△T2＜T＜Tm-△T1 時(shí)，采用PID 控制
(3) 當(dāng)Tm-△T1＜T＜Tm+△T1 時(shí)，采用自適應(yīng)PID 控制。

三：weinview 人機(jī)畫面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用weinview MT8100I 人機(jī)，該人機(jī)采用400Mhz RISC CPU,高品質(zhì)寬屏設(shè)計(jì)，采用LED 背光模組，內(nèi)置電源隔離保護(hù)器，保證了在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性；即拔即插的USB2.0接口和PC 的MiniUSB 下載線提供高速下載和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，事件記錄和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間高達(dá)48MB.

1：觸摸屏畫面設(shè)計(jì)要求

主畫面需要顯示當(dāng)前的入口和出口壓力，各分區(qū)溫度值和電流，轉(zhuǎn)速，流量等，如下圖所示：

可以按照工藝要求，及時(shí)修正入口和出口壓力參數(shù)，畫面如下圖所示：

各區(qū)溫度值可以實(shí)時(shí)顯示和調(diào)整當(dāng)前需要溫度值

由于各區(qū)溫度和入口出口兩處壓力都是由PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)調(diào)整，所以需要自由設(shè)定PID 各項(xiàng)參數(shù)，如下圖所示：

因?yàn)樵诓煌墓に嚄l件下，需要的壓力是不相同的，所以壓力上限制也需要隨著不同的工藝要求做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，畫面如下圖所示：

四：數(shù)據(jù)保存與事件登錄

數(shù)據(jù)保存采用周期式采樣，也可以采用觸發(fā)式采樣數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)來(lái)源是PLC內(nèi)的VW 存儲(chǔ)區(qū)，如下圖所示：

事件登錄元件的使用，可以及時(shí)查看報(bào)警信息的顯示，設(shè)置如下所示：

結(jié)束語(yǔ)：

本系統(tǒng)采用weinview MT8100I 觸摸屏和PLC 的控制系統(tǒng)在塑料行業(yè)擠出機(jī)上的應(yīng)用，該系統(tǒng)采用PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)控制熔體泵，螺桿的運(yùn)轉(zhuǎn)和各區(qū)溫度的控制，通過(guò)調(diào)整PID 的參數(shù)實(shí)現(xiàn)精確的控制效果。并且可以保存整個(gè)工藝過(guò)程中的壓力變化趨勢(shì)，和查閱歷史報(bào)警信息。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更節(jié)能，更精確，更穩(wěn)定，更方便的操作控制要求，大大改善了以往的傳統(tǒng)控制模式。