V80控制系統(tǒng)在EPE珍珠棉發(fā)泡機的應用

一、EPE珍珠棉發(fā)泡機工作原理
EPE珍珠棉發(fā)泡機是用于生產(chǎn)EPE珍珠棉片材的專用設(shè)備。它將DPE樹脂融化后混以丁烷、滑石粉、抗收縮劑等其它添加劑，通過擠出機構(gòu)擠出，并在模頭和模唇部分發(fā)泡，最后經(jīng)過風圈、定型圈冷卻、延展為固定尺寸的珍珠棉片材，最后產(chǎn)品由收取輥卷取。
EPE珍珠棉發(fā)泡機主要有以下幾部分組成：
1、進料段：進料段兩端分別與機筒和減速箱連接，原料由此部分送入擠出機。包括料斗，螺桿，機筒，擠出機主電動機等部分，交流電機通過減速箱與主機螺桿連接。
2、塑化加熱段：此部分裝置了大功率加熱圈，將將DPE樹脂顆粒融化，并通過螺桿將融化后的樹脂向前推進。
3、成型加熱段：此部分裝置了加熱機構(gòu)及冷卻裝置，將塑化的原料逐漸降溫，直至通過螺桿將原料擠出，此外還包括丁烷泵和抗縮劑泵（甘油脂部分），抗縮劑泵以10～15Mpa（100～150mm/cm2）的壓力將抗縮劑加熱后送進機筒。丁烷泵和抗縮劑泵的進料部位設(shè)有單向閥，使原料不致反向倒流，以確保生產(chǎn)安全。
4、模頭部分：融化了的原料從此部分擠出。原料一經(jīng)過模唇就開始發(fā)泡。EPE珍珠棉片材的厚度取決于模唇和牽引速度。
5、定型鼓：EPE珍珠棉片材的寬度由此部分決定，通過風機在在此部分提供冷卻空氣。
6、牽引輥：由定型鼓延展開的片材進入此部分牽引，此時牽引速度應保持均衡，以保證片材質(zhì)量。牽引輥裝有變頻調(diào)速的電動機，以便調(diào)整牽引速度。
7、轉(zhuǎn)位式收料輥：此部分裝有可定片材長度的計米器，當?shù)谝惠伿站黹L度達到設(shè)定要求時，可轉(zhuǎn)180°第二輥開始收卷片材。
EPE發(fā)泡機工作流程如下：在機械準備就緒后，第一步是升溫，脈寬調(diào)節(jié)加熱環(huán)到最大功率功率輸出，使料筒升溫到設(shè)定溫度，同時，給甘油脂鍋加熱到設(shè)定溫度；第二步，開喂料電機，設(shè)定在低轉(zhuǎn)速，同時按配方加注丁烷和甘油；第三步，降溫，打開第二段料筒冷卻水電動調(diào)節(jié)閥，使第二段料筒冷卻到設(shè)定溫度；第四步，調(diào)節(jié)模頭開度及甘油脂量；第五步，生產(chǎn)，開主動牽引裝置和收料機構(gòu)，開始發(fā)泡生產(chǎn)；第六步，停加熱系統(tǒng)、主電機、丁烷泵和甘油脂泵；第七步，停牽引系統(tǒng)和收料系統(tǒng)。
二、EPE珍珠棉發(fā)泡機控制系統(tǒng)解決方案
系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)設(shè)置主/從兩個觸摸式人機界面，主界面安裝在主控柜之門面上，從界面安裝在收料機構(gòu)之機旁操作臺上。主從界面能夠完成相同的工作，包括控制設(shè)置和參數(shù)設(shè)置。從機的數(shù)據(jù)來源于主機，當從機出現(xiàn)問故障時，主機可完全接替從機的工作。這樣的設(shè)計是由于珍珠棉生產(chǎn)線一般較長，方面操作工人在兩端就地操作，不需要走來走去。如果為了節(jié)省成本，可以考慮只用一個人機界面。
主電機采用變頻控制，其速度可以在主/從觸摸屏人機界面上設(shè)置。速度可多級調(diào)節(jié)，開機調(diào)試時低速運行，正常生產(chǎn)時高速運行，其速度的變化直接關(guān)聯(lián)到牽引機構(gòu)和收料機構(gòu)。加熱環(huán)由可控硅控制，其觸發(fā)由PLC熱電偶模塊的PWM輸出點控制，溫度更加穩(wěn)定平滑。
索引電機采用變頻控制，其速度可以在主/從觸摸屏人機界面上設(shè)置，可以和主電機按比例同步聯(lián)動。收料機構(gòu)以力矩電機為動力，電機的運行速度由力矩電機控制器控制，速度參數(shù)的給定來自于PLC模擬量輸出點(4~20mA標準信號)，在主/從人機界面上可以實時設(shè)定力矩電機的運行速度。
三、系統(tǒng)功能描述
1.自動控制功能
PLC按照自動控制所設(shè)置的流程，實現(xiàn)順序開關(guān)機。
加熱段：PLC根據(jù)設(shè)定溫度，自動調(diào)節(jié)可控硅的輸出脈寬，使料筒的溫度波動小于1℃。
冷卻段：PLC根據(jù)設(shè)定溫度，自動調(diào)節(jié)冷卻水閥開度，水閥開度采用PID控制，使冷卻均勻平滑，響應速度快，料筒溫度波動小于1℃。
