真空吸塑成型機系統新控制方案

　　 　一、概述
　　　　　　在冰箱生產線的設備中，真空吸塑成型機系統使用非常普及，對每種不同的冰箱內膽型號都要對工藝的參數和模具進行調整，隨著PLC的國產化和成本的不斷降低，PLC在工業生產線的節能及提高生產效率等方面起到日趨重要的作用。
　　　　　　針對單工位真空吸塑成型機控制系統的工作環境和節能性要求使用西門子S7-200系列PLC和人機電子公司的MT-500系列觸摸屏組成的。　　　　
　　　　　　西門子S7-200系列PLC以非常高的可靠性和低成本優勢成為工業生產現場控制器的首選。
　　　　　　它能適應現場環境強電磁干擾及高溫度，高濕度的場合。　　　　
　　　　　　本系統核心采用西門子CPU226為模塊，再加入O/I擴展模塊EM223，EM222，及模擬量輸入模塊EM231，輸出模塊EM222組成。
　　　　CPU226模塊有兩個RS485接口，點對點接口（PPI）在使用上非常方便，一個可以用于觸摸屏的控制，一個可以用于和其它公司模塊之間的通迅。
　　　　　　人機介面采用觸摸屏MT-510T，簡單可靠在使用RS485通迅線時可靠通訊距離可以達到50米。　　　　
　　　　二、人機界面
　　　　1． 主界面介紹：如圖1，開機進入系統主界面選擇需要的工作方式。如選擇英文工作模式，進入如圖 2所示的英文界面，如選擇調整界面或是選擇手動界面系統就會進入相應的控制面板進入裝模調試和手動復位工作。
　　　　2． 當系統進入自動運行控制面版后，可以通過位狀態指示燈了解真空吸塑成型機的運行情況，循環起動多功能按鈕在不同的運行狀態下可以完成：循環起動-----加熱結束--------冷卻結束，三種功能。
　　　　3． 自動工作循環動作順序：
　　　　 上料————按循環起動按鈕————壓邊框快速下降————壓邊框慢速下降到位————上下加熱板快速前進————上下加熱板慢速前進到位————加熱板開始加熱————A：正常；設定加熱時間到————————————
　　　　 B：異常；板料下垂——光電保護開關——————
　　　　 C：人工按（加熱結束按鈕）按鈕————————
　　　　
　　　　　　上下加熱板快速后退————上下加熱板慢速后退到位——
　　D：模架延時上———設定時間到——模架快速上行————模架慢速上行到位————
　　　　E：1次吹泡————設定時間到————2次吹泡————設定時間到————————
　　　　慢速抽真空——設定時間到———快速抽真空————設定時間到————（選擇輔壓框）
　　　　，輔壓框快速下降————輔壓框慢速下降————保壓——保壓時間到————延時冷卻——設定時間到————冷卻風機開——設定時間到——風機停————消真空——設定時間到————脫模吹氣——設定時間到——抽芯回，模架延時下——設定時間到————模架比例慢速下降到位————抽芯復位，同時壓邊框快速上升————壓邊框慢速上升————卸料，
　　　　一個工作循環結束。同時在執行動作時如發生意外可以按急停按鈕，動作立即停止；所有動作在觸摸屏界面上都有模擬顯示。　　　　　　　4． 參數調整：通過觸摸參數調整屏界面對生產工藝中的產品型號、動作時間設定、溫度設定、壓力和速度設定、加熱板加熱位置及加熱功率百分比。
　　　　5． 圖6；進入產品選擇界面，根據需要選擇符合和產品工藝對應產品后確認。
　　6．其它的參數調整進入對應的調整介面，根據產品的工藝卡要求進行調整。如圖4，5，6。　　
　　三、注意事項：　　　　
　　　　1， 實施接線時，務必關閉電源。
　　　　2， 控制柜電源必須采用符合標準的三相五線制供電，所有設備體上之接地端子務必正確的接地，可提高產品的安全性。
