1、根据挤塑机系统的结果分布特点，PLC一般采用CPU+远程从站模式，主站控制主机，从站分布控制液压系统、操作台、喂料系统、温控系统。例如：SIEMENS  3152DP+ET200S

2、变频器一般用于喂料输送带的调速控制。

3、根据挤塑机系统的工艺特点，需要重负载下起动或要求均匀调节转速，一般主机采用直流电机。例如SIEMENS 6RA直流调速器。

4、触摸屏的应用，一般可以显示系统运行状态：电压、电流、转速、系统运行需要的信号（如机头闭合等）、故障信息、运行曲线、温度等。

    但在一般情况下，为了防止触摸屏出现故障，无法有效的监控工艺要求的参数(电流、转速、温度），都会对上述信号采用仪表显示，触摸屏的信号一般作为参考。

    塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。

PLC在挤出机温度控制中的应用:
在塑料挤出中，熔融物料温度控制的效果直接影响了挤出制品的质量，例如制品表面的残余应力、收缩率及制品质量的稳定性。
　　现有一台单螺杆挤出机，由于较早购置，挤出机的温控系统采用分离仪表控制方案。其加热方式为加热瓦分区加热。根据工艺要求，各区设定不同加热温度，采用温控仪表加继电器的温控方式。由于温控电路结构复杂，故障率较高，此外，温控表为断续控温方式，因此各加热区温度波动较大，塑料制品的加工质量难以稳定。
　　针对上述情况，我们设计了以PLC为控制核心的多回路不等温塑料挤出机温度控制系统。经试验，该系统控温精度高，硬件简单可靠，塑料制品加工质量稳定。
　　设备概况如下：
　　单螺杆挤出机，D=120mm，L/D=25，最大产量450Kg/h，12个加热段，固体输送段3个，熔融段4个，熔体输送段3个，机头2个。采用风冷方式冷却。
2.系统硬件配置
　　本系统采用德国 SIMENS公司的 S7-3002 可编程序控制器为控制核心，可实现温度的采集与自动调节。系统要求实现12路温度控制，每一回路均为设定固定值控制。根据实际要求选用相应的功能模块。
　　其中CPU模块选用CPU-314IFM，其带有一个MPI接口，集成有20个数字输入端、16个数字输出端、4个模拟输入端、1个模拟输出端，内部集成PID控制功能块，可以方便的实现PID控制。
　　数字量输出模块选用SM322，DO8 ×230VAC。模拟量输入模板选用 SM331，AI8 ×12 位，参数通过模板上的量程和STEP7设定;通道按两路一组划分。
　　温度传感器选用K型热电偶，其测温围适中，线性度较好，将SM331模块量程置于“A”。采用内部补偿温度补偿方式。
　　电源模块选用PS307。
　　上位机通过适配器与 PLC 组成MPI连接。PLC与上位机之间可相互通信，实现对温度的实时监控。
　3.系统工作原理
　　本系统是一个闭环反馈控制系统。在一个采样周期内，温度传感器（热电偶）将检测到的料筒与机头温度信号，经模拟量输入模块SM331，由CPU读取。CPU将读取的数值PV与设定值SP进行比较，得到偏差e = SP—PV。根据偏差的大小和温度控制策略进行计算，得到控制输出，即继电器在一个采样周期中的导通比，经过脉宽调制，最后得到继电器在一个采样周期中的导通时间。通过控制继电器在一个采样周期中的导通时间即可控制加热器的加热时间，或者冷却风机的工作时间，从而达到控制温度的目的。
4.温度控制策略
　　在进行PID调解时，比例调节反映系统偏差的大小，只要有偏差存在，比例调解就会产生控制作用，以减少偏差。微分调节根据偏差的变化趋势来产生控制作用，它可以改善系统的动态响应速度。积分调节根据偏差积分的变化来产生控制作用，对系统的控制有滞后的作用，可以消除静态误差。增大积分时间常数可提高静态精度，但积分作用太强，特别是在系统偏差较大时会使系统超调量较大，甚至引起振荡3。因此，本系统中，我们智能PID温控策略。
　　图2中，Tm为机筒或机头某一段的设定温度，±△T1，±△T2，为第一、第二温度区间值。
　　热电偶测的温度用T表示，控制策略如下：
　　（1） 当T
　　（2） 当Tm-△T2
　　（3） 当Tm-△T1
　　自适应PID控制如图3所示，当温度T>Tm+ξ且在采样周期中，温度持续上升，则继电器断开（a→b，g→h），停止加热;T
　　注意，由于在加料段和熔融段，物料控制的精度要求相对低一些，因此，在这两段的死区阀值ξ=△T1，在熔融输送段和机头，物料控制的精度要求高，因此死区阀值ξ=0.7△T1，ξ的大小根据实际情况决定。
　　（4）当T>Tm+△T1时，接通风机，强制冷却。
　　由于物在料挤出机的不同区段状态不同，所设定的温度也不同，因此不同的区段控制精度也不同。
　　在固体输送段，物料为固态颗粒，物料与机筒之间的作用力是摩擦力。在摩擦力作用下，电机的机械能转化为热能，物料被挤压成固体塞。物料温度升高，软化，该段的设定温度低于物料的熔融温度，温度控制精度较低。
　　在熔融段，与机筒内壁接触处的物料达到熔融温度区域，物料开始熔融。物料逐渐由固态熔融为液态。该阶段物料需要吸收大量的热，同时又要防止物料温度过高分解，因此该段温度控制精度较高。
　　在熔体输送段，该段又被称为均化段。在这一段一是要保证物料成分均匀混合，同时也要保证物料温度均匀分布。该段的温度控制结果决定了最终的温度控制结果，因此这一段的温度控制精度最高。

