拉鏈擠出機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計原理
塑料拉鏈擠出機廣泛應(yīng)用于塑料的混煉、填充和擠出成型,其主體是螺桿、機頭以及相配的多段機筒。為了保證工藝上的需要，各段機筒均需維持溫度恒定及相互間預(yù)定的溫度梯度。在擠出過程中，機筒及機頭承擔(dān)將塑料料粒預(yù)熱、加溫或冷卻以達到正常操作溫度、滿足工藝要求的任務(wù)。為此，機筒必須具有加熱和冷卻雙重控制功能。對應(yīng)螺桿長徑比不同，機簡的段數(shù)不同，每段機筒的設(shè)定溫度也不同。機筒及機頭溫度控制的效果直接影響著擠出速率和擠出制品的質(zhì)量。溫度過低將無法成型或者使擠出制品的物理性能和表觀質(zhì)量差溫度過高則容易產(chǎn)生氣泡、降解甚至焦燒，因此必須對擠出過程的溫度予以控制。機筒及機頭溫度控制裝置的可靠性及溫控精度是保證制品品質(zhì)的關(guān)鍵因素。
現(xiàn)狀： 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然己經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同先進國家相比仍然有著較大的差距。目前，我國在這方面總體技術(shù)水平處于20世紀(jì)80年代后期水平，成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適用于較高要求控制場合的智能化、自適應(yīng)溫控儀表，雖然國外己有較多的成熟產(chǎn)品，但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟。
擠出機溫度的控制部位一般分為機筒溫度控制與模頭溫度控制兩大部分，模頭溫度直接影響產(chǎn)品的表面光亮度，機筒溫度影響產(chǎn)品的內(nèi)在塑化效果，兩者原理一樣，起主要作用的是機筒溫度控制。國內(nèi)擠出機溫度控制系統(tǒng)一般采用“溫控儀表+接觸器+電加熱器”的控制方式。早期的國產(chǎn)擠出機溫控系統(tǒng)采用二位式調(diào)節(jié)儀表，通過簡單地接通繼電器開關(guān)控制加熱圈通斷，以達到控制料筒溫度的目的，該方案溫控效果很不理想，超調(diào)量大，響應(yīng)時間長，穩(wěn)態(tài)誤差大(達±10℃)。后來，采用三位式調(diào)節(jié)儀表，它的控溫精度為±5℃。隨著技術(shù)進步出現(xiàn)了使用時間比例式儀表，由于在溫度逼近設(shè)定點時采用比例式調(diào)節(jié)，使溫度的上沖下沖得到一定程度的緩和，能使控溫精度達±3℃。
目前，大部分?jǐn)D出機溫控儀表都采用PID算法�？刂凭扔泻艽蟮奶岣�，但超調(diào)依然存在，且控制參數(shù)由人工現(xiàn)場整定，對精度要求高的擠出機溫度控制系統(tǒng)大多采用進口溫度控制儀表，調(diào)整很費時間。這些調(diào)節(jié)儀表能夠輸出電壓脈沖，并能以自適應(yīng)數(shù)字PID調(diào)節(jié)方式工作，可以在線整定控制參數(shù)，其最終的控溫精度可控制在±1℃以內(nèi)。由于采用溫控表為主的分離元件控制系統(tǒng)，保養(yǎng)和維修困難，同時操作上也不方便。目前，國外的塑機廠商已基本上淘汰了以溫控表為主的分離元件控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)而采用集中控制系統(tǒng)，這己成為塑機控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢�？删幊炭刂破骶哂锌煽啃愿�、 使用方便、使用范圍廣的特點，將PLC作為塑料機械控制器的方案己經(jīng)得到業(yè)界的重視。
二、課題研究的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)
1．主要內(nèi)容
(1)控制系統(tǒng)的選擇 在對國內(nèi)外擠絲機采用不同的控制系統(tǒng)進行深入研究的基礎(chǔ)上，本控制系統(tǒng)采用PLC。作為整個系統(tǒng)的控制核心，以觸摸屏作為人機交互。采用PLC 作為控制核心,不僅使系統(tǒng)的維護工作變得簡單輕松，而且也便于系統(tǒng)的修改。由于工業(yè)的要求需要對控制系統(tǒng)作一定的修改，只需要對系統(tǒng)軟件作修改，而系統(tǒng)硬件只需作少量修改，或者不作修改，這為工藝的調(diào)整提供了極大的方便。
(2)溫度精度的控制設(shè)計 溫度控制一向是過程控制的難點，本系統(tǒng)根據(jù)PID控制理論，采用PID對加熱腔進行溫度控制,使溫度在設(shè)置溫度的波動范圍為±3℃，以實現(xiàn)溫度的精確控制。
(3)實驗調(diào)試在生產(chǎn)的過程中需要對加熱腔體的溫度設(shè)置進行調(diào)試，以使溫度滿足塑料顆粒的熔融和順利擠出，而又不會造成塑料的變性或者炭化。 模頭的溫度和模頭的制造尤其重要，它的好壞直接影響絲的表面光滑質(zhì)量，這也是溫度調(diào)試過程中必須重點考慮的一個方面。
2．預(yù)期目標(biāo)
(1)溫度控制 溫度控制在塑料擠出加工過程中非常重要，溫度控制的是否合適，直接影響物料在整個加工過程的流變狀態(tài)，影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。為了保證擠出過程的順利進行，根據(jù)工藝要求機簡各段均需維持溫度恒定及相互間具有預(yù)定的溫度梯度。通常，機簡各段均應(yīng)配備帶有加熱和冷卻裝置的控制系統(tǒng)，由于各段塑料所需溫度不同，擠出機筒的溫度應(yīng)采用獨立分段控制。
(2)便于生產(chǎn)的調(diào)整 在生產(chǎn)中，要根據(jù)需要隨時調(diào)整絲的配方和直徑，可以針對這些問題隨時進行修改。
(3)滿足生產(chǎn)自動化控制 系統(tǒng)的設(shè)計要使操作盡可能簡單，在設(shè)備的操作面板上僅設(shè)有開始、停止和緊停按鈕。上給出觸摸屏需要設(shè)置和顯示的重要數(shù)據(jù)，供操作人員在生產(chǎn)時進行參考和實時修改。
三、課題研究的方法及措施
1．研究方法 首先要對溫度制系統(tǒng)的原理和PLC進行了解，這需要查閱一定的資料，清楚該系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的功能以及如何實現(xiàn)這些功能，PLC的原理和其所能實現(xiàn)的功能。因為本次研究完成的主要是對溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較，來實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。在這個過程中，需要查閱相關(guān)信息資料。需要編寫完整梯形圖的設(shè)計，并通過調(diào)試達到預(yù)期的效果。
2．研究措施
(1）收集查閱溫度控制的相關(guān)資料，對PLC的應(yīng)用設(shè)計情況進行了熟悉了解；了解不同工業(yè)控制系統(tǒng)，比較現(xiàn)有的相關(guān)方案，確定本課題研究和實現(xiàn)方案，然后對方案中的各單元進行了必要的分析和研究。
(2）對所研究的通溫度控制系統(tǒng)進行詳細(xì)的了解，并了解各個工業(yè)控制系統(tǒng)的工作原理
(3）考慮控制系統(tǒng)額可靠性，需要采取一些措施，保證控制系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的工作。
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