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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