CTS7-200 PLC在挤出吹塑成型控制系统中的应用(一)

摘要：本文介绍挤出吹塑成型的工艺过程，根据挤出吹塑成型工艺，结合CTS7200系列PLC的特点，描述了挤出吹塑成型控制系统的实现过程，重点突出CTS7200系列PLC在挤出吹塑成型系统中使用的优势。
　　
　　一、引言
　　随着石化工业的发展，人类日常生活及各行业对塑料制品的需求日益增长，极大地推动了塑料工业的发展。 目前，塑料已广泛应用于机械、电子、医药、家用电器、食品、汽车及人类日常生活用品之中，尤其近年来随着人类生活水平的提高、消费意识的变化以及旅游产业的发展，中空制品已广泛用来盛装矿泉水、可乐等软性饮料，还包括奶瓶、药瓶、化妆品瓶等。
　　
　　挤出吹塑成型机是中空容器成形的主要设备，世界上80%至90%的中空容器是采用挤吹成形的。在我国中空塑料成型机的发展历程中，挤出吹塑成型机是发展最快最完善的中空塑料成型机，特别是小型挤出吹塑成型机的发展速度特别快。
　　
　　近年来，挤出吹塑成型的主要技术趋势是朝着自动化、智能化、高精度和高速度的方向发展。因此，要适应该行业技术发展趋势，就必需提高挤出吹塑成型的整体技术含量，其中就包括挤出吹塑成型的控制系统。
　　
　　本文描述的挤出吹塑成型控制系统核心采用TrustPLC®CTS7-200系列PLC，CTS7-200 PLC采用了高性能RISC芯片技术和软件优化设计，布尔指令执行速度达到0.15μs每步，浮点运算速度达到8μs，开关量点数多达248点，模拟量点数多达56点，扩展I/O模块种类多达26种，因而无论是替代传统继电器完成简单控制，还是应用于特殊场合实现复杂控制，无论是快速的离散量顺序处理，还是复杂的运动控制，CTS7-200 PLC都游刃有余。其专门为温度控制应用而量身订制的PID温控扩展模块，内置PID温控算法，用户无需编程即可实现复杂的闭环温度控制，而且减轻了CPU的运算负担，控制速度更快，效果更出色。
　　
　　 另外其针对电子尺推出的高速输入模块精度高达16位，单通道转换时间小于200us，而且模块本身提供1路10VDC电源输出，极大的方便了基于电子尺的应用。
　　
　　 高性能的CPU、智能PID模块加上高速输入模块等组合使用，大大提高挤出吹塑成型机的性能。
　　
　　　
　　
　　二、挤出吹塑成型工艺过程
　　挤出吹塑机是挤出机与吹塑机和合模机构的组合体，由挤出机及型坯模头、吹胀装置、合模机构、型坯厚度控制系统和传动机构组成。其工艺过程如下：
　　
　　1．塑料的挤出
　　
　　塑料加热熔化后塑炼和混合均匀成流体，再以一定的压力和容量挤入机头。
　　
　　2．型坯的形成
　　
　　机头内的流体在重力和挤出压力的作用下，通过机头口模挤出形成所需的型坯。
　　
　　3．型坯的吹胀
　　
　　将达到要求长度的型坯置于吹塑模具内合模，由模具上的刃口将型坯切断，通过模具上的进气口输入一定压力的气体吹胀型坯，使制品和模具内表面紧密接触。
　　
　　4．制品的冷却
　　
　　保持模具型腔内的气压，等待制品冷却定型。
　　
　　5．制品的脱模
　　
　　冷却定型完成后，打开模具，由机械手将制品取出。
　　
　　在吹塑过程中，型坯的形成和吹胀是吹塑过程的核心，型坯形成和吹胀质量的高低直接影响着容器制品的质量好坏，而熔料的受热温度、挤出压力和和冷却时间将直接影响型坯的成型和吹胀质量。型坯壁厚在吹气成型过程中若没有得到有效控制，冷却后会出现厚薄不均的状况，胚壁产生的应力也不同，薄的位置容易出现破裂。因此，控制型胚壁厚对于提高产品质量和降低成本也同样重要。
　　
　　 综上所述，如何控制挤出机的受热温度、挤出压力、制品的冷却时间以及型胚壁厚成为影响容器制品质量的几个关键因素。
　　
　　　
　　
　　三、控制系统设计
　　3.1 系统原理及配置
　　
　　粒状或粉状的塑料经挤出机塑化达熔融状态，通过采集电子尺数据，反馈控制挤出熔料量，使熔料通过预定流速进入机头。当储料量达预定值时，机头口模打开，并根据设定的型坯壁厚曲线，调节模芯进行型坯壁厚控制。然后，将完成的制品型坯置于吹塑模腔内，模具按照设定的速度进行合模，合模时要求运动平稳，左右平衡。合模后进行吹气，型坯在气体压力的作用下紧贴模具内壁，保持压力冷却定型后开模，由机械手取出制品。
　　
　　系统电气控制部分的主要配置如下：
　　
　　（1）控制器采用CTS7-200 PLC进行动作控制和50点型坯壁厚控制。
　　
　　（2）温度的测量采用工业铠装热电偶。温度控制由CTS7-200系列的8路热电偶模块CTS7 231-7TF22 完成，该模块集成控制器带智能PID算法，只要设置几个参数，231-7TF22模块就可以自行对所控温区进行加热或冷却，并将实时温度反馈给CPU。