西门子模块6ES7341-1CH02-0AE0千万库存

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1．引言

挤出吹塑成型机是目前产量大的一种生产容器和中空制品的吹塑成型设备，可生产出从小只有1ml到大可达10000l的各种容器制品，如牛奶瓶、饮料瓶、洗涤剂瓶、化妆品瓶以及化学试剂桶、饮料桶、矿泉水桶等。

近年来，挤出吹塑成型的主要技术趋势是朝着自动化、智能化、和高速度的方向发展。因此，如何提高传统挤出吹塑成型的整体技术含量，使之适应该行业技术发展趋势要求是很重要的课题。

本文描述的挤出吹塑成型机采用德维森科技（深圳）有限公司开发生产的V80系列PLC作为主要的电气控制系统，应用情况说明该系统可以符合自动化、智能化、和高速度的技术发展趋势。

，V80系列PLC高度融合了电子技术、自动化技术及网络技术，用V80系列PLC作为吹塑成型机的控制系统，将使吹塑成型机具有挤出、合模、吹胀、冷却和开模等过程的自动控制功能，同时具有挤出型坯温度、挤出压力和冷却温度的自动调节功能，向着自动化和智能化的方向发展。

二，V80系列PLC中的具备的热电偶模块和模拟量输入输出扩展模块，可以满足型坯温度、挤出压力、型坯壁厚的控制要求，达到制品成型所要求的质量要求，而且精度重复性好；采用高速硬件解析技术的CPU模块和本身带有CPU芯片和共享数据区的模拟量扩展模块，可大地提高熔料塑化速度，挤出速度以及开合模速度，缩短了成型周期，并保证了制品的成型质量。

2．设备工艺过程

图1 挤出注塑机的基本结构图
挤出吹塑是制造空心塑料制品的成型方法，是借助气体气体压力使模具内的热型坯吹胀成容器的。挤出吹塑设备由挤出机、机头、模具、吹气系统和锁模装置构成，如图1所示，其工艺过程：

（1） 将热塑性塑料从进料口进入机筒内，由挤出机将塑料熔化成熔料流体，经过挤压系统塑炼和混合均匀的熔料以一定的容量和压力由机头口模挤出形成型坯；
（2） 将达到规定长度的型坯置于吹塑模具内合模，并由模具上的刃口将型坯切断；
（3） 由模具上的进气口通过压缩空气以一定的压力吹胀型坯；
（4） 保持模具型腔内压力，使制品和模具内表面紧密接触，然后冷却定型，开模取出制品。

在吹塑过程中，型坯的形成和吹胀是吹塑过程的，型坯形成和吹胀质量的高低直接影响着容器制品的质量好坏，而熔料的受热温度、挤出压力和和冷却时间将直接影响型坯的成型和吹胀质量。型坯壁厚在吹气成型过程中若没有得到有效控制，冷却后会出现厚薄不均的状况，胚壁产生的应力也不同，薄的位置容易出现破裂。因此，控制型胚壁厚对于提高产品质量和降也同样重要。

综上所述，如何控制挤出机的受热温度、挤出压力、制品的冷却时间以及型胚壁厚成为影响容器制品质量的几个关键因素。

3．控制系统设计

3.1 系统原理及配置

粒状或粉状的塑料经挤出机塑化达熔融状态，通过采集电子尺数据，反馈控制挤出熔料量，使熔料通过预定流速进入机头。当储料量达预定值时，由PLC控制机头口模打开。根据设定的型坯壁厚曲线，由PLC完成进行型坯壁厚控制。同时，将熔融物料压出形成制品型坯，模具成型机合模机构采用四拉杆三板联动系统，合模机的运动速度按设定值实现自控，运动平稳。合模后吹气，型坯在模具内成型为中空制品，冷却定型后开模，由PLC控制机械手取出制品。

系统电气控制部分的基本配置如下：

（1）控制器采用德维森科技（深圳）有限公司生产的V80系列PLC进行动作控制和50点型坯壁厚控制。
（2）温度的测量采用工业铠装热电偶，温度控控制由V80系列的热电偶模块E5THM完成，该模块本身内置CPU芯片， 可执行PID算法，在上电设置好参数后，E5THM模块就可以自行控制固态继电器的通断，从而控制温度的稳定，波动范围小。
（3）压力传感器采用的是 PT124型压力传感器，数据采集工作由V80系列的8通道模拟量输入模块E8AD1完成。
（4）壁厚控制由机筒电子尺反馈型坯长度给PLC，然后通过V80系列的4通道模拟量输出模块E4DA1控制执行机构驱动伺服阀完成。
（5）操作面板采用触摸屏完成整机的型坯温度、挤出压力、型坯壁厚以及冷却时间等各种工艺参数的设定、修改、画面显示等，采用菜单式程序控制，操作简便，能使设备经常处于良好运行状态，并保证人机生产。

