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采用台达DT3温控器在热塑成型机上的设计方案

时间:2014-10-12 来源:台达 编辑:编辑部 点击:次 字体设置:

【摘要】热塑成型也叫吸塑,采用吸塑成型机将软化的塑料硬片吸附于模具表面,冷却后,形成凹凸形状的塑料。热塑成型机的主要工序之一就是片(板)材加热,关系到软化再吸塑是否可以良好贴合模具,所以对其温度的控制是实现工艺稳定的关键。

本文中,机型采用红外加热,温度均匀、效率高。从PLC直接作PID运算提升到温度专用控制器,DT3为温度控制核心,减轻PLC计算量,提高了加热关键工序的控制效果。利用DT3配置的电流检测模块,红外加热片的日常维护检测极为方便,提高了工作效率。

【Abstract】Thermoplastic molding is also called the plastic, the plastic molding machine will make softening plastic plate adsorbs on the surface of mold, cooling, forming a concave convex shape plastic. One of the main processes of thermoplastic molding machine is sheet (plate) material heating, related to the softening and plastic can be well fit the mold, so the control of the temperature is the key to realize the process stability.

In this paper, models using infrared heating, temperature uniformity and high efficiency. Directly from the PLC PID operation to the temperature controller, DT3, as the temperature control core, reduce the PLC computation and improve the control effect of heating key process. Using the current detection module of DT3, the daily maintenance and detection of infrared heating plate is very convenient, work efficiency improves.

【关键词】吸塑成型;CT互感器;电流检测;多路温度加热

【Keywords】Thermoforming; CT transformer; current detection; multi-channel temperature heating

1  前言

吸塑成型技术即塑料片(板)材热成型加工技术,又叫热塑成型,是塑料二次加工工业技术中的一种。利用真空泵产生的真空吸力将加热软化后的PVC、PET、PETG、APTT、PP、PE、PS等热可塑性塑料片材经过模具,真空压力使片(板)材变形,达到要求的形状和尺寸,或贴附着于各种形状产品的表面,辅以配套工序,实现应用目的。

2  系统介绍

吸塑成型设备包括夹持系统,加热系统,真空和压缩空气系统及成型模具等几部分。塑性塑料片材的吸塑成型过程,主要工序之一就是片(板)材加热。本机使用的是红外线加热方式,红外线的传热形式是辐射传热,具有穿透力,内外同时加热,效率良好升温迅速,热惯性小,不需要暖机即可开始工作。                      

图1 现场应用图

3  DT3温控器

台达新一代温控DT3,支持最快0.1S的采样周期,提供多种优越控制模式与自整定功能:Self-Tuning, FUZZY, PID, ON/OFF, Manual,其中最新研发的Fuzzy模糊控制功能可在设定温度与实际有温差时在一定范围内动态调整多组PID各项参数。当检测与SV有较大差异时,系统立刻重新计算PID,以达到快速反应的效果。图中可看出,当干扰进入和干扰消失时,FUZZY PID反应速度都较传统PID快很多,更快收敛。

图2 传统PID控制效果

图3 Fuzzy PID控制效果

DT3的三色LCD显示屏幕,提供简单明了的视觉界面,可直观地显示出仪表目前的运行状态。如发生超温报警等异常状态,就可借助显示色差提醒用户及时处理。另外,DT3还提供强大的功能扩展性,如RS485、事件输入、变送输出、远程遥控输入、CT电流检测功能模块,应用更具弹性。

吸塑机加热区域面积较大,需要数十个陶瓷红外加热片一起工作才能达到要求加热功率,并且使整个加热区域的温度基本一致。模具闭合后,材料表面的散热大致相同,只要所有加温区域的加热片的输出功率一致,温度就可保持稳定。

吸塑成型过程为:送板(片)材-----合模--加热软化-----吸塑成型。

陶瓷红外加热片是易损配件,日常维护需要经常检测每路工作是否正常,一般检测其工作时电流是否在正常范围,DT3的CT电流检测功能正合此要求。

用DT320RA-0202作为主控制,检测中心点的温度计算温度差值,输出PID控制运算输出量。DT3的输出接到台达SX2 PLC的输入。检测到DT3输出信号时,PLC打开多个输出通道,如此可以 1个探头控制多个温控区域。

通过PLC选择红外加热管对应数量的输出通道,可以选择各种不同大小加温区域。例如16个红外加热片,则SX2扩展16个DO输出通道。通过HMI和DT3的485通讯功能,可以读取写入温度设定值SV及测量温度值PV,以及PID系数等其它参数。

图4 控制结构简图

DT3提供最多两个CT检测,最大支持100A的电流检测。CT输入分别侦测输出一、输出二的电流,相对应的输出“ON”时,PLC接通DO导通SSR,负载流过电流,利用CT线圈量测陶瓷加热片汇总电源线的电流,即可以测量出对应电流是否在正常范围。

DT3还可设定ALM1或ALM2其中一路报警为CT警报,设好CT上下限范围,若电流超过设定警报范围,警报输出继电器就会闭合。通过485通讯,DT3的寄存器1182H和1183H的内容分别为CT1和CT2电流值,可以方便地读取到HMI上显示。

日常维护检测各个区域陶瓷片时,设定好CT警报,DT3检测加热器汇总电源的接线,配合PLC逐个区域选通,即可方便地检测每一个加热器件工作是否正常。

现有方案简洁,但如需要更精确地控制每个加热片对应点的温度,可以采用台达多路温控模块DTE。一个红外片区域连接DTE的一个通道,直接使用DTE温控器PID计算和多路输出控制SSR固态继电器,不需再通过PLC。可以更精确地控制温度,只是成本会有所提高。

4  结束语

用户只需在原有控制方案上添加一台DT3,就能实现更佳精确控制加热片,控制效果良好、方案简易高效、容易调试,且克服了此前控制速度较慢、程序计算量大、负载电流检测方案复杂的缺点,提高了设备的工作效率,达到了事半功倍的效果。

作者简介:

邬奕荣,男,出生于1984年,毕业于暨南大学电子信息工程专业。现任台达集团——中达电通股份有限公司仪表产品开发处专员,从事仪表产品市场开发及产品应用推广,对电子、锂电、塑机、木工、窑炉行业及相关产业控制和仪表应用有丰富开发调试经验。

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