台达自动化产品在同向双螺杆挤出机上的应用文档格式.docx
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二、同向双螺塑料挤出机的工作原理
同向双螺杆塑料挤出机主要由主驱动电机、传动系统、温控系统、喂料系统、真空系统、切粒系统、输送系统及辅机系统等部分组成(见图1)。
图1、同向双螺杆塑料挤出机构成
原料从料斗经喂料系统进入塑料挤出机,物料通过温控系统加热后以合适的温度在挤出机中熔融混炼,由真空系统去除废气,混炼后的熔体以一定的压力通过造粒模板被挤出,经冷却、切粒输送至料仓。
此设备中,主驱动电机转速、喂料机转速的转速均可根据生产能力调节控制。
三、选型配置:
1、调速部分
此设备的主驱动电机为三相交流异步电机,电机功率为11KW,变频器采用台达VFD-B系列高机能,矢量控制型变频器110B43A,此变频器适合带动恒转矩负载,起动转矩大,在150%额定电流的过负载情况下,可以连续工作1分钟,此性能在挤出机启动时(此时设备的阻力最大)十分重要。
喂料电机采用台达迷你型M型变频器,此型号变频器体积小巧,还具备简易矢量功能,并可实现电机的静音运行。
台达变频器都内建RS485接口,通讯协议为标准的MODBUS。
主电机变频器和喂料电机变频器的频率给定是由PLC通过RS485接口给定,操作时可在B05S100触摸屏上任意修改转速,实现主机、喂料电机的精确速度给定;
同时PLC通过MODBUS通讯读取变频器的工作频率和电流,了解设备的工作情况,并在触摸屏上进行显示,当PLC读取变频器的输出电流达到设定报警电流值并持续一定时间时,PLC会停止主机运转,提示操作人员查找故障原因。
2、温控部分
挤出机工作时,如果挤出温度过低,会使出料口不畅,造成挤出机构负载过大;
如果挤出温度过高,则可能改变原料特性,导致成品报废;
因此挤出温度控制决定着塑料挤出机的性能。
挤出机的加热装置采用的是电加热,而冷却采用水冷,通过控制排管中水循环带走热量,(如下图),因此要求温控表具有双输出功能。
图2,加热冷却元件
根据以上要求,我们采用DTE模块化温控器,6个温控区分别进行精确温度控制,控制模式为PID,加热/冷却双向控制,并可自整定,温度控制精度可达±
1℃,这样可确保同向双螺杆挤出机的正常运行。
加热的输出选择的是电压脉冲输出,用来驱动SSR,冷却的输出选择为继电器输出,直接带动电磁阀。
另外,此设备还要在机头处检测熔体压力和温度,熔体压力变速器过来的信号为0-10V,对应0-25MPA,熔体温度过来的信号为分度号为K的热电偶信号。
如果要将检测熔体压力,传统的方法是使用PLC的模拟量模块,但是为1-2路信号选1个4路模块在成本上来说有点高,而由于台达DTE温控器有扩展DTC温控器的能力,因此我们选择2台DTC2000R作为DTE的扩展,DTC和DTE共用电源线和通过线,并且DTC既可接温度传感器信号,又可接标准的0-10V和4-20Ma信号,这样既减少了接线,又使节约的客户的成本,体现了台达产品配套时的灵活性和高经济性。
3、主控PLC和触摸屏
触摸屏根据客户要求,选择台达5.6寸B系统触摸屏B05S100,此触摸屏利用其多通讯口的优势,COM1口与PLC相联,设置设备的工作参数,COM2口通过RS485与DTE温控表相联,显示与设置DTE的当前值与目标值。
PLC选择的是台达小型高性能EH2系列PLC,DVP48EH00R2,是控制的核心。
开关电源选择的也是台达工业平板电源PMC-024V100W1AA,此产品为全铝外壳,输出能力强。
4、最终配置如下:
1.PLC:
DVP48EH00R2*1
2.人机界面:
DOP-B05S100
3.变频器:
VFD0110B43A+VFD015M43B
4.开关电源:
PMC-024V100W1AA
5.温控器:
DTE10T*1+DTE20T*1+DTE20V*2+DTE20R*2+DTC200R*2
6.其它电气配件
5、系统架构图
图3:
系统架构图
其中,台达模块化的DTE温控器用来控制温度,B05S100触摸屏利用其多通讯口的优势,COM1口与PLC相联,设置设备的工作参数,COM2口通过RS485与DTE温控表相联,显示与设置DTE的当前值与目标值,PLC用来控制整机的逻辑,VFD-B变频器用来给主驱动电机调速,VFD-M迷你型变频器用来给喂料电机调调速,PLC通过内建的RS485口与两台变频器通讯,设定变频器的工作频率,读取工作时的转速与电流。
图4:
电气布局图
四、工艺与操作过程
设备的操作与参数的设置都是由触摸屏完成,
下面就介绍触摸屏的相关画面。
1.温度参数设置
温度的设定与显示画面如下,此功能是触摸屏直接通过屏的RS485口与DTE和DTC通讯,
如果参数需要调整,点击参数设置按钮进入以下画面,进行温控器参数的调整与自整定。
2、正常开机流程
此设备的工艺流程是,首先,温控器先控制执行元件让机器升温到正常工作温度,然后打开油泵,油泵打开后才能开主机,主机启动后,喂料电机才可启动。
其它电机如水泵,真空泵,切粒等电机在需要时启动。
如果没有异常,机器就这样正常运行下去。
在台达B05S100屏上设置主机及喂料电机的频率,还包括主机运行时的报警电流准位,如下图所示:
3、触摸屏宏程序说明
触摸屏启动时,会先执行INITIAL宏程序(如下),将DTE,DTC温控器的工作模式及传感器类型与范围做个设定,之后,DTE自动进行温度控制。
#开启自动站号设定
$400=(2#1@TEMP_CTRL-10F8)
IF$400!