3.2 温度控制系统

在挤出吹塑的过程中，需要加热和散热工作在平衡状态，以使挤出熔料温度达到某一动态平衡。因此，挤出过程的温度需要实时测量和控制。图 2所示为挤出吹塑机的温度控制系统框图。

图2 挤出吹塑机的温度控制系统
挤出机的温度经热电偶采集到热电偶模块E5THM中，模块内本身内置CPU芯片，具有5路热电偶输入和5路晶体管PWM输出，可以在模块内完成PID控制算法，控制精度为±1℃。E5THM采集到的温度信号与设定温度比较得到偏差信号，如果测量温度大于设定值，则模块按时间周期占空比的 PID算法，通过PWM脉冲调宽技术控制固态继电器动作，使挤出机加热装置停止加热，反之亦然, 进行冷却控制操作。机筒温度设定和实时温度显示可以通过触摸屏完成。

3.3 压力控制系统

挤出压力对于熔料的流变性能来说也是重要的影响因素，如果挤出工艺稳定，加工温度和螺杆速度不变，故黏度是一个常数。根据黏性流体的流动可知，挤出机的挤出量与螺杆转速成正比，而机筒压力成反比。

因此，挤出过程的压力很重要，需要进行实时测量，以形成型坯的质量，进而保证了制成品的产品质量，压力测量系统如图 3所示。

图3 挤出吹塑机的压力测量系统
3.4 型坯壁厚控制

熔料从口模挤出处于黏流态流动一段时间，由于原材料特性、挤出温度和挤出流量随时间变化呈非线性变化，所以型坯在挤出过程中，型坯壁厚发生变化。为使挤出吹塑制品满足壁厚要求，采取有效措施控制型坯壁的厚度。

壁厚控制系统是对模芯缝隙的开合度进行控制的系统，也即位置伺服系统，它由控制器、电液伺服阀、动作执行机构和作为位置反馈的电子尺构成。当机头口模打开时，PLC读取机筒电子尺反馈的型坯长度，然后根据型坯壁厚曲线，通过模拟量输出模块E4DA2输出±10V的电压信号给电液伺服阀，伺服阀直接驱动执行机构控制模芯上下移动，调整口模与芯模的间隙大小来完成口模开度的控制，进而完成型坯壁厚的闭环控制，如图4所示。此时，壁厚型坯设定采用数字化方式，通过操作面板完成50点型坯壁厚控制的设定，型坯壁厚曲线的纵坐标显示型坯长度，横坐标显示口模开度。

图4 挤出吹塑机的壁厚控制系统
3.5 冷却时间控制

在整个吹塑成形的过程中，冷却时间是控制制品的外观质量、性能和生产效率的一个重要的工艺参数。

控制适当的冷却时间可防止型坯因弹性回复而引起的形变，使制品外形规整，表面图文清晰，质量优良。但是，如果冷却时间过长，那么就会造成因制品的结晶度增加而降低韧性和透明度，生产周期延长，生产效率降低。如果冷却时间过短，那么所吹制的容器会产生应力而出现孔隙，影响制品质量。因此，在挤出吹塑中需要对冷却时间做较的控制。
本系统中，V80系列PLC的时间定时器分辨率可达到1毫秒，可通过触摸屏设定的冷却时间，使有效提高吹塑成形生产效率的同时，制品的外观质量和性能。

4. 结论

本文给出了V80系列PLC在挤出吹塑成型系统中的控制方案，阐述了PLC在型坯温度、挤出压力、冷却时间和型坯厚度等方面的控制特点，说明该控制系统可以满足当前吹塑成型机对自动化、智能化、和高速度的技术要求。
该系统已在华南某家挤出吹塑成型机生产厂家中获得了的应用，经过近一年的使用，系统运行情况良好，有效地提高了型坯温度、挤出压力、冷却时间和型坯壁厚的控制精度，进而提高生产效率和产品质量，具有良好的工程应用和市场推广

1 前言

码垛机是包装码垛生产线上的重要设备，它对于提高整条线的处理速度起着关键的作用。随着企业集团化，生产规模化，要求码垛机具有较高的处理速度，1000袋/h的码垛机不再能够满足生产的需要，在这种情况下，一方面需要研制新型的高速码垛机，另一方面需要对传统的码垛机进行高速化改造。