图3.温度自适应控制
5.PLC编程
　　本系统采用STEP7 5.3，选用梯形图编制温度控制程序。由于本温控系统中每一回路采用的控制策略及所完成的功能均相同，因此采用结构化程序设计方法设计温度控制程序。比例调解功能块FB用于计算，每一个加热段对应一个相应DB数据块。程序运行时，FB调用相应的DB块进行计算，得出各加热段相应的输出量。
　　（1）比例调解功能块FB3，它主要由功能块FB41和FB43组成。由FB41根据温度偏差进行PID运算，计算出输出量（即继电器在一个采样周期中的导通率），再由FB43将其转化成脉冲信号，完成脉宽调制。程序在一个采样周期中多次调用功能块FB来实现各回路的温度控制计算。本系统中比例调解功能块FB通过OB35中断调用。OB35是定时中断组织块，在程序中设定20s间隔运行。
　　（2）功能块FB41完成PID控制算法。FB41中P、I、D以位置式验算参与工作。比例（P）、积分（I）、微分（D）作用以并行结构的形式相连接，通过激励软件跳选开关可组态成为P、PI、PD和PID控制器。FB41中的用户参数如设定值、过程变量、操纵变量、比例增益、积分时间、微分时间、采样时间、量化处理、功能选择等存储在各加热段相应的DB数据块中，可在线或离线修改。
　　（3）功能块FB43完成脉宽调制，脉冲输出时间 采用如下计算公式：
　　
　　式中 PER_TM——脉冲输出周期，等于功能块FB41的采样时间20s，INV——功能块FB43的输入参数，等于FB41的输出值。
　　（4）与上位机通信的设计与实现
　　PLC与上位机的通信主要通过读取和改变 PLC的DB 来实现，包括实际温度数据块、设定温度数据块、加热继电器信息数据块、冷却继电器信息数据块、各中间继电器报警信息数据块等。
6.上位机监控系统
　　人机监控界面采用西门子组态软件WinCC6.05。通过读取PLC的DB 块，在上位机上可显示各加热段实际温度，加热器或风机的开闭状态等。下面阐述监控系统的功能及实现方法。
　　6.1主屏功能与实现
　　主屏主要显示各加热区实际温度，加热器及冷风机的开闭状态等，通过图形编辑器和相应的标签管理来实现。

1,  PLC有主机外加扩展I/O模块,扩展温控模块组成，主要对挤出机各个液压，气压执行部件及温度加热进行控制，

2， 变频器主要对各个加料螺杆电机进行调速控制，

3，触摸屏为挤出工艺各个参数提供方便 醒目的修改方式，以及故障在线提示

1、PLC主要是对加热区和水循环系统电磁阀、气动元件、液压元件、马达的启动和停止的控制，

2、变频器主要是控制螺杆的转速，满足工艺要求

3、触摸屏可以进行各个元件的动作控制，还可以进行工艺参数的设定，故障的提示作用，工艺配方的存储。

以上3者完美组合满足挤塑机的应用。

金翔海变频器在塑料机械上的应用

塑料通过挤出机塑化成均匀的熔体，并在塑化中建立的压力作用下，并使螺杆连续地定温，定量，定压地挤出机头。大部份热塑性塑料均采用此方法，螺杆挤出机有多种不同的型号和规格，最常用的挤出机就是螺杆挤出机。采用交流变频器的挤出机主机传动，能够完全满足挤出机的工艺要求，达到必要的工艺控制指标，经过各地多年的实际运行来看，运行稳定，产品的适应性强，经济效益明显。