=1THENGOTOLABEL1
GOTOLABEL2
LABEL1
(2#1@TEMP_CTRL-10F8)=1
#输出1为加热
LABEL2
$200=0
(2#1@TEMP_CTRL-10A8)=$200
(2#1@TEMP_CTRL-10A9)=$200
(2#1@TEMP_CTRL-10AA)=$200
(2#1@TEMP_CTRL-10AB)=$200
(2#1@TEMP_CTRL-10AC)=$200
(2#1@TEMP_CTRL-10AD)=$200
(2#1@TEMP_CTRL-10AE)=$200
(2#1@TEMP_CTRL-10AF)=$200
#输出2为冷却
$210=1
(2#1@TEMP_CTRL-10B0)=$210
(2#1@TEMP_CTRL-10B1)=$210
(2#1@TEMP_CTRL-10B2)=$210
(2#1@TEMP_CTRL-10B3)=$210
(2#1@TEMP_CTRL-10B4)=$210
(2#1@TEMP_CTRL-10B5)=$210
(2#1@TEMP_CTRL-10B6)=$210
(2#1@TEMP_CTRL-10B7)=$210
#控制方式为PID
$220=0
(2#1@TEMP_CTRL-10B8)=$220
(2#1@TEMP_CTRL-10B9)=$220
(2#1@TEMP_CTRL-10BA)=$220
(2#1@TEMP_CTRL-10BB)=$220
(2#1@TEMP_CTRL-10BC)=$220
(2#1@TEMP_CTRL-10BD)=$220
(2#1@TEMP_CTRL-10BE)=$220
(2#1@TEMP_CTRL-10BF)=$220
#DTC设定输入类型0-10V,熔压对应0-2500(0-25MPA)熔温分度号是K型。
(2#2@TEMP_CTRL-1004)=0
(2#3@TEMP_CTRL-1004)=14
(2#3@TEMP_CTRL-1002)=2500
(2#3@TEMP_CTRL-1003)=0
并且工作中,熔体的压力与温度由DTC2000R检测,检测值由触摸屏通过BACKGROUND宏将温度与压力写入PLC的D200,D210寄存器,
#D200压力
(1@D200)=(2#3@TEMP_CTRL-1000)
#D210熔温
(1@D210)=(2#2@TEMP_CTRL-1000)
4、保护及报警处理
此控制系统具备保护功能及整机工艺联锁控制。
当出现过电流、过载及熔体压力过高等异常情况时,自动停机,保护设备。
在PLC程序中,PLC判断熔体压力及主机电流是否超限,如果超限并且持续时间超过一定时间,报警停机,并在触摸屏上显示。
当外部设备发生故障时,如空开跳闸,同样可通过HMI报警,方便故障诊断和维修。
以下是设置和显示的画面。
5、状态显示
正常生产时,操作人员可通过状态画面,能实时了解当前机器的工作情况,方便工艺参数的调整。
在温度控制方面,触摸屏程序还提供了温度曲线查看及温控器输出百分比柱状图查看,方便客户对产品的品质进行监控。
6、PLC与变频器通讯程序(如下图)
由于台达PLC内建MODBUS便利通讯指令,因此在程序中使用十分方便,编程时最重要的就是保证在同一时刻,只有1条通讯指令执行,并且当通讯完成后,立刻触发下1笔通讯,保证通讯速度。
6.结束语:
此设备调试完成后,得到了客户的好评。
台达自动化产品在同向双螺杆挤出机上成功的应用表明,通过成套使用台达产品,可使设备的控制架构最优化,成本最省化,使客户的利益最大化。
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