在对传统码垛机的改造过程中，需要在无包的情况下，对其过程时间参数进行测量，以便对原码垛机的这些参数有个正确的认识。出于程序保护的原因，往往原有程序是不允许改动的，在这种情况下，只能另外采用一个可编程控制器，通过采集原过程的始末信号来测定过程时间。然而，在无包的情况下，采用这种测量方法测量开关门时间却得不到正确的结果，原因在于在有包的情况下和在无包的情况下运行的过程是不同的，本文将分析这两种过程不同的原因，并提出一种新的测量方法即模拟输入信号测量法。

2 高位码垛机开关门时间的物理意义

所谓开关门时间是指滑板门从开始开到关至关位所经历的时间，该参数是计算换垛时间的一个非常重要的参数。

在有包运行的情况下，当门开至开位时，压板压包到托盘上并随升降台的层降而继续下降，当下位信号点燃时，升降台停止下降且气缸回程，当上位信号点燃时，门关至关位，因而开关门时间包括4部分：开门时间、层降时间、程时间和关门时间。然而测量是在无包的情况下进行的，在这种情况下，当门开至开位时，气缸下降，在短的时间内点燃下位信号而回程，而液压升降台层降需要一个启动时间，不可能在这短的时间内完成启动动作，导致层降过程无法进行，因而这时的开关门时间只包括3部分：开门时间、回程时间和关门时间，而没有层降时间这一部分，无法再现所测的开关门时间内的真实的运行过程，使我们试图测量开关门时间的实验限于困境。

3 开关门时间的模拟输入测量原理

由上可知，开关门时间测量的困难的根源在于气缸的下位信号过早点燃，使得升降台还来不及层降气缸便回程了。在这种情况下，不得不取消这一阻碍再现真实运行过程的输入信号，然后模拟一个这样的信号取而代之，这就存在一个如何模拟的问题。

在有包运行的情况下，气缸是在升降台层降一定距离点燃下位信号后才回程的。如果我们能够在有包的情况下测得升降台的层降时间t，那么在无包运行且取消了下位信号的情况下，当门开至开位时，压板压在托盘上并随升降台下降，同时启动定时器，当定时器的定时时间为t时，便让测量,PLC发出一个输出信号驱动一个中间继电器，通过让该中间继电器的触点信号模拟气缸下位信号的方法，使得气缸在升降台层降所要求的距离后才回程。这样，在运行的情况下，克服了液压启动的滞后性的限制，实现了真实的运行过程，获得了所需要的开关门时间，具体实现电路，如图2示。

从图2可以看出，为了测得开关门时间，由开门信号Q6.1驱动中间继电器KA50,S7–214测量PLC采集KA50的触点信号作为计量的起点信号，采集高位码垛机PLC有D11输入模块的滑板关位信号10.3作为计时的终点信号，从而测得开关门时间。在运行的情况下，当液压升降台层降时，Q6.2输出位为1，中间继电器KA52通电，这时，S7–214测量PLC的输入信号10.1有效，在10.1有效所需要的时间后，给测量PLC的输出端Q0.1以输出信号，从而驱动中间继电器KA51,KA51的触点信号被采集入高位码垛机PLC的D12输入模块的11.3端口。

在连线时，拆除高位码垛机PLC的输入模块D12上的下位信号线11.3,这样，便用模拟的输入信号取代了实际的输入信号。当11.3有效时，在原程序的控制下，压紧气缸回升，回升到位后，滑板门关闭，达关位时，S7-214的输入端口10.3有效，从10.2有效到10.3有效所经历的时间，就是所测的开关门时间。
4 结论

介绍了一种时间参量的测量方法即模拟输入测量法，这种测量方法是在高位码垛机高速化改造的实践基础上提出的，测量在运行的条件下进行，由于液压启动的滞后性，导致下位信号成为再现有包运行过程的障碍，在这种情况下，取消该输入信号，用模拟信号取而之代，从而测得真实的时间参数。

一． 引言

卡车公司涂装线建于80年代初期，由德国工控公司设计施工，电气控制采用继电器控制系统，复杂系数相当高，可谓继电器控制系统，随着时代的发展，原控制原理已经落后，而且接线复杂，其维护和改进都比较困难，由于使用时间过长，电气元件不断老化，故障增多，而且故障点不易查找，以不能满足生产要求，因此，我们对悬链系统进行技术升级，采用PLC控制系统，其性能稳定且造价低廉，增加了故障显示功能，大大改善了设备运行的性，使生产效率提高，设备维修方便。

二． 设备改造前存在的问题，改造工作原理及方案

1、改造前存在的问题

① 经常出现事故和制约生产
原系统采用继电器控制，其控制原理落后、接线复杂，措施不够，经常出现室体大门误动作挤坏驾驶室的事故，严重的会导致驾驶室报废，从而给企业带来不必要的损失，也严重制约着生产节拍。

