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AI-7048D5多路溫度模塊在注塑機溫度控制方案的應用
點擊次數：6891 發布時間：2010-9-2
應用領域： 塑料機械 注塑機
關鍵詞：注塑機、多回路PID控制
一、概述：
注塑機是將塑料顆粒加熱至液態，射入模具型腔；
注塑機是一種的塑料成型機械，它利用塑料的熱塑性，經加熱融化后，加以高的壓力使其快速流入模腔，經一段時間的保壓和冷卻，成為各種形狀的塑料制品 。
1、注塑機的工作循環
1）鎖合模：模扳快速接近定模扳（包括慢-快-慢速），且確認無異物存在下，系統轉為高壓，將模板鎖合（保持油缸內壓力）。
2）射臺前移到位：射臺前進到位置（噴嘴與 模具緊貼）。
3）注塑：可設定螺桿以多段速度，壓力和行程，將料筒前端的溶料注入模腔。
4）冷卻和保壓：按設定多種壓力和時間段，保持料筒的壓力，同時模腔冷卻成型。
5）冷卻和預塑：模腔內制品繼續冷卻，同時液力馬達驅動螺桿旋轉將塑料粒子前推，螺桿在設定的背壓控制下后退，當螺桿后退到預定位置，螺桿停止旋轉，注射油缸按設定松退，預料結束。
6）射臺后退：預塑結束后，射臺后退到位置。
7）開模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速）
8）頂出：頂針頂出制品。
2、注塑機的電能消耗
注塑機的電能消耗主要表現在以下幾個部分：①液壓系統油泵的電能消耗 ，②加熱器的電能消耗 ③循環冷卻水泵的電能消耗（在注塑車間內，一般多臺注塑機共用一臺冷卻水泵），其中液壓油泵電機的用電量占整個注塑機用電量的80%以上，所以降低其耗電量是注塑機節能的關鍵。首先把模具溫度提高到一個設定值,然后開始給模腔注射塑膠,在注塑機完成保壓轉入冷卻后,開始注入冷水,模具溫度很快下降到一個設定值后開模,再向模具吹入空氣把冷水*吹走,完成整個注塑過程。
二、解決方案：
1） 以AI-7048D5型多回路控制觸發固態繼電器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。4個給定值SP1～SP4 任意設定。
2） 每個分區控制用獨立的傳感器來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AI模糊控制技術，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，充分應用人機提高機器的自動化程度，實現軟PLC功能，設備應用美觀操作方便。HMI觸摸屏人機界面采用RISC CPU、32M大容量內存，每通道數據刷新時間50毫秒；選配儲存卡槽采用外插拔標配1G的電子硬盤，可擴展CF卡1～4G存儲記錄空間；數據保存按*先出的原則，轉存數據點立即保存；數據通過讀卡器在PC上直接打開，串口備份至計算機上，用Excel電子表格打開CSV格式的數據文件；無存儲功能時可作終端顯示操作屏使用，主機內存可記錄大約3小時的數據及報警參數。
三、控制系統方案概況：
機器的各種動作和運動控制也由PLC進行，人機界面采用觸摸屏，可以在屏幕上對溫控模塊進行參數設定和修改，并隨時查看各個電磚的溫度情況和生產情況。在人機上可增加控制按鈕如：【開啟/停止】、【順序加熱】、【就緒功能】、【結束】、【控制/待機】、
1、順序加熱控制：
設定：按【順序加熱】為1# 儀表開始加熱到控制溫度（180℃）同時計算加熱到170℃時，與控制目標180℃，差10℃時（170℃），之后立即啟動其他的回路加熱（溫差范圍可設定）；即給其他儀表下傳給定值＋180℃在儀表的SV窗口顯示【180】℃；（ 設置SV值0℃停止，設置＋180℃加熱）
2、就緒功能控制：
設定：【就緒功能】為所有的加熱回路加熱到設定溫度（180℃）后，【結束】5～60分鐘（時間設定）后驅動一個邏輯輸出點動作，（開關量輸出模塊3013接點D1）；
3、每一路溫控可單獨設置：控制溫度（SV）；待機溫度、（SV）；超溫溫度；設定：控制、待機溫度控制：在設置界面上按下【控制 / 待機】按鈕系統以一個較低的溫度運行例：控制溫度為180℃、待機溫度為100℃； 人機界面控制面板 圖1
當工人中午下班時按下【 / 待機】按鈕系統以100℃運行，上班再次按下【控制 / 】按鈕時又以180℃運行，此為手動控制模式（注：設立控制與待機2個SV設定窗口；設有【手動 / 自動】按鈕切換；
