V80控制系统在EPE珍珠棉发泡机的应用

一、EPE珍珠棉发泡机工作原理
EPE珍珠棉发泡机是用于生产EPE珍珠棉片材的专用设备。它将DPE树脂融化后混以丁烷、滑石粉、抗收缩剂等其它添加剂，通过挤出机构挤出，并在模头和模唇部分发泡，最后经过风圈、定型圈冷却、延展为固定尺寸的珍珠棉片材，最后产品由收取辊卷取。
EPE珍珠棉发泡机主要有以下几部分组成：
1、进料段：进料段两端分别与机筒和减速箱连接，原料由此部分送入挤出机。包括料斗，螺杆，机筒，挤出机主电动机等部分，交流电机通过减速箱与主机螺杆连接。
2、塑化加热段：此部分装置了大功率加热圈，将将DPE树脂颗粒融化，并通过螺杆将融化后的树脂向前推进。
3、成型加热段：此部分装置了加热机构及冷却装置，将塑化的原料逐渐降温，直至通过螺杆将原料挤出，此外还包括丁烷泵和抗缩剂泵（甘油脂部分），抗缩剂泵以10～15Mpa（100～150mm/cm2）的压力将抗缩剂加热后送进机筒。丁烷泵和抗缩剂泵的进料部位设有单向阀，使原料不致反向倒流，以确保生产安全。
4、模头部分：融化了的原料从此部分挤出。原料一经过模唇就开始发泡。EPE珍珠棉片材的厚度取决于模唇和牵引速度。
5、定型鼓：EPE珍珠棉片材的宽度由此部分决定，通过风机在在此部分提供冷却空气。
6、牵引辊：由定型鼓延展开的片材进入此部分牵引，此时牵引速度应保持均衡，以保证片材质量。牵引辊装有变频调速的电动机，以便调整牵引速度。
7、转位式收料辊：此部分装有可定片材长度的计米器，当第一辊收卷长度达到设定要求时，可转180°第二辊开始收卷片材。
EPE发泡机工作流程如下：在机械准备就绪后，第一步是升温，脉宽调节加热环到最大功率功率输出，使料筒升温到设定温度，同时，给甘油脂锅加热到设定温度；第二步，开喂料电机，设定在低转速，同时按配方加注丁烷和甘油；第三步，降温，打开第二段料筒冷却水电动调节阀，使第二段料筒冷却到设定温度；第四步，调节模头开度及甘油脂量；第五步，生产，开主动牵引装置和收料机构，开始发泡生产；第六步，停加热系统、主电机、丁烷泵和甘油脂泵；第七步，停牵引系统和收料系统。
二、EPE珍珠棉发泡机控制系统解决方案
系统架构图

系统设置主/从两个触摸式人机界面，主界面安装在主控柜之门面上，从界面安装在收料机构之机旁操作台上。主从界面能够完成相同的工作，包括控制设置和参数设置。从机的数据来源于主机，当从机出现问故障时，主机可完全接替从机的工作。这样的设计是由于珍珠棉生产线一般较长，方面操作工人在两端就地操作，不需要走来走去。如果为了节省成本，可以考虑只用一个人机界面。
主电机采用变频控制，其速度可以在主/从触摸屏人机界面上设置。速度可多级调节，开机调试时低速运行，正常生产时高速运行，其速度的变化直接关联到牵引机构和收料机构。加热环由可控硅控制，其触发由PLC热电偶模块的PWM输出点控制，温度更加稳定平滑。
索引电机采用变频控制，其速度可以在主/从触摸屏人机界面上设置，可以和主电机按比例同步联动。收料机构以力矩电机为动力，电机的运行速度由力矩电机控制器控制，速度参数的给定来自于PLC模拟量输出点(4~20mA标准信号)，在主/从人机界面上可以实时设定力矩电机的运行速度。
三、系统功能描述
1.自动控制功能
PLC按照自动控制所设置的流程，实现顺序开关机。
加热段：PLC根据设定温度，自动调节可控硅的输出脉宽，使料筒的温度波动小于1℃。
冷却段：PLC根据设定温度，自动调节冷却水阀开度，水阀开度采用PID控制，使冷却均匀平滑，响应速度快，料筒温度波动小于1℃。
设备变频联动：所有速度与喂料电机按比例同步关联，速度参数可以存取。
供电电缆、信号电缆通过电缆保护管和防爆挠性连接管与现场安装的仪表和自控设备进行连接。
2.显示及提示功能
能实时显示各电机的运行状态，电磁阀的开闭状态，显示料筒中各检测点的当前温度等设备参数。主要设备累计运行时间，变频电机的实际转速及设定转速，变频器的运行状态以及自动累计产量。
自动运行状态下，能通过蜂鸣器提示操作人员的生产，例如当系统加温完毕，蜂鸣器发出提示，操作人员准备出料。当收料卷筒累计到设定圈数或长度时，蜂鸣器发声，提示操作人员准备换卷等。
当故障出现时，系统能够发出声光报警，并显示故障内容，指导操作者迅速排除故障。操作员可通过故障记录表查阅两个月以上故障记录。故障内容包括：温度参数过高，电机故障，变频器故障等等。
3.HMI操作功能
能在触摸屏上手动控制电机、电磁阀等执行机构的动作；能在触摸屏上设置变频电机的转速，设定每卷成品的长度或圈数，以及设定各加温点的温度参数。
4.其它
系统可以保存不同材料的配方与每种材料各种规格所对应的控制参数，这样，可以使生产厂家大大节约在更换材料和规格品种的调试时间。
生产厂家可通过设置日期或产量来强制停机(即到某一产量或到某一时间时，系统自动停止生产，只有输入厂家给定的密码后，用户才能重新使用机器)。
具有程序保护功能，只有授权人员才能修改程序；对于某些重要数据，只有拥有密码的授权人员才能修改。
德维森公司将根据各类仪表、设备、控制系统的技术要求向用户相关技术人员提供培训。培训的目的是使安装、操作维修人员掌握所本控制系统的原理、技术特性、操作使用方法、程序编制（需要时）方法、维护维修、调试、运行等。
四、V80发泡机控制系统方案的优点
采用V80可编程控制器，除了完成正常的生产控制外，还对EPE发泡的常规控制系统进行了优化改进：
将原来的继电控制，提升为具有国际先进水平的自动控制系统。由此，EPE机器档次将得到大幅度提高，并为实施制造信息化提供了平台。
将原控制系统中使用的温度控制器提升为由V80控制系统中温度控制模块进行塑化与成型部分的控制。提高了温度控制的精度，配合改进后的冷却系统，可实现自动温度调节，使操作变得更简单容易，并由此降低了客户的人工成本。
原系统中冷却水喷洒量由操作人员凭经验手动调节，由于影响该温度参数的因素过多，对操作人员工作经验要求较高，系统操作复杂。改进后，PLC根据设定温度，自动调节冷却水阀开度。水阀开度采用PID控制，使冷却过程更加均匀，响应速度快，料筒温度波动小于1℃。
功能强大的人机界面，具有配方保存和下载能力，人机界面采用人性化设计，操作简单明了，使操作人员在经过简单的培训后，就能轻松使用设备。
目前世界上主要的发泡机均采用传统的手动和仪表控制，总体上处于手动和半自动状态。采用V80 PLC控制系统后，设备的自动化程序将大大提高，无论从控制精度、操作界面、数据保存和处理等各个方面来看，自动化水平均处于同类机械世界领先地位。
史珺 德维森科技（深圳）有限公司