一，塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。

1. 挤压系统 挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。

2. 传动系统 传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。

3. .加热冷却装置 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。

二， 辅助设备

塑料挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同。如还有切断器、吹干器、印字装置等。

三、 控制系统

塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。

挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。其中 螺杆转速的控制是整套设备的核心。

螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。

传统控制系统的缺点：

（1）在传统的螺杆挤出机系统中，螺杆由直流电机驱动。在直接传动情况下螺杆直接由齿轮箱驱动；在间接传动情况下，螺杆由皮带和牵引盘驱动。传统的直流电机本身存在着一定的缺点：例如直流电机的电刷每个月就要更换一次，在多粉尘或腐蚀性环境中直流电机需要经常清洗，有时甚至还需要从车间外为直流电机通入洁净的冷却空气。

（2）间接传动螺杆挤出机的缺点在于：存在于皮带滑差，皮带会造成一定的能量损失，更多的机械装置增加了磨损和发生故障的可能性。而直流电机最大的弊端噪音过大，电刷打火，转子污染，电机温度过高，排气不充分和电机震动。因此使用直流电机的螺杆挤出机维护费用更高，直流电动机的最初成本也更高一些。

四，变频改造的实现。

金翔海SAJ８０００系列变频器用于挤出设备，有高质量的运行特性，这是因矢量控制型变频器本身可提供的良好的产品性能决定的。

1高性能CPU提供更高频率响应

ＳAJ８０００系列变频器内置的高速CPU，具有高控制精度、快速响应频率的性能。

挤出机的工艺要求主要是控制出口的压力恒定，设备在刚开始工作时，进行转速控制，在达到需求压力时，要切换为压力控制。切换过程应该无冲击，需要变频器高的控制精度，来接应压力信号。

2〉矢量控制提供低频时高转矩输出

挤出机的主驱动电机主要通过平行轴斜齿轮减速器减速后带动螺杆转动，在基频以下改变运行速度时为恒转矩调速。

以往使用V/F控制型变频器，由于要考虑负载的启动转矩，要设定相应的转矩提升准位，如果转矩提升设置过高，在低频轻载时会励磁太大，容易引起电机严重发热，影响到设备的稳定运行。

采用无速度传感器矢量型变频器ＳAJ８０００系列，使用自学习功能可观测电机参数，不但能保证电机在低频时良好的输出特性，变频器本身的自动节能运行功能会随转矩的改变而减少输出的电流，不但能节省电能，更能消除上述工作隐患发生的可能性。

3转矩限定和转差补偿根据电机构造自动设定，转速控制精度高达0.1%。

没什么人参加啊。大家都来，加油。

台达HMI&PLC在自动泡塑成型机中的应用

主要介绍台达触摸屏人机界面（HMI）和ES系列PLC在自动泡塑成型机控制系统的运用。

1 引言 
      可发性聚苯乙稀泡沫塑料（EPS）是一种以气体为填料的复合塑料，广泛应用于建筑、包装、日用品、工业品等领域。随着20世纪80年代初我国泡塑行业的兴起，浙江企业开始涉足泡塑机械制造业，目前全国超过60%的泡塑机产自浙江，浙江也被称为“泡塑机之乡”。浙江泡塑机械制造企业十分注重科技创新，促进产业升级，始终站在泡塑机械制造技术的前沿。在不断的创新中已经发展到半自动、全自动泡塑成型机和间歇式泡沫预发机等机型，各项性能可与进口产品相媲美。

2 工艺流程
        半自动泡塑成型机流程图如图1所示。整个机器的动作按照步进方式循环执行，从合模到脱模为一个生产周期，其中每一个动作的执行时间通过人机界面进行设定；要求具备手动调试画面及中断功能，在机器运行过程中机器的每一步动作状态在人机界面上实时显示。

                                                                                            图（1）：工艺流程

3 自动化系统
3.1技术选型
      人机界面采用台达DOP-A57BSTD型触摸屏。自动化平台采用DVP32ES00R2型PLC。
3.2系统描述
    （1）控制系统主画面。机器的主画面（如图1）主要提供客户机器型号显示、产量累计显示、当班产量显示及清零功能、机器软件版本编号（售后服务时便于查询原始程序）的显示，需要提供客户进入流程状态显示页面、参数设定页面、工艺设定页面、中断设定页面、手动调试页面、系统设定页面、报警页面显示以及工艺参数存储的功能。产量的计数方式是模数，即完成一次合模到开模的过程则产量值就增加一次。设备型号在机器出厂前已设定，用户也无法修改。在进行系统维护和升级时，凭借客户提供的版本号来判断原来的PLC和人机界面的程序，以便进行系统升级。

