溫控器在熱塑成型機上的應用

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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(yè)技術中的一種。利用真空泵產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)品的表面，輔以配套工序，實現(xiàn)應用目的。 2 系統(tǒng)介紹 吸塑成型設備包括夾持系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，真空和壓縮空氣系統(tǒng)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(nèi)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(xiàn)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(yōu)越控制模式與自整定功能：Self-Tuning, FUZZY, PID, ON/OFF, Manual，其中最新研發(fā)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(nèi)動態(tài)調整多組PID各項參數(shù)。當檢測與SV有較大差異時，系統(tǒng)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，F(xiàn)UZZY PID反應速度都較傳統(tǒng)PID快很多，更快收斂。 圖2 傳統(tǒng)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(tài)。如發(fā)生超溫報警等異常狀態(tài)，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(qū)域面積較大，需要數(shù)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(qū)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(qū)域的加熱片的輸出功率一致，溫度就可保持穩(wěn)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(jīng)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(qū)域。 通過PLC選擇紅外加熱管對應數(shù)量的輸出通道，可以選擇各種不同大小加溫區(qū)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(shù)等其它參數(shù)。 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(nèi)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(qū)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(qū)域選通，即可方便地檢測每一個加熱器件工作是否正常。 現(xiàn)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(qū)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(tài)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(xiàn)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。