設定：用時鐘來實現自動控制，如：在中午12：00下班時自動待機【 / 待機】溫度自動控制在100℃；1：30又自動回到【控制 / 】溫度控制在180℃，（ 時間可設置，24小時輪回 ）；
4、設定：獨立的開關啟停給定值 （設置SV值180或0 ） 作為【開啟 / 停止】參數；
四、系統優點 ：
采用本系統可以有如下優點：
溫度控制模塊則采用4路PID溫度控制模塊，溫控模塊本體帶SSR的電壓溫控輸出，因此集成度非常高，而控制性能也大大提高，而造價則大大降低。
以AI-7048D5型4路來進行溫度控制的方式，可以自動按設定的溫度將加熱板調節到預定溫度。在觸摸屏上可選擇【控制】于【待機】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AI-2057無紙記錄儀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。
實時觀察：用多曲線的形式來直觀的顯示4個通道的曲線于數據，實時顯示該時間段內相關通道間被測量的變化關系。按通道順序排列1、2、3、4固定組合在一起的通道組合，對于需要比較關鍵參數通道可將儀表地址編排在同一組顯示趨勢曲線，這樣就更好的進行比較分析工藝參數的對象變化。點擊【數據框】返回【實時畫面】通道。在歷史曲線畫面點擊【S】可選擇啟用單條或4條曲線顯示趨勢變化；查詢歷史數據設置起始時間及時間跨度；設置數據范圍使曲線顯示在圖表*，不同的數據范圍啟用單條查詢。歷史畫面的功能畫面右下角 點擊【S】查詢，觸摸屏顯示是當前的起始時間，改倒退起始時間：年/月/日/時/分/秒；修改時間跨度：時/分/秒設置；點擊【確認】按鈕，系統即刻顯示歷史曲線、數據報表；
故障查詢：具有故障報警功能，當傳感器開路（274℃ / 900℃）、短路（－208℃）、超溫報警功能；報警時人機顯示故障名稱：【傳感器開路 / 短路】,并驅動一個邏輯輸出點動作：（開關量輸出模塊3013接點D3）；
應用過程中區別對待報警類型，對超溫溫度的應用：為測量溫度大于控制溫度加上超溫溫度時輸出報警信號（在屏的軟件上增加偏差報警功能，可設定【超溫報警】值，（開關量輸出模塊3013接點D2）；
所有的報警將記錄的CF卡內，便于追憶故障。圖2
如改用程序模塊AI-708P來控制，在內存可以保存不同材料的控制的程序方案，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，假如有更優的方案，可以更新保存的方案，進一步節約用戶的時間。
五、設備調試
1、控制系統型號：AI-7048D5型4路PID控制器；AI-3013D5開關量輸出模塊；AI-2057C無紙記錄儀（HMI人機介面）
2、參數設置：AI-7048D5型4路PID控制器； 參數圖表3
3、自整定：由于熱溶膠機帶負載功率大小不一，設置界面具有自整定功能按鈕；自整定實現0與1的關系；對于熟悉的系統可直接輸入已知正確的P、I、D、CtI，無需啟動自整定（AT）功能。
自整定是讓溫控器執行ON/OFF（位式）控制，經2－3次振蕩周期后儀表內部微處理器根據位式控制產生的震蕩，分析其周期、幅度及波形來自動計算出P、I、d等控制參數。系統在不同給定值下整定得出的參數值不*相同，執行自整定功能前，應先將給定值設置在zui常用值或是中間值上，如果系統是保溫性能好的電爐，給定值應設置在系統使用的zui大值上，再執行啟動自整定的操作功能。設置參數dF（回差）的設置。
每個通道可獨立自整定，整定出各個溫區的溫度。
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AI模糊控制方案技術結合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*的方式相結合，保證設備在*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。
AI－2057無紙記錄儀（人機界面）應用特點：用戶自己所要求的*的控制方案可為用戶定制工程文件，而且用戶程序只能下載，不能上載，可以有效地保護用戶自己的產品技術秘密和知識產權，防止競爭對手抄襲自己的產品和技術訣竅。產品出廠前將在工廠已測試好，連線即可使用；應用靈活：采用上位機＋下位機的結構，下位機為AI系列儀表，輸入及輸出規格極為豐富，可任選單路或多路顯示報警儀、智能調節器、手操器、流量積算儀或開關量輸入輸出模塊；系統若發生變化，亦可隨時變更、增加或減少記錄通道；每臺記錄儀可選擇2、4、6、8、12、16、18、22、32通道類型軟件；自由編輯選擇AI通道硬件型號；可寫入設備位號如：TIC-101； 設有屏保功能防止誤操作，操作使用15分鐘后重新輸入密碼111。