                                                                                     图2工艺参数设定

（2）工艺参数的设定。整个机械的正常工作需要设定以下28项参数（图2）： 
        预吹、入料延时、入料间隙、入料、入料间隔、二次入料、返料、预热1、锁模、预热2、穿透次数、固模加热、移模排气、移模加热、固模排气、加热间隔、主加热A/ B、保温、排气、固模/移模水冷、固模排水开/固模排水关、移模排水开/移模排水关、模内压、预开模、固模吹气/移模吹气、二次脱模、二次压模、开模超时。这28项参数的设定将很大程度上影响产品的质量，用户可以根据不同的产品调整每个工段所需时间的长短，丰富的界面使工艺参数的设定非常方便。

                                                                                          图3 手动调试

（3）工艺设定。 
    · 预吹方式：预吹的时候可以选定是使用空气预吹还是使用蒸汽预吹。
    ·入料方式：一般选一次入料，入料不足时可选二次入料。
    ·预热2方式：选时间方式时，整个预热2工步在时间过完后转入下一步；而选压力方式时，时间不起作用，而是压力达到后才能转入下一步。
    ·热方式：压力方式：指穿透加热时，固移模加热切换仅靠压力来实现。若选定压力方式，则参数中穿透次数便发生作用。穿透次数指的是固、移模加热时压力达到了上限，计为1次。一般设为1次即可。时间方式：时间优先方式。穿透切换仅通过时间来完成。时间达到，则固移模加热便切换，而不管压力情况如何。计时开始条件是压力表达到下限。同时满足：穿透加热时，若时间条件已满足，则系统会等待压力条件达到，再进行加热切换；若压力条件已满足，则会等待时间条件的满足。也就是说要等时间和压力条件都达到才进行加热切换。计时开始条件也是压力表达到下限。
    ·穿透方式：穿透加热时是先从移模加热开始还是先从固模加热开始。
    ·脱模方式：产品不好脱模时可选为二次脱模。二次脱模时，参数设定中的“二次脱模”起作用。某些型号机器只能选定一次脱模。
    ·优先方式：可以选定是固模优先还是移模优先。这个方式主要是决定一次脱模开模时先固模吹气还是先移模吹气。
    ·脱模带水方式：若产品不好脱模时，可选定带水脱模，在吹气时相应的水冷阀也打开。
（4）手动调试。参见图3，手动调试在画面上实现，用于测试各个阀门接线是否正确，动作是否正常。正常运行时，也可以用来监控各个阀门或电机的运行状态。测试前，请先按下画面中自动/手动切换按钮（至少按下1秒钟）。当这个按钮变为手动状态时，按下画面中相应的动作按钮，则相应的输出点会以黑色显示，表示有动作输出。当自动/手动进行切换时，机器正在运行的流程会中止。根据型号的不同，分为单组料枪和双组料枪系统。若画面显示为单组料枪系统，则画面上料枪阀2和入料阀2不起作用（即只有一组工作）。

    （5）配方存储。配方存储功能主要考虑到客户使用的便利性，由于生产中需要根据不同的客户需求调整生产的模具，需要根   据不同的模具调整参数，每次生产更换模具后，前面讲述到的28项参数都需要调整才能生产出合格的成品。因此这里的模具存储以后，与前面的28项参数设定结合起来构成配方存储，在下一次生产用到相同模具时通过调换模具型号后，即可以得到原来生产时的经验参数。
3.3 PLC梯形图设计
     利用台达简洁而强大的PLC编辑软件，采用步进的方式来实现对整个机械的所有逻辑动作。由于画面上每个动作的执行时间都需要非常快而准确的显示，因此将PLC和HMI的通讯波特率设置为19200。这样人机界面与PLC的通讯能够保持非常准确的同步，并且整个机器的动作时间非常的快，生产效率非常高。

4 结束语
      整套控制系统采用性价比极高的台达机电产品，简洁方便，操作软件易学易用。根据显示效果、配方存储、多级系统密码功能、弹出式的WINDOWS窗口报警记录等众多强大的功能实现，说明台达HMI与PLC在泡塑行业运用的适用性。这套解决方案的成功运用，得到了众多设备制造商的充分肯定，并在浙江泡塑机业产生了很大的影响，它不仅可以大幅提升生产的效率和稳定性，而且在性价比方面，也给泡塑设备制造商带来价值。

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1、PLC主要是对加热区和水循环系统电磁阀、气动元件、液压元件、马达的启动和停止的控制，

2、变频器主要是控制螺杆的转速，满足工艺要求

3、触摸屏可以进行各个元件的动作控制，还可以进行工艺参数的设定，故障的提示作用，工艺配方的存储。