1、系統概述

　　發(fā)達國家的擠出機已普遍采用現代電子和計算機控制技術，對整個擠出過程的工藝參數如熔體壓力及溫度、各段機身溫度、主螺桿和喂料螺桿轉速、喂料量，各種原料的配比、電機的電流電壓等參數進行在線檢測，并采用微機閉環(huán)控制。有的公司已采用網上遠程監(jiān)測、診斷和控制，對擠出成型生產線進行網絡控制。這對保證工藝條件的穩(wěn)定，提高產品的精度都極為有利。

隨著擠出機的復合化，其機械性能必然更為復雜，與之相匹配的控制系統也隨之復雜化，控制精度也更高。因此，如何設計出合適的控制系 統才能保證其經濟、安全可靠地運行，且不至于在短時間內成為淘汰或過渡產品，是我們工程設計人員所必須考慮的問題。在多復合擠出機的控制中，總線技術、網絡結構簡單，技術性能穩(wěn)定，不但大大減少了布線量，便于安裝調試及維修，而且極大地增強了系統的靈活性與可靠性，在保證系統先進性的同時，也取得了良好的社會經濟效益。

收縮變形小、尺寸精度高、擠出速度快的精密型擠出機新型螺桿擠出機開發(fā)、復合共擠技術的不斷成熟，最近幾年，橡膠工業(yè)飛速發(fā)展，帶動中國橡 膠擠出技術的迅速提升。其中子午線輪胎復合共擠技術可謂橡膠擠出技術水平的典型代表。 

2、工藝特點

　　一般根據所加工聚合物的類型和制品或半成品的形狀，選定擠出機、機頭和口模，以及定型和牽引等相應的輔助裝置，然后確定擠出工藝條件如螺桿轉速、機頭壓力、物料溫度，以及定型溫度、牽引速度等。在擠出過程中，物料一般都要經過塑煉，但定型方法則有所不同。例如，擠出的塑料常需冷卻定型，使其固化，而擠出橡膠的半成品，則尚需進一步硫化。采用不同的擠出設備和工藝，可得到不同的制品。

圖1擠出機設備

3、控制系統構成

擠出機已普遍采用現代電子儀表和PLC控制技術，對整個擠出過程的工藝參數如熔體壓力及溫度、各段機身溫度、主螺桿和喂料螺桿轉速、喂料量，各種原料的配比、電機的電流電壓等參數進行在線檢測，并采用變頻器閉環(huán)控制。采用PLC監(jiān)測、診斷和控制，對擠出成型生產線進行自動調速控制。這對保證工藝條件的穩(wěn)定，提高產品的精度都極為有利。

隨著擠出機的復合化，其機械性能必然更為復雜，與之相匹配的控制系統也隨之復雜化，控制精度也更高。因此，如何設計出合適的控制系統才能保證其經濟、安全可靠地運行，且不至于在短時間內成為淘汰或過渡產品，是我們工程設計人員所必須考慮的問題。 

收縮變形小、尺寸精度高、擠出速度快的精密型擠出機新型螺桿擠出機開發(fā)、復合共擠技術的不斷成熟，最近幾年，橡膠工業(yè)飛速發(fā)展，帶動中國橡膠擠出技術的迅速提升。

擠出機控制系統的主要作用，是在擠出過程中實現對螺桿轉速、機筒溫度和熔體壓力等工藝參數的控制。目前，以儀表控制系統、PLC控制系統為主要選擇。兩者的功能分別為：溫度控制中儀表控制系統可以實現開關兩控制，也可以采用智能儀表實現簡單比率控制，而PLC控制系統可以通過模擬量通信實現PID（比率-積分-微分控制）控制；前者壓力控制顯示熔體壓力，而后者顯示熔體壓力并實現閉環(huán)控制；前者的測試功能只有顯示功能，而后者可以實現測試單元的串口通信。擠出機的控制系統主要由電氣、儀表和執(zhí)行機構組成，其主要作用為：      

