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台达自动化亚博直播在同向双螺杆挤出机上的应用伺服电机

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台达自动化亚博直播在同向双螺杆挤出机上的应用伺服电机

发布日期:2021-01-18 作者: 点击:

1、前言
在橡塑机械领域中,作为聚合物加工的主要设备之一,同向双螺杆挤出机以其优异的分散和分布混合能力、较窄的停留时间分布、优良的自洁性等特点,广泛地用于聚合物配混、排气及反应挤出等领域。
伺服电机

目前双螺杆挤出机控制系统的控制方式主要可分为传统的继电器+温控表控制模式、PLC控制模式和DCS控制模式。传统的继电器+温控器控制模式的优势在于价格便宜,缺点是电柜尺寸大,线路复杂;DCS主要用于大型生产线,档次高,但价格昂贵。而以PLC为控制核心的控制模式是目前挤出机控制系统的主流。

在本文中,作者和大家分享利用台达全套自动化亚博直播,开发的同向双螺杆挤出机控制系统,本系统充分利用台达机电亚博直播的高灵活性和扩展性,这些都为PLC在橡塑机械领域的应用提供了极大地方便。
  

2、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)。 
台达PLC

             图1 同向双螺杆塑料挤出机构成图
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。

3、选型配置:
3.1 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。

3.2 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,因此要求温控表具有双输出功能。

根据以上要求,亚博直播采用DTE?榛驴仄鳎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?椋俏1-2路信号选1个4路?樵诔杀旧侠此涤械愀撸捎谔ù顳TE温控器有扩展DTC温控器的能力,因此亚博直播选择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,体现了台达亚博直播配套时的灵活性和高经济性。

3.3 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?氐缭囱≡竦囊彩翘ù锕ひ灯桨宓缭碢MC-024V100W1AA,此亚博直播为全铝外壳,输出能力强。

3.4  最终配置:
(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

4、系统架构
系统框架如图2所示。

台达PLC

图2  系统架构图

其中,台达?榛腄TE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。

5、上位机画面功能
5.1 温度参数设置画面
温度的设定与显示画面如图3所示,此功能是触摸屏直接通过屏的RS485口与DTE和DTC通讯。

台达PLC

图3 温度参数设置画面

5.2正?鞒袒
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,如图4所示:

台达PLC

图4 正?鞒袒

5.3 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。

台达PLC

台达PLC


5.4 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,见图5。


台达PLC

图5  系统报警画面

5.5 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,见图6。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,方便客户对亚博直播的品质进行监控,见图7和图8。

台达PLC

图6  状态显示画面


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关键词:台达PLC,台达变频器,台达人机界面

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