O-TRUSTCTS7-200PLC在擠出吹塑成型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

1、CO-TRRUST CTS77-2000PLC在在擠出吹塑塑成型控制制系統(tǒng)中的的應(yīng)用 一、引言言 隨隨著石化工工業(yè)的發(fā)展展，人類日日常生活及及各行業(yè)對(duì)對(duì)塑料制品品的需求日日益增長(zhǎng)，極極大地推動(dòng)動(dòng)了塑料工工業(yè)的發(fā)展展。 目前前，塑料已已廣泛應(yīng)用用于機(jī)械、電子、醫(yī)醫(yī)藥、家用用電器、食食品、汽車車及人類日日常生活用用品之中，尤尤其近年來來隨著人類類生活水平平的提高、消費(fèi)意識(shí)識(shí)的變化以以及旅游產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展，中空制制品已廣泛泛用來盛裝裝礦泉水、可樂等軟軟性飲料，還還包括奶瓶瓶、藥瓶、化妝品瓶瓶等。擠出出吹塑成型型機(jī)是中空空容器成形形的主要設(shè)設(shè)備，世界界上80%至90%的中空容容器是采用用擠吹成形形的。

2、在我我國(guó)中空塑塑料成型機(jī)機(jī)的發(fā)展歷歷程中，擠擠出吹塑成成型機(jī)是發(fā)發(fā)展最快最最完善的中中空塑料成成型機(jī)，特特別是小型型擠出吹塑塑成型機(jī)的的發(fā)展速度度特別快。近近年來，擠擠出吹塑成成型的主要要技術(shù)趨勢(shì)勢(shì)是朝著自自動(dòng)化、智智能化、高高精度和高高速度的方方向發(fā)展。因此，要要適應(yīng)該行行業(yè)技術(shù)發(fā)發(fā)展趨勢(shì)，就就必需提高高擠出吹塑塑成型的整整體技術(shù)含含量，其中中就包括擠擠出吹塑成成型的控制制系統(tǒng)。本本文描述的的擠出吹塑塑成型控制制系統(tǒng)核心心采用TrrustPPLC CTS77-2000系列PLLC，CTTS7-2200 PPLC采用用了高性能能RISCC芯片技術(shù)術(shù)和軟件優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，布布爾指令執(zhí)執(zhí)行速度達(dá)達(dá)到0

3、.115s每每步，浮點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)算速度度達(dá)到8s，開關(guān)關(guān)量點(diǎn)數(shù)多多達(dá)2488點(diǎn)，模擬擬量點(diǎn)數(shù)多多達(dá)56點(diǎn)點(diǎn)，擴(kuò)展II/O模塊塊種類多達(dá)達(dá)26種，因因而無論是是替代傳統(tǒng)統(tǒng)繼電器完完成簡(jiǎn)單控控制，還是是應(yīng)用于特特殊場(chǎng)合實(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控控制，無論論是快速的的離散量順順序處理，還還是復(fù)雜的的運(yùn)動(dòng)控制制，CTSS7-2000 PLLC都游刃刃有余。其其專門為溫溫度控制應(yīng)應(yīng)用而量身身訂制的PPID溫控控?cái)U(kuò)展模塊塊，內(nèi)置PPID溫控控算法，用用戶無需編編程即可實(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的的閉環(huán)溫度度控制，而而且減輕了了CPU的的運(yùn)算負(fù)擔(dān)擔(dān)，控制速速度更快，效效果更出色色。 另外其針針對(duì)電子尺尺推出的高高速輸入模模塊精度高高達(dá)16位位

