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全電動擠出吹塑中空成型機控制系統設計

發布時間:2020-7-5 19:36:11  瀏覽:

熟話說的好,擁有先進的設備與技術就成功了一半,這個時代,比的是服務,但比的更是技術,下面給大家講一講,佳昊是如何在眾多的東莞吹塑廠家中脫穎而出的。

    隨著低碳、環保、節能等觀念的影響力不斷擴大,智能化、輕量化、高效率、節能環保成為了當代新型擠出吹塑中空成型裝備發展的特點,而全電動擠出吹塑中空成型機由于使用電機替代液壓系統作為驅動力,在這些方面具有無可比擬的優勢。與傳統液壓型中空成型機相比,其驅動裝置有所不同,傳統的中空成型機控制器己不能完全適用。因此廠商多半自行研發控制器及伺服控制法則,針對模架的速度和位置控制,必須保證控制的穩定性及準確性。

    可編程計算機控制器(PLC)是一個分時多任務操作系統,成功構筑了實時的多應用程序運行平臺,支持多種編程語言包括順序功能圖、梯形圖、結構文本以及高級語言(ANSI C);具有很強的可靠性以及抗干擾能力,可以直接用于環境,使用標準化的通信接口(RS232 RS485 CAN Ethernet),基于過程總線級的系統互聯、高級語言開發環境,這使得PLC在紡織、塑料、機械、電力等行業的應用都具有出色的發揮。我們選用具有PLC功能的B&RPower Panel,采用全閉環的控制方式,對全電動擠出吹塑中空成型機的控制系統進行了設計研究。

1控制系統的硬件構成

    全電動擠出吹塑中空成型機主要是以伺服電機驅動系統取代液壓系統,將電機旋轉運動轉換成直線傳動,與傳統的液壓型中空成型機相比,主要在于其驅動裝置有所不動。其主要組成部分如下:①擠出(擠出電機,變頻器驅動);②開合模(電子尺控制,伺服電機驅動);③移模(電子尺控制,伺服電機驅動);④吹針升降(開關控制,氣壓驅動);⑤成型吹氣(時間控制);⑥壁厚控制(基于時間軸的連續位置控制,電機、離合器驅動);⑦切刀(時間控制,氣壓驅動);⑧擠出機筒溫度(熱電偶)。

    擠出吹塑中空成型機的控制系統設計,必須滿足以上動作的多通道數字量和模擬量控制、復雜的工序選擇、配方資料的自動儲存、友好的人機交互等。我們選用B&R公司的Power Panel 400及相應的功能模塊,設計了全電動擠出吹塑中空成型機的控制系統,其實物圖如圖1所示,結構框圖如圖2所示,具體構成如下文所述。



   1)控制器、人機界面

    選用B&R公司的Power Panel 400,集PLC控制器與人機界面于一體,兼容MMX指令集,集成強大的控制和運動技術以及多種模塊化現場總線接口,是整個系統的核心,存儲所有數據并處理控制程序,通過X2X Link, CAN總線、Ethernet Power Link或其他類型的現場總線與輸入/輸出(I/0)外圍設備和伺服驅動等相連接。

   2)  DO模塊

   X20數字量輸出模塊,具有12路24VDC輸出。用于控制固態繼電器加熱或者電磁繼電器吸合離合器,除此之外還作為氣壓閥控信號好輸入。

   3)  DI模塊

    X20數字量輸入模塊,12路24 V DC漏式輸入,可以配置濾波器提高信號的抗干擾能力。

   4)  AI模塊

   X20模擬量輸入模塊,2路10 V輸入,16 bit分辨率。接收電子尺的電壓信號,測量模架以及模具的位置。

    5)  AT模塊

   X20溫度測量模塊,支持J/K/N/S型熱電偶,0.1K分辨率。用于采集各個溫區的實時溫度。

   5)  DS模塊

   DS1319,X20多功能數字量信號處理模塊,4路數字量通道可以獨立配制成輸入、輸出,含有最多2個時間計數器,一對通用計數器可作為A/B計數器或上/下計數器,除此之外還可以配制成直線運動發生器(A/B;方向/頻率)帶最多兩個參考脈沖。在這里將其配制成直線運動發生器和通用計數器,分別用于控制伺服驅動器和調模計數。

   6)  DC模塊

   X20數字量計數模塊,1路SSI(絕對值編碼器)通道,最高32 bit分辨率,用于壁厚控制中間接測量模頭的位置。

 

2控制系統的軟件設計

2. 1系統軟件組織結構

    全電動擠出吹塑中空成型機主要是以伺服電機驅動系統取代傳統的液壓系統,主要具有移模、合模、鎖模,型坯切割、吹脹、開模等動作單元。它是一個順序控制過程,各步之間按照生產工藝要求,采用時間原則或行程原則來控制完成一個生產周期,總流程圖如圖3所示。控制系統的軟件結構(圖4)分為上位機程序和下位機程序,上位機程序主要負責人機界面的數據交換、曲線的繪制以及報警程序的顯示工作,下位機主要負責運動控制、溫度控制、壁厚控制及故障識別與診斷等。



2. 2移模控制

    在全電動擠出吹塑中空成型機中,對于移模控制,通過伺服電機將動力輸出給主動帶輪,同步帶動從動帶輪轉動,動力傳遞到滾珠絲杠上,進而驅動絲杠上工作臺的模架做往返運動。模架運動的過程中,通過電子尺模架當前實際位置與給定位置形成偏差信號,偏差信號經過處理后傳送為位置控制器,形成全閉環的位置控制方式,可以實現模架的精確定位。其控制原理圖如圖5所示。

3系統調試

    系統完成以后必須要進行嚴密的調試,才可以投入運行。系統的調試,一般包括各部分單獨調試和系統聯機調試的過程。全電動中空成型機和傳統液壓中空成型機主要在于其驅動方式不同,全電動中空成型機中,移模運動是通過伺服電機來驅動的,如果程序失控,將會對模架系統特別是移模滾珠絲杠造成永久損壞,因此調試過程主要在于其運控控制部分的調試。為了保護設備,首先將伺服控制模塊(moto )移植到步進電機實驗平臺上,測試功能,確保程序無誤;然后將全部程序移到調試系統中,解除moto模塊屏蔽,逐步提高伺服電機轉速,依據模架移動過程中設備的穩定性,確定最高轉速;最后控制模架往返運動,驗證重復性。

 

    將智能控制系統應用于全電動擠出吹塑中空成型機,從實際應用出發,針對全電動機型的特點,在模架移動定位控制中采用了全閉環的控制方式,實現了其精準定位。該控制系統經過調試,已經達到了不同吹塑加工要求。

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