摘要：近年來，中國常規擠出機及生產線，以優異的性價比逐漸走俏國際巿場。同時，中國在先進擠出技術領域不斷創新，開拓出了多種新型擠出產品。本文主要介紹weinview 觸摸屏在塑料擠出機系統中的運用，在這個系統中，人機界面與西門子S7-200 PLC 通訊，實現數據的傳輸，資料的保存，報警信息的登錄。主要參數是：塑料熔體泵的入口和出口壓力；泵體溫度，泵體前入口溫度和泵體后出口的溫度，冷卻溫度；泵電機頻率，電流，螺桿電機頻率，電流；入口溫度，泵體溫度，出口溫度，以及入口，出口壓力的PID 參數設定；壓力上限報警值和其它工藝參數，如電機減速比，泵排量，傳感器量程等；另外應用了強大的數據采樣存儲和報警事件登錄功能。
關鍵詞：擠出機 weinview 人機 PLC PID 運算

一：引言

在塑料制品的品種和數量迅速發展的今天，人們對擠出成型制品幾何精度和內在性能均勻性的要求越來越高。提高擠出制品的幾何精度的主要途徑是通過機械，工藝和先進的控制手段，克服擠出過程的各種波動。實現精密擠出成型，一方面可以滿足一些對集合尺寸和形狀以及成型工藝條件有嚴格要求的制品成型要求，同時也是實現高速擠出成型的基礎。

精密擠出成型可以免去后續加工手段，更好地滿足制品應用的需求，同時達到降低材料成本，提高制品質量的目的。這一技術已經廣泛應用于化纖、薄膜、型材、管材、板材、線纜、復合擠出、造粒等生產線。

二：系統原理與方案設計

塑料擠出機的控制系統包括加熱系統、冷卻系統及工藝參數測量系統，主要由觸摸屏，PLC 和變頻器，傳感器等組成。其主要作用是：控制和調節主輔機的拖動電機，輸出符合工藝要求的轉速和功率，并能使主輔機協調工作；檢測和調節擠塑機中塑料的溫度、壓力、流量；實現對整個機組的控制或自動控制。系統硬件結構如圖一所示，具體如下：

1、 電源進線 3 相四線 380V、熔體泵電機 3 相 0-380V；
2、泵體加熱器單相 0-220V；
3、進、出口壓力檢測信號 0-10V或4-20mA ;
4、泵前、泵體、泵后溫度檢測信號 采用熱電偶溫度傳感器；
5、泵前、泵后加熱器單相 220V。
6、擠出機控制信號是 0-10V。擠出機變頻器控制信號為0-10V。
7、電機動力線按照說明書連接，開機前必須檢查電機絕緣，校正電機的正反轉。

該系統的溫度和壓力都采用PID 閉環調節，PID 調解時，比例調節反映系統偏差的大小，只要有偏差存在，比例調解就會產生控制作用，以減少偏差。微分調節根據偏差的變化趨勢來產生控制作用，它可以改善系統的動態響應速度。積分調節根據偏差積分的變化來產生控制作用，對系統的控制有滯后的作用，可以消除靜態的誤差。增大積分時間常數可提高靜態精度，但積分作用太強，特別是在系統偏差較大時會使系統超調量較大，甚至引起振蕩。

圖2 中，Tm 為機筒或機頭某一段的設定溫度，+△T1，+△T2,為第一、第二溫度區間值。熱電偶測得溫度用T 表示，控制策略如下：

(1) 當T＜Tm-△T2 時，為了提高加熱速度，加熱器采用全功率加熱。
(2) 當Tm-△T2＜T＜Tm-△T1 時，采用PID 控制
(3) 當Tm-△T1＜T＜Tm+△T1 時，采用自適應PID 控制。

三：weinview 人機畫面設計

本系統采用weinview MT8100I 人機，該人機采用400Mhz RISC CPU,高品質寬屏設計，采用LED 背光模組，內置電源隔離保護器，保證了在復雜環境下的穩定性；即拔即插的USB2.0接口和PC 的MiniUSB 下載線提供高速下載和數據存儲，事件記錄和數據存儲空間高達48MB.

1：觸摸屏畫面設計要求

主畫面需要顯示當前的入口和出口壓力，各分區溫度值和電流，轉速，流量等，如下圖所示：

可以按照工藝要求，及時修正入口和出口壓力參數，畫面如下圖所示：

各區溫度值可以實時顯示和調整當前需要溫度值

由于各區溫度和入口出口兩處壓力都是由PID 閉環調節調整，所以需要自由設定PID 各項參數，如下圖所示：

因為在不同的工藝條件下，需要的壓力是不相同的，所以壓力上限制也需要隨著不同的工藝要求做出適當的調整，畫面如下圖所示：

四：數據保存與事件登錄

數據保存采用周期式采樣，也可以采用觸發式采樣數據保存，數據來源是PLC內的VW 存儲區，如下圖所示：

事件登錄元件的使用，可以及時查看報警信息的顯示，設置如下所示：

結束語：

本系統采用weinview MT8100I 觸摸屏和PLC 的控制系統在塑料行業擠出機上的應用，該系統采用PID 閉環調節控制熔體泵，螺桿的運轉和各區溫度的控制，通過調整PID 的參數實現精確的控制效果。并且可以保存整個工藝過程中的壓力變化趨勢，和查閱歷史報警信息。該系統實現了更節能，更精確，更穩定，更方便的操作控制要求，大大改善了以往的傳統控制模式。