永宏PLC在真空成型機改造中的應用

1 前言

某工廠有多臺上世紀90年代從臺灣購進的真空成型機，主要用來制作玩具、五金、儀器等產品的包裝袋。這些設備控制電路均采用傳統繼電器控制，操作復雜，定型時間不準，成型溫度不穩定，漂移厲害。控制柜內部接線復雜，給設備維護和故障處理帶來了很大的不便。為此該廠準備對改批設備進行改造。

包裝袋的生產過程中，成型的溫度和加熱、冷卻時間是極重要的環節，要求溫度能夠自穩定保持，加熱、冷卻時間可以設定顯示，并要能夠存儲多種不同產品的成型時間。

針對該情況，在設備的改造過程中該廠采用PLC和觸摸屏作為核心控制器。永宏FBS系列的PLC以其體積小，可靠性高，NC定位精確，通訊功能強大等特點，在工業控制領域得到了廣泛的應用。FBS系列PLC目前有3種機型：經濟型主機MA\MAT、高功能型MC\MCT、NC定位型MN\MNT。本文采用FBS-40MA主機+GP37W2觸摸屏來實現成型機生產過程中加熱盤的加熱時間、成型時間、冷卻時間的設定和顯示監控以及不同模具生產過程中所需工藝時間的存儲和調用，實現了成型機的自動化。

2 設計與實現過程

該控制系統的操作部分采用觸摸屏，核心控制部分采用FBS-40MA，受控對象有加熱管、汽缸和拉料電機。控制系統組圖如下：

溫度控制部分的實現

成型機的加熱系統由6組加熱管組成，由溫控器和固態繼電器來控制。

永宏PLC根據控制過程的需要，配合永宏的其它功能模塊，靈活組合，可以實現多種控制需求。單臺主機可以實現32路的溫度測量，并有最常用的熱電偶及白金電阻等2大類共5種溫度模塊，選取永宏的8EAT晶體管輸出部分和溫度采集模塊TC6，經由溫度PID控制指令FUN：TPCTL來實現成型機的恒溫控制。

溫度PID控制利用溫度模塊配合溫度規劃表格將成型機加熱盤內的當前溫度同設定值進行比較，依據存在的偏差，經由軟件PID數學式運算后，將運算結果轉換為時間比例ON/OFF（PWM），由晶體管輸出點輸出控制SSR所推動的加熱回路，從而使加熱盤內的溫度保持在SV±1℃。

TC模塊的溫度采集由溫度規劃表格來實現，如下圖：

6路溫度的采集由K型熱電偶和TC6模塊來實現，6路溫度值儲存在R30~R35這6個寄存器內，即6組加熱管的當前值，6組溫度設定值儲存在R60~R65內部。

程序部分用TPCTL指令來完成，溫度設定值，偏差值，各路的P、I、D均通過屏幕來設定：

PLC內部執行過程中的P、I、D有默認參數，可以根據需要進行修改：

成型時間的存儲和使用

不同的模型需要有不同的成型時間，所以需要PLC對不同模型的時間進行記憶。可以通過畫面來進行設置和調用。該功能由觸摸屏和PLC內部的寄存器配合實現。

屏幕界面如下：

程序部分可以放于子程序區，參數需要修改時才調用該部分的程序，可以節省PLC的掃描周期時間。檔案1號的程序存儲、查詢、調用程序如下，其它檔案的程序部分依次類推。永宏PLC具有將近7000多個普通的R寄存器、4000多個普通D寄存器，另外還有8192個檔案緩存器可供使用，所以對于數據的存儲綽綽有余。

PLC的I/O點位圖

（1）主機FBS-40MA部分

INPUT OUTPUT

X0 加熱盤右限位 Y0 剎車

X1 加熱盤左限位 Y2 底模下

X2 底模下限 Y3 底模上

X3 底模上限 Y4 壓料下

X4 拉料電機前限 Y5 壓料上

X5 拉料電機后限 Y6 左加熱盤

X6 壓料下限 Y7 右加熱盤

X7 壓料上限 Y8 吸真空

X8 下壓料 Y9 冷卻吹風

X9 上壓料 Y10 冷卻噴水

X10 急停 Y11 吹氣脫模

Y12 前進拉料

Y13 后退拉料

Y14 夾料放開

Y15 夾料夾住

（2）FBS-8EYT部分

OUTPUT

Y1 第1路加熱器

Y2 第2路加熱器

Y3 第3路加熱器

Y4 第4路加熱器

Y5 第5路加熱器

Y6 第6路加熱器


（3）FBS-TC6


T0+/T0- 第1路加熱器K型熱電偶

T1+/T1- 第2路加熱器K型熱電偶

T2+/T2- 第3路加熱器K型熱電偶

T3+/T3- 第4路加熱器K型熱電偶

T4+/T4- 第5路加熱器K型熱電偶

T5+/T5- 第6路加熱器K型熱電偶


依據以上的溫度PID、溫度檢測、參數設定、存儲、調用等核心部分，進行程序的編寫。


3 結束語

該設備改造結束后，已經投入到生產中。實際生產中表明，永宏FBS系列的經濟型主機FBS-40MA具有完好的性價比，強大的功能，完全能夠符合當初改造的要求。溫度能夠保持在SV±1℃，定型時間準，并且能夠存儲99組左右不同產品的成型參數，調用方便，大大提高了產品的質量和產量。