② 维修困难和维修费用过高
由于使用时间过长，电气元件不断老化，故障增多，而且故障点不易查找，从而导致维修时间过长，维修费用过高，由于系统误动作或其他原因导致主控接触器和保险频繁损坏，平均每月至少要换4台接触器，大大提高了维修成本。

③ 可操作性太差
由于本系统控制原理复杂、连锁较多，使用了相当多的中间继电器，在操作中经常需要操作人员用手去按继电器辅助系统工作，一是操作人员的人身难以，二是由于操作失误或操作不熟练造成的故障较多，从而使电气维修人员排查起来相当困难。

2、系统工作原理

我们在流水生产过程中工件一直悬挂在挂具上面，由悬链实现移动、摆动及工位循环，依次经过的工序有预处理----电泳----水洗----烘干，然后下线，也就是说如果悬链出现问题，标志着整条生产线无发正常运行，这也是我们选择对其进行技术升级的原因，由于其控制原理复杂，在此我们只做简单讲述：系统上电运行后，悬链无动作，当电泳升降机发送给本系统一个摆动信号时，悬链以0.5米为单位的行程低速循环摆动，同时，发送给预处理系统一个喷淋信号，此时预处理系统为本工位工件进行前处理工作，（为电泳做准备），当预处理系统对本工位工件处理完毕后再将信号反馈给本系统，此时悬链摆动一个循环后返回原点，（停止摆动），同时，将摆动完成信号发送给电泳升降机系统，当电泳完成后再把此信号反馈给本系统，此时本系统发送一个开门信号分别去预处理和电泳系统，电泳和预处理大门打开，当开门信号反馈给本系统后，悬链以高速运行使工件移动一个工位，当移动完成后，本系统再发送关门信号去预处理和电泳系统，电泳和预处理大门关闭，并将信号反馈给本系统，本系统再发送一个正常运行信号去电泳升降机，此时可以推进升降机进行电泳，同时悬链以0.5米为单位低速循环摆动，至此，工件完成了一个工位的循环。

3、改造方案

本着降低改造成本的原则，我们选用三菱FX系列PLC做主控，为了提要系统性，外部我们选用OMRON小型密封继电器、新华空气开关和接触器、施耐德按钮及信号指示灯，保留其原有远程控制线路及行程开关，控制柜内部重新布线。

硬件部分：

三菱FX1N做主控，输入信号本着从内到外的的原则布线即X000—X010为本操作面板按钮信号，X011—X037为连锁和外部行程开关信号，部分输入信号采用继电器过度。输出信号全部使用OMRON小型密封继电器过度，以提高PLC的使用寿命和系统性。外部连锁信号本着先预处理后电泳的原则布线，使检查维修加有条序性，部分按钮使用双功能，即在自动和手动两种状态下，同一个按钮发挥两种不同的功能。部分信号指示灯使用双显功能，即同一个信号灯以一秒时钟脉冲闪烁为一种信号状态或一个故障信号，常亮为一种信号状态或一个故障信号，这样可以显示多的故障信号和运行信号，为维修和操作带来方便，同时节约成本。

软件程序部分：

编程语言采用逻辑梯形图编程，大部分输入信号均设PLC内部中间继电器过度，便于故障查询和程序连锁，部分信号采用上升沿和下降沿控制，以防止信号误动作或其他干扰，提高系统性和性，大部分内部中继采用置位/复位指令，便于状态保留。程序设计中，针对原系统经常出现事故和故障的环节进行了细致的分析，增加了多条保护程序和故障显示程序，按钮信号通过“手动/自动”在程序中实现两种状态，而且部分按钮信号使用上升/下降沿指令，从而提高可操作性和避免误操作，程序中使用了一个强制信号，便于故障自动修复。故障显示程序使用双故障条件，实现一个指示灯两种故障显示。

三． 实施注意事项及内容

1、部分

本系统设计的在原控制系统的分析和PLC程序设计部分。由于原系统工作原理复杂，联锁信号繁多，我们对其进行的研究分析，搞清工作原理，取出所有联锁信号，针对经常出现事故和故障的环节进行分析，并且出解决方案。在PLC程序部分，也是联锁信号，中继均使用置位/复位指令，保护程序要、有效。

2． 难点部分

本系统施工的难点在远程线路输入/输出部分。由于继电器控制和PLC控制的设计思路和施工布线有些区别，我们在保留原远程线路和开关的基础上，对原线路进行细致的测量、改造，原所有急停线路均串联在一块返回控制柜，这样我们就无法对信号的来源进行区分，对此，我们拆除原急停线路，使用原急停指示灯线路做远程急停线路，其他线路根据现场情况进行改进。