PLC在挤出机温度控制中的应用

　　1.引言

　　在塑料挤出中，熔融物料温度控制的效果直接影响了挤出制品的质量，例如制品表面的残余应力、收缩率及制品质量的稳定性。

　　现有一台单螺杆挤出机，由于较早购置，挤出机的温控系统采用分离仪表控制方案。其加热方式为加热瓦分区加热。根据工艺要求，各区设定不同加热温度，采用温控仪表加继电器的温控方式。由于温控电路结构复杂，故障率较高，此外，温控表为断续控温方式，因此各加热区温度波动较大，塑料制品的加工质量难以稳定。

　　针对上述情况，我们设计了以PLC为控制核心的多回路不等温塑料挤出机温度控制系统。经试验，该系统控温精度高，硬件简单可靠，塑料制品加工质量稳定。

　　设备概况如下：

　　单螺杆挤出机，D=120mm，L/D=25，最大产量450Kg/h，12个加热段，固体输送段3个，熔融段4个，熔体输送段3个，机头2个。采用风冷方式冷却。

　　2.系统硬件配置

　　本系统采用德国 SIMENS公司的 S7-3002 可编程序控制器为控制核心，可实现温度的采集与自动调节。系统要求实现12路温度控制，每一回路均为设定固定值控制。根据实际要求选用相应的功能模块。

　　其中CPU模块选用CPU-314IFM，其带有一个MPI接口，集成有20个数字输入端、16个数字输出端、4个模拟输入端、1个模拟输出端，内部集成PID控制功能块，可以方便的实现PID控制。

　　数字量输出模块选用SM322，DO8 ×230VAC。模拟量输入模板选用 SM331，AI8 ×12 位，参数通过模板上的量程和STEP7设定;通道按两路一组划分。

　　温度传感器选用K型热电偶，其测温围适中，线性度较好，将SM331模块量程置于“A”。采用内部补偿温度补偿方式。

　　电源模块选用PS307。

　　上位机通过适配器与 PLC 组成MPI连接。PLC与上位机之间可相互通信，实现对温度的实时监控。

　　系统硬件配置如下：

图1系统硬件结构组成

　　3.系统工作原理

　　本系统是一个闭环反馈控制系统。在一个采样周期内，温度传感器(热电偶)将检测到的料筒与机头温度信号，经模拟量输入模块SM331，由CPU读取。CPU将读取的数值PV与设定值SP进行比较，得到偏差e = SP—PV。根据偏差的大小和温度控制策略进行计算，得到控制输出，即继电器在一个采样周期中的导通比，经过脉宽调制，最后得到继电器在一个采样周期中的导通时间。通过控制继电器在一个采样周期中的导通时间即可控制加热器的加热时间，或者冷却风机的工作时间，从而达到控制温度的目的。