4、，單通道道轉(zhuǎn)換時(shí)間間小于2000us，而而且模塊本本身提供11路10VVDC電源源輸出，極極大的方便便了基于電電子尺的應(yīng)應(yīng)用。 高高性能的CCPU、智智能PIDD模塊加上上高速輸入入模塊等組組合使用，大大大提高擠擠出吹塑成成型機(jī)的性性能。 二二、擠出吹吹塑成型工工藝過程 擠出出吹塑機(jī)是是擠出機(jī)與與吹塑機(jī)和和合模機(jī)構(gòu)構(gòu)的組合體體，由擠出出機(jī)及型坯坯模頭吹吹脹裝置合模機(jī)構(gòu)構(gòu)型坯厚厚度控制系系統(tǒng)和傳動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成成。其工藝藝過程如下下： 1塑料的擠擠出 塑料料加熱熔化化后塑煉和和混合均勻勻成流體，再再以一定的的壓力和容容量擠入機(jī)機(jī)頭。2型坯的形形成機(jī)機(jī)頭內(nèi)的流流體在重力力和擠出壓壓力的作用用下，通過過

5、機(jī)頭口模模擠出形成成所需的型型坯。3型坯的吹吹脹 將達(dá)達(dá)到要求長(zhǎng)長(zhǎng)度的型坯坯置于吹塑塑模具內(nèi)合合模，由模模具上的刃刃口將型坯坯切斷，通通過模具上上的進(jìn)氣口口輸入一定定壓力的氣氣體吹脹型型坯，使制制品和模具具內(nèi)表面緊緊密接觸。44制品的的冷卻保持持模具型腔腔內(nèi)的氣壓壓，等待制制品冷卻定定型。5制品的脫脫模 冷卻卻定型完成成后，打開開模具，由由機(jī)械手將將制品取出出。在在吹塑過程程中，型坯坯的形成和和吹脹是吹吹塑過程的的核心，型型坯形成和和吹脹質(zhì)量量的高低直直接影響著著容器制品品的質(zhì)量好好壞，而熔熔料的受熱熱溫度、擠擠出壓力和和和冷卻時(shí)時(shí)間將直接接影響型坯坯的成型和和吹脹質(zhì)量量。型坯壁壁厚在吹氣氣成

6、型過程程中若沒有有得到有效效控制，冷冷卻后會(huì)出出現(xiàn)厚薄不不均的狀況況，胚壁產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力力也不同，薄薄的位置容容易出現(xiàn)破破裂。因此此，控制型型胚壁厚對(duì)對(duì)于提高產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量和和降低成本本也同樣重重要。 綜上所述述，如何控控制擠出機(jī)機(jī)的受熱溫溫度、擠出出壓力、制制品的冷卻卻時(shí)間以及及型胚壁厚厚成為影響響容器制品品質(zhì)量的幾幾個(gè)關(guān)鍵因因素。 三、控制制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì) 33.1 系系統(tǒng)原理及及配置 粒粒狀或粉狀狀的塑料經(jīng)經(jīng)擠出機(jī)塑塑化達(dá)熔融融狀態(tài)，通通過采集電電子尺數(shù)據(jù)據(jù)，反饋控控制擠出熔熔料量，使使熔料通過過預(yù)定流速速進(jìn)入機(jī)頭頭。當(dāng)儲(chǔ)料料量達(dá)預(yù)定定值時(shí)，機(jī)機(jī)頭口模打打開，并根根據(jù)設(shè)定的的型坯壁厚厚曲線，調(diào)調(diào)節(jié)

7、模芯進(jìn)進(jìn)行型坯壁壁厚控制。然后，將將完成的制制品型坯置置于吹塑模模腔內(nèi)，模模具按照設(shè)設(shè)定的速度度進(jìn)行合模模，合模時(shí)時(shí)要求運(yùn)動(dòng)動(dòng)平穩(wěn)，左左右平衡。合模后進(jìn)進(jìn)行吹氣，型型坯在氣體體壓力的作作用下緊貼貼模具內(nèi)壁壁，保持壓壓力冷卻定定型后開模模，由機(jī)械械手取出制制品。 系系統(tǒng)電氣控控制部分的的主要配置置如下： （11）控制器器采用CTTS7-2200 PPLC進(jìn)行行動(dòng)作控制制和50點(diǎn)點(diǎn)型坯壁厚厚控制。 （22）溫度的的測(cè)量采用用工業(yè)鎧裝裝熱電偶。溫度控制制由CTSS7-2000系列的的8路熱電電偶模塊CCTS7 231-7TF222 完成成，該模塊塊集成控制制器帶智能能PID算算法，只要要設(shè)置幾個(gè)個(gè)參