設(shè)備變頻聯(lián)動：所有速度與喂料電機按比例同步關(guān)聯(lián)，速度參數(shù)可以存取。
供電電纜、信號電纜通過電纜保護管和防爆撓性連接管與現(xiàn)場安裝的儀表和自控設(shè)備進行連接。
2.顯示及提示功能
能實時顯示各電機的運行狀態(tài)，電磁閥的開閉狀態(tài)，顯示料筒中各檢測點的當前溫度等設(shè)備參數(shù)。主要設(shè)備累計運行時間，變頻電機的實際轉(zhuǎn)速及設(shè)定轉(zhuǎn)速，變頻器的運行狀態(tài)以及自動累計產(chǎn)量。
自動運行狀態(tài)下，能通過蜂鳴器提示操作人員的生產(chǎn)，例如當系統(tǒng)加溫完畢，蜂鳴器發(fā)出提示，操作人員準備出料。當收料卷筒累計到設(shè)定圈數(shù)或長度時，蜂鳴器發(fā)聲，提示操作人員準備換卷等。
當故障出現(xiàn)時，系統(tǒng)能夠發(fā)出聲光報警，并顯示故障內(nèi)容，指導操作者迅速排除故障。操作員可通過故障記錄表查閱兩個月以上故障記錄。故障內(nèi)容包括：溫度參數(shù)過高，電機故障，變頻器故障等等。
3.HMI操作功能
能在觸摸屏上手動控制電機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)的動作；能在觸摸屏上設(shè)置變頻電機的轉(zhuǎn)速，設(shè)定每卷成品的長度或圈數(shù)，以及設(shè)定各加溫點的溫度參數(shù)。
4.其它
系統(tǒng)可以保存不同材料的配方與每種材料各種規(guī)格所對應的控制參數(shù)，這樣，可以使生產(chǎn)廠家大大節(jié)約在更換材料和規(guī)格品種的調(diào)試時間。
生產(chǎn)廠家可通過設(shè)置日期或產(chǎn)量來強制停機(即到某一產(chǎn)量或到某一時間時，系統(tǒng)自動停止生產(chǎn)，只有輸入廠家給定的密碼后，用戶才能重新使用機器)。
具有程序保護功能，只有授權(quán)人員才能修改程序；對于某些重要數(shù)據(jù)，只有擁有密碼的授權(quán)人員才能修改。
德維森公司將根據(jù)各類儀表、設(shè)備、控制系統(tǒng)的技術(shù)要求向用戶相關(guān)技術(shù)人員提供培訓。培訓的目的是使安裝、操作維修人員掌握所本控制系統(tǒng)的原理、技術(shù)特性、操作使用方法、程序編制（需要時）方法、維護維修、調(diào)試、運行等。
四、V80發(fā)泡機控制系統(tǒng)方案的優(yōu)點
采用V80可編程控制器，除了完成正常的生產(chǎn)控制外，還對EPE發(fā)泡的常規(guī)控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化改進：
將原來的繼電控制，提升為具有國際先進水平的自動控制系統(tǒng)。由此，EPE機器檔次將得到大幅度提高，并為實施制造信息化提供了平臺。
將原控制系統(tǒng)中使用的溫度控制器提升為由V80控制系統(tǒng)中溫度控制模塊進行塑化與成型部分的控制。提高了溫度控制的精度，配合改進后的冷卻系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動溫度調(diào)節(jié)，使操作變得更簡單容易，并由此降低了客戶的人工成本。
原系統(tǒng)中冷卻水噴灑量由操作人員憑經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)，由于影響該溫度參數(shù)的因素過多，對操作人員工作經(jīng)驗要求較高，系統(tǒng)操作復雜。改進后，PLC根據(jù)設(shè)定溫度，自動調(diào)節(jié)冷卻水閥開度。水閥開度采用PID控制，使冷卻過程更加均勻，響應速度快，料筒溫度波動小于1℃。
功能強大的人機界面，具有配方保存和下載能力，人機界面采用人性化設(shè)計，操作簡單明了，使操作人員在經(jīng)過簡單的培訓后，就能輕松使用設(shè)備。
目前世界上主要的發(fā)泡機均采用傳統(tǒng)的手動和儀表控制，總體上處于手動和半自動狀態(tài)。采用V80 PLC控制系統(tǒng)后，設(shè)備的自動化程序?qū)⒋蟠筇岣撸瑹o論從控制精度、操作界面、數(shù)據(jù)保存和處理等各個方面來看，自動化水平均處于同類機械世界領(lǐng)先地位。
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