AI－2057無紙記錄儀觸摸屏參數設置：
輸入屏保密碼111，操作使用15分鐘后重新輸入密碼111；觸摸【開始】、【出現菜單欄】選【儀表設置】按地址號、選儀表主機型號如：【AI808P】、寫入通道名稱：如【TIC-101】、選計量單位：如【℃】等；zui后按【確認】進入數據畫面開始記錄數據；選【記錄設置】設置記錄數據報表的采樣存儲時間間隔；
AI－7048D5模塊控制儀表參數設置：
在下位機儀表設置基本參數后就能顯示：1、儀表地址【Addr 1～32】；2、信號輸入規格【SN】；3、注意！所有的測量規格如：熱電偶、熱電阻及模擬量1~5V/0~5V需在儀表上設定量程范圍【下限dIL】 【上限dIH】；使觸摸屏上的曲線顯示在曲線圖表*（觸摸屏自動讀入上下限范圍）。要求各通道控制參數在AI儀表上設置好觸摸屏自動讀入；E5/D5模塊用E8面板設置；
提供了三種數據記錄查看功能：微型打印機、PC圖形閱讀軟件、上傳Excel電子表格、
觸摸屏的外插CF卡來保存數據；數據可通過微型打印機打印數據報表、曲線；或通過CF卡存儲數據用讀卡器在PC上用圖形軟件直接打開；也可通過串行COM2口備份Excel電子表格數據至上位計算機。CF卡內：【AL】數據包是報警報表；【DL】數據包是數據報表；按年/月/日/小時來保存數據源文件。圖片4
1） 查看報表 ： 見上圖4
點擊【查看報表】按鈕，可以顯示打開的記錄數據與報警記錄的文件或是用戶從CF卡里查詢到的數據，以報表的形式顯示出來。保存數據是以CSV格式保存，以便用EXCEL工具直接打開； 如下圖五
（2） 查看曲線：
點擊【查看曲線】按鈕，可以顯示在報表中已查詢到的并以報表方式顯示出來的數據，以曲線的形式顯示出來。如下圖：
上圖顯示的曲線可分為幾個部分的內容：
a.曲線圖zui上面中間部分，顯示的是查詢的記錄名稱；
b.緊接著是【當前時間】一欄，表示當前游標線所在的位置的某一時間點。
第二種、微型打印機方式： 圖6
新增面板式微型打印機，默認的串口打印機的參數為9600bps，8位數據位，1位停止位，無校驗，連接時只要將打印機的9口串口母頭直接接到HMI屏的9芯串口頭即可。
1、4條歷史曲線打印：有2種方式：在屏的歷史曲線畫面才能實現打印曲線功能！
左上角的藍色【Print】：打印設置中所查詢到的曲線內容，1條或選4條同時打印；
右上角的紅色【Print】：打印屏上所顯示的曲線內容，1條或選4條同時打印；
左下角的【S】設置，有關打印機紙張寬度的設置，如果您的打印機的紙張太寬或太窄，可以通過設置【打印紙張寬度比例】這個值來調整，，2057默認100％；2080默認40％
2、歷史數據報表打印：有2種方式：【在屏的歷史數據畫面才能實現打印數據功能！】
（1）左上角的藍色【Print】：手動打印屏上所查詢到的報表內容，每行4個數據；
（2）右上角的紅色【Print】：手動打印當前剛剛采集到的報表內容，每行4個數據，連續換行；
（3）右下角的【S】設置，有關打印報表的設置；
a.如果您想自動打印采集到的報表，可以啟用【選擇是否自動打印】的功能；
b.【自動打印時間間隔】的設定，是設置多長時間后，打印機開始自動打印。如果此值設為0，則自動的實時打印報表。在屏的歷史數據畫面才能實現自動打印數據功能！打印機圖7
第三種、Excel電子表格方式：可通過串行COM2口備份Excel電子表格CSV格式的數據文件上傳計算機；1、在PC上安裝光盤上的【記錄上傳數據軟件】；在PC上選擇記錄上傳的軟件，進行操作即可； Excel電子表格打開的CSV格式數據文件；4通道的軟件數據大約記錄1400天數據。
AI2057G/C型觸摸屏數字無紙記錄儀廣泛應用在化工、冶金、石油、制藥、食品、電爐、恒溫恒濕箱、機械設備配套、試驗室移動控制屏、小型DCS控制系統等諸多行業中作為終端顯示器來使用。
結束語：
注塑料成型機械的加熱系統已廣泛應用宇電AI-7048D5型與AI-2057無紙記錄儀配合使用，產品緊湊，調試方便實現了控制器一機多用的功能，安裝合理值得推廣應用，該系統稍加改動可應用于各類塑料成型機械。