8、數(shù)，2231-77TF222模塊就可可以自行對(duì)對(duì)所控溫區(qū)區(qū)進(jìn)行加熱熱或冷卻，并并將實(shí)時(shí)溫溫度反饋給給CPU。（33）擠出壓壓力控制由由模擬量輸輸入模塊采采集壓力傳傳感器的信信號(hào)來控制制擠出機(jī)螺螺桿的轉(zhuǎn)速速，周時(shí)將將實(shí)時(shí)壓力力顯示在觸觸摸屏上。（44）壁厚控控制由2331-7HHC22高高速輸入模模塊采集型型坯長(zhǎng)度和和模芯間隙隙的電子尺尺反饋信號(hào)號(hào)，然后通通過4通道道模擬量輸輸出模塊2232-00HF222控制執(zhí)行行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)動(dòng)伺服閥來來實(shí)現(xiàn)。（55）操作面面板采用觸觸摸屏完成成整機(jī)的型型坯溫度、擠出壓力力、型坯壁壁厚以及冷冷卻時(shí)間等等各種工藝藝參數(shù)的設(shè)設(shè)定、修改改、畫面顯顯示等，采采用菜單式式程

9、序控制制，操作簡(jiǎn)簡(jiǎn)便可靠。 33.2 溫溫度控制系系統(tǒng) 在擠擠出吹塑的的過程中，要要使熔料溫溫度穩(wěn)定在在設(shè)定溫度度，所以同同時(shí)配有加加熱和冷卻卻設(shè)備，常常用的是電電阻加熱和和風(fēng)扇冷卻卻。 擠出出機(jī)的溫度度控制由PPID模塊塊CTS77 2311-7TFF22獨(dú)立立完成。CCTS7 231-7TF222模塊集集成智能PPID控制制器，具有有8路熱電電偶輸入，控控制過程的的數(shù)據(jù)通過過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)區(qū)與CPPU交換，控控制精度達(dá)達(dá)到1。將初始始PID參參數(shù)和設(shè)定定溫度送給給該模塊，使使能該模塊塊的PIDD控制，模模塊便將熱熱電偶所測(cè)測(cè)得的溫度度送給PIID控制器器進(jìn)行運(yùn)算算，然后將將實(shí)時(shí)溫度度和運(yùn)算得得

10、出的控制制動(dòng)作寫入入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)區(qū)，同時(shí)時(shí)對(duì)PIDD三個(gè)控制制環(huán)節(jié)的參參數(shù)進(jìn)行優(yōu)優(yōu)化。CPPU根據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)區(qū)中的值來來控制輸出出(PWMM模式下輸輸出給DOO點(diǎn)，模擬擬量模式下下輸出給AAO)，實(shí)實(shí)現(xiàn)溫度閉閉環(huán)控制 。PIDD參數(shù)的設(shè)設(shè)置、溫度度設(shè)定、啟啟?？刂啤?shí)時(shí)溫度度、溫度曲曲線都在觸觸摸屏上實(shí)實(shí)現(xiàn)。如下下圖所示： 3.33 壓力控控制系統(tǒng) 擠擠出壓力對(duì)對(duì)于熔料的的流變性能能來說也是是重要的影影響因素，如如果擠出工工藝穩(wěn)定，加加工溫度和和螺桿速度度不變，黏黏度是一個(gè)個(gè)常數(shù)。根根據(jù)黏性流流體的流動(dòng)動(dòng)方程式可可知，擠出出機(jī)的擠出出量與螺桿桿轉(zhuǎn)速成正正比，而機(jī)機(jī)筒壓力成成反比。 因此，控控制

