塑料软管材生产线主要用于生产PVC增强纤维软管,PVC纤维增强软管主要适于有压或有腐蚀性的气体、液体的输送,广泛应用在机械、煤矿、石油、化工等领域。生产线主要由主挤出机、副挤出机、外管挤出机、包纱机、牵引机、裁切电机等部件组成。对于塑料制管生产线来说,在挤出塑料的过程中,螺杆与塑料物料之间的相互摩擦会产生较大的热量给温度恒定带来了困难,所以温控部分是挤出机部件的核心部分。目前,国内的塑料制管材生产线大都采用简单的温控仪表+接触器+电加热器进行控制,它具有精度差、超调量大等缺点,很难满足生产高质量塑软管材的要求。但在PLC和人机大量出现后,温度模块与模块化的温度控制开始向传统仪表的地位发起了挑战。

本生产线的控制系统是采用Devicenet总线实现各设备之间的控制。它主要由台达DEVICENET主从站模块、EH2系列可编程控制器、DOP触摸屏、EH数模转换模块、DTC温控模块、变频器等组成,可编程控制器接收外围控制信号及故障信号,控制变频器以及动作执行元件做相应动作。

1 系统硬件配置

本系统共有三台挤出机(主挤出机、副挤出机、外管挤出机),其中主挤出机和外管挤出机螺杆温控分12段料筒温度控制(自带冷却风机控制),电机为37 kW变频电机、选用台达VDF-V系列45 kW变频器驱动;副挤出机分7段料筒温度控制,电机为7.5 kW变频电机、选用台达VDF-V系列7.5 kW变频器驱动。另外牵引机1#、2#、4#电机为1.5 kW的变频电机、选用台达VDF-V系列的1.5 kW变频器驱动;包纱机电机为4 kW变频电机,选用台达VDF-V系列5.5 kW变频器驱动。根据以上配置要求,系统硬件配置设计如图1所示。

在该系统中的温度控制采用k型热电偶+温控模块(DTC)+固态继电器+加热圈的方式,K型热电偶采集温度,温控模块进行PID运算,固态继电器控制加热圈通断电。

1.1 DVPEH2 PLC 技术参数

(1)双处理器(CPU+ASIC)支持浮点运算,基本指令最快执行速度0.24 us,16KStep程序存储器。

(2)主机点数达到16/20/32/40/48/64/80,最大I /O点数为512点。

(3)内建RS-232与RS-485双通讯口,可扩展第三个通讯口。

(4)可连接8台模拟、温度、定位、计数器等扩充模块。

(5)PID、PLC EasyLink(32站)、10000档案寄存器、187应用指令。

(6)有简易联网功能,只要起动PLC EASYLINK功能,无需额外的通讯扩展模块,即可架构最高32台的连线网络。(7)高速脉冲输出20点与32点数机种支持2点200 kHz(Y0,Y2)。

1.2 DTC 温度模块

(1)提供PID、On-Off、手动输入及可程序化控制4种方式。

(2)两组输出功能,可自动调谐两组PID参数。

(3)可接多种热电偶(B、E、J、K、L、N、R、S、T、U、TXK)、白金电阻(PT100、JPT100)、模拟电流(0～20 mA、4～20 mA、)及线性电压(0～5 V、0～10 V)。

(4)最多可选择2组警报开关,各提供12种警报模式可供选择。

(5)全系列内置RS485基于台达PLC 的塑料软管生产线控制系统的设计

(6)热电耦及白金电阻取样时间0.4秒/次,模拟输入取样时间0.15秒/次。

(7)可程控,可设定64组不同设定温度及控制时间。(8)设定三级通讯密码保护、扩展模块省配线方式、通讯协议同步及站号自动设定功能。

1.3 DeviceNet 协议

DeviceNet协议是一种专为工厂自动控制领域而定制,基于CAN总线的开放式现场总线标准。DeviceNet采用主干线和分支线的总线结构,为工业设备之间提供一种串行的通讯连接。DeviceNet协议即可以工作在主从模式,又可以工作在多主模式,在125K、250K和500K的波特率下最多可以支持64个节点。根据系统的控制要求,我们选择台达DVP-DNET-SL 作为主站,

DVPDT02-H2作为从站。DVP-DNET-SL主站模块负责将PLC主机的数据传送到总线上的从站,同时搜集总线上各个从站返回的数据,传回PLC主机,实现数据交换。DVP-DNET-SL的主要技术参数有:支持DeviceNet通讯协议、可连接63台从站、最快通讯速度500 kbps、最大网络长度500 m。

2 软件设计

软件的设计主要由温度控制、各站点的变频器单控、主站点的联控、触摸屏的画面设计等模块组成。其中在温度控制程序设计上,DTC温度模块配合台达DOP触摸屏作温度设定与监视,可以进行各路温控的单独加热;在单控及联控程序设计上,单控时可以单独设定运行某一台变频器启停及频率,联动时各传动部件可以按设定的比例进行整体的升降速运行,比例可以在运行

中进行微调;在触摸屏画面设计上分别有开机画面、主画面、控制参数画面、温度控制画面、配方功能画面、产品计数画面等。

3 结语

本设计采用基于Devicenet总线和台达EH2系列PLC对塑料软管生产线进行自动控制。经试验表明该系统控制过程简单,具有较高性价比,能满足高质量塑料软管产品的生产的需求,为自动控制系统领域的推广提供了广阔的前景。

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