（1）控制主、輔機的拖動電機，滿足工藝要求所需的轉速和功率，并保證主、輔機能協調地運行。

（2）控制主、輔機的溫度、壓力、流量和制品的質量。

（3）實現整個機組的自動控制。

（4）進行數據的采集和處理，實現閉環(huán)控制。

　　該擠出機是通過FX2N系列可編程序控制器及GT1045-QSBD 人機界面為中心的電路系統來控制擠出機的全部電機和溫度設定工作，輸入有自停開關，熱繼電器、傳感器及編碼器等，采用PLC控制各電機的運轉速度和工藝參數。觸摸屏用于設定和顯示擠出運轉速度，壓力，各區(qū)溫度控制，通過PLC將開關信號等送至變頻器，控制變頻器的啟停。變頻器和電動機等報警信號送至觸摸屏顯示故障類別等。PLC和觸摸屏之間采用235通訊，上述工藝參數和操作信號通過235通訊送至PLC，經數據處理分析計算后，由PLC 通過485通訊信號，以控制相應變頻器運轉速度。

圖2擠出機控制系統流程圖

系統主要電氣元件清單

3.1、變頻器 FR-A740-90K-CHT    1臺

3.2、編碼器 E6B2-CWZ6C/1000  1臺

3.3、FX可編程控制器 FX2N-32MT-001 1臺

3.4、FX通訊卡 FX2N-485-BD    1臺

3.5、觸摸屏 GT1045-QSBD   1臺 

4 系統調試

1臺FX2N可編程控制器和1臺人機界面組成，兩臺GT1045-QSBD人機界面控制電機的調速控制，溫度，壓力等的工作情況。

FR-E740-90K-CHT有編碼器反饋，精確控制電機的速度，實現閉環(huán)控制電機轉速，只要有故障動作就停止工作，同時GT1045-QSBD人機界面跳轉到故障顯示畫面，在畫面上可以看到擠出機的相應部位的故障原因，故障部分有詳細的文字說明。人機界面為用戶提供4組畫面，分別為“開機介紹”、“參數設定”、“手動調整”、“運行狀態(tài)”。

圖3觸摸屏畫面

　　變頻的速度為可調，通過編碼器的反饋信號控制進給變頻的速度。從而實現閉環(huán)控制，達到速度精確控制。

變頻的速度以及補償速度由用戶通過觸摸屏進行輸入，PLC接到觸摸屏輸入的數據后，經過運算處理，通過通訊模塊傳送給變頻器。溫度控制是通過儀表控制，PLC通過和儀表進行485通訊，在觸摸屏可以看到溫度，設定溫度.  4.2.2變頻調速系統的運行 （1）變頻器的運行頻率，在觸摸屏上設置，通過通訊方式傳輸給PLC，再通過通訊模塊傳送給變頻器。 （2）變頻器的啟動、停止、速度切換等指令，由操作人員在工業(yè)式觸摸屏上發(fā)出，并由PLC的輸出端將此開關量信號傳送到變頻器的對應輸入端。 （3）變頻器接到以上指令后，按指令要求開始運行。在運行中，與電機同軸連接的編碼器將實際檢測到的脈沖反饋給PLC，由PLC進行運算處理。 （4）變頻如發(fā)生故障報警，其開集電極輸出點將信號送至PLC輸入點。變頻系統立即停止運行，且觸摸屏立即顯示出故障類別及排除方法，其響應速度甚快。

4.2.3變頻參數部分設置

PLC、人機界面和變頻器都正常工作后，編制PLC程序進行系統聯調，PLC系統通過GX-Developer軟件在計算機上進行編程，圖4是程序設計部分梯形圖略：

??圖4擠出機程序通訊部分  ?? 

??圖5擠出機程序通訊部分??

??圖6擠出機程序通訊部分??

圖7擠出機程序通訊部分

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在調試過程中，會遇到很多問題，而且很多問題不太好處理，需要按部就班，一步一步來，如果出現報警，則查看相關書籍。

5、系統優(yōu)點

5.1、該擠出機采用PLC和人機界面來組成的整個控制系統，大大提高了擠出機生產穩(wěn)定可靠性，不易受干擾，故障率低；

5.2、操作更加方便，對于速度控制更加精確，調整方便；

5.3、提高了擠出機效率、簡化操作、減低消耗、減輕勞動強度。

6、總結

　　該擠出機采用三菱可編程序控制器為核心控制，再結合變頻閉環(huán)控制，觸摸屏調試，解決現有的電位器調速，操作不方便，穩(wěn)定性差、使整個電控系統的控制水平有了很大的提高，反映了當今國內擠出機電氣控制的發(fā)展方向。三菱的FA產品通過大家多年的使用，性價比好，得到了越來越多客戶的認可。

參考文獻:

（1）三菱通用變頻器FR-E700使用手冊（應用篇）

（2）FX2N系列微型可編程控制器編程指令（基本應用指令說明書）

（3）GT-Designer2 畫面設計手冊