11、好擠出出壓力是型型壞形成質(zhì)質(zhì)量的重要要保障。壓壓力控制系系統(tǒng)如圖所所示，圖中中所示壓力力控制是一一個(gè)閉環(huán)系系統(tǒng)，將壓壓力傳感器器反饋的數(shù)數(shù)據(jù)和所需需的壓力進(jìn)進(jìn)行比較，并并根據(jù)比較較結(jié)果調(diào)整整擠出機(jī)的的螺桿轉(zhuǎn)速速。 3.44 型坯壁壁厚控制 中中空容器制制品因其強(qiáng)強(qiáng)度要求規(guī)規(guī)定了最小小壁厚，而而早期的中中空吹塑成成型設(shè)備缺缺少型坯壁壁厚控制系系統(tǒng)，為使使制品最薄薄處達(dá)到最最小壁厚要要求，制品品的其它部部位就要相相應(yīng)加厚，造造成材料的的浪費(fèi)。為為了節(jié)省成成本、縮短短制品冷卻卻時(shí)間、加加快制品生生產(chǎn)周期，一一種比較經(jīng)經(jīng)濟(jì)的做法法就是控制制型坯壁厚厚。熔料從從口模擠出出處于黏流流態(tài)流動(dòng)一一段時(shí)間，由由

12、于原材料料特性、擠擠出溫度和和擠出流量量隨時(shí)間變變化呈非線線性變化，所所以型坯在在擠出過程程中，型坯坯壁厚發(fā)生生變化。為為使擠出吹吹塑制品滿滿足壁厚要要求，必須須采取有效效措施控制制型坯壁的的厚度。 壁厚控控制系統(tǒng)是是對(duì)模芯縫縫隙的開合合度進(jìn)行控控制的系統(tǒng)統(tǒng)，也即位位置伺服系系統(tǒng)，它由由控制器、電液伺服服閥、動(dòng)作作執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)和作為位位置反饋的的電子尺構(gòu)構(gòu)成。當(dāng)機(jī)機(jī)頭口模打打開時(shí)，PPLC讀取取機(jī)筒電子子尺反饋的的型坯長(zhǎng)度度，然后根根據(jù)型坯壁壁厚曲線，通通過模擬量量輸出模塊塊輸出110V的電電壓信號(hào)給給電液伺服服閥，伺服服閥直接驅(qū)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)控制模模芯上下移移動(dòng)，調(diào)整整口模與芯芯模的間隙隙來完

13、成口口模開度的的控制，進(jìn)進(jìn)而完成型型坯壁厚的的閉環(huán)控制制。此時(shí)，壁壁厚型坯設(shè)設(shè)定采用數(shù)數(shù)字化方式式，通過操操作面板完完成50點(diǎn)點(diǎn)型坯壁厚厚控制的設(shè)設(shè)定，型坯坯壁厚曲線線的縱坐標(biāo)標(biāo)顯示型坯坯長(zhǎng)度，橫橫坐標(biāo)顯示示口模開度度。 3.5 冷卻卻時(shí)間控制制 在整個(gè)吹吹塑成形的的過程中，冷冷卻時(shí)間是是控制制品品的外觀質(zhì)質(zhì)量、性能能和生產(chǎn)效效率的一個(gè)個(gè)重要的工工藝參數(shù)。控制適當(dāng)當(dāng)?shù)睦鋮s時(shí)時(shí)間可防止止型坯因彈彈性回復(fù)而而引起的形形變，使制制品外形規(guī)規(guī)整，表面面圖文清晰晰，質(zhì)量?jī)?yōu)優(yōu)良。但是是，如果冷冷卻時(shí)間過過長(zhǎng)，那么么就會(huì)造成成因制品的的結(jié)晶度增增加而降低低韌性和透透明度，生生產(chǎn)周期延延長(zhǎng)，生產(chǎn)產(chǎn)效率降低低。如果冷冷卻時(shí)間過過短，那么么所吹制的的容器會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生應(yīng)力而而出現(xiàn)孔隙隙，影響制制品質(zhì)量。因此，在在擠出吹塑塑中需要對(duì)對(duì)冷卻時(shí)間間做較精確確的控制。 44. 應(yīng)用用實(shí)例 廣廣東某機(jī)械械實(shí)業(yè)有限限公司是擠擠出吹塑中中空成型機(jī)機(jī)的專業(yè)制制造廠家，其其吹瓶機(jī)的的控制核心心采用CTTS7-2200系列列PLC。CTS77-2000系列PLLC的