　　　　3， 交流電源不可連接于行程開關等信號端，否則可能造成嚴重的損壞，因此在通電前請再次確認接線是否正確。
　　　　4， 為了防止干擾，觸摸屏與控制柜之間的連線請務必使用有被覆的屏蔽線，且不可與AC200V以上的回路并排走向。
　　　　四、PLC程序的編制：
　　　　西門子S7-200使用西門子的STEP 7-MicroWIN 進行方便快捷的編程，它可以在STL、梯形圖、FBD邏輯方框圖之間切換編程，豐富的指令集基本上可以滿足中小型設備的應用。
　　
　　附：部分觸摸屏介面圖1~6

　　
　　　　四、系統優點
　　真空吸塑機是利用真空吸力，將加熱塑化的PVC、PE、PP、PET、HIPS等熱塑性塑料卷材吸制成各種形狀的高級包裝裝璜盒、框等產品。其主要構造是由給料、拉料、上下電加熱爐、下閘、多功能可調尺寸、下模盤、上模、上閘、刀閘、切片、放片及配以真空裝置等構成；以氣動裝置為主動力源，時間繼電器，中間繼電器，行程開關等電器組成全自動控制系統。吸塑機對控制系統的要求是保證操作方便、機械動作和溫度控制精度高、生產時間短、在同等生產條件下盡可能節約機械的耗電量。
　　目前，機器采用交流接觸器進行限溫，分區采用固態繼電器進行通斷控制的方案。：
　　1）以PLC+固態繼電器來代替可控硅來進行溫度控制的方式。可以進行溫度控制方案編程，保存每種材料的控制參數，提高溫度控制精度。
　　2）固態繼電器對每個電磚進行獨立溫度采樣和獨立輸出控制，提高控制的柔性。
　　3）對加熱元件的控制采用PWM脈寬調制技術，減少PID調節的波動性，減小控制滯后，提高了設備的可靠性，并縮短設備的生產調試時間；
　　4）采用觸摸屏作為人機界面，提高機器的自動化程度、美觀和效率。 　　
　　采用本系統可以有如下優點： 　　
　　• 以PLC+固態繼電器來代替可控硅來進行溫度控制的方式，省去人工調節STEP CONTROL旋鈕的大量工作，PLC可以自動按設定的溫度將加熱板調節到預定溫度。由于電熱瓦數量較大（本機為160個），這樣可以省去大量的設備試機和預熱時間，提高設備的生產率。 　　
　　• 采用觸摸屏作為人機界面，可以隨時直觀地了解設備的生產狀況，提高機器的現代化程度和自動化程度，方便操作，可以實現1人多機。系統可以對設備生產的設備故障和操作失誤進行報警，提高設備的安全性。 　　
　　• PLC有大量的內存可以保存不同材料的控制方案，這樣，在使用本設備已經加工過的材料時，可以直接調出過去的控制方案，如果有更優的方案，可以更新保存的方案，進一步節約用戶的時間。 　　
　　• 將原來的分區控制改為對每個電磚進行獨立溫度采樣和獨立輸出控制，可以對熱板進行溫度控制方案編程，可以按逐個電磚進行控制，提高溫度控制精度和吸塑加工質量，提高生產控制的柔性，達到準確、平穩、快速的目標。 　　
　　• 采用PWM脈寬調制技術結合PID算法控制，可以減少常規PID調節的波動性，減小控制滯后，提高了設備的可靠性，并縮短設備的預熱調溫時間。 　　
　　• 可以將加熱元件的溫度狀況與設備其它動作以最優的方式相結合，保證設備在最佳條件下進行工作，減小試生產時的材料消耗，提高設備的安全性，保證設備所生產的產品質量完美。 　　
　　五、總結：
　　 本方案在越南首都河內，河發制冷（HOA PHAT）得到非常理想的應用，整套吸塑成型機成本不到（50000USD），但其生產效率高于每小時30張箱膽，而該公司同類型的另一臺設備為德國某公司原產真空吸塑成型機（價值150000USD）生產節拍約為22張/小時。所以在提高企業生產能耗比方面有一定的推進作用。