1、系統(tǒng)概述
　　發(fā)達(dá)國家的擠出機已普遍采用現(xiàn)代電子和計算機控制技術(shù)，對整個擠出過程的工藝參數(shù)如熔體壓力及溫度、各段機身溫度、主螺桿和喂料螺桿轉(zhuǎn)速、喂料量，各種原料的配比、電機的電流電壓等參數(shù)進行在線檢測，并采用微機閉環(huán)控制三菱 有的公司已采用網(wǎng)上遠(yuǎn)程監(jiān)測、診斷和控制，對擠出成型生產(chǎn)線進行網(wǎng)絡(luò)控制FX2N-PLC 這對保證工藝條件的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的精度都極為有利FX2N-PLC
隨著擠出機的復(fù)合化，其機械性能必然更為復(fù)雜，與之相匹配的控制系統(tǒng)也隨之復(fù)雜化，控制精度也更高FX2N-PLC 因此，如何設(shè)計出合適的控制系 統(tǒng)才能保證其經(jīng)濟、安全可靠地運行，且不至于在短時間內(nèi)成為淘汰或過渡產(chǎn)品，是我們工程設(shè)計人員所必須考慮的問題變頻器 在多復(fù)合擠出機的控制中，總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)性能穩(wěn)定，不但大大減少了布線量，便于安裝調(diào)試及維修，而且極大地增強了系統(tǒng)的靈活性與可靠性，在保證系統(tǒng)先進性的同時，也取得了良好的社會經(jīng)濟效益變頻器

收縮變形小、尺寸精度高、擠出速度快的精密型擠出機新型螺桿擠出機開發(fā)、復(fù)合共擠技術(shù)的不斷成熟，最近幾年，橡膠工業(yè)飛速發(fā)展，帶動中國橡 膠擠出技術(shù)的迅速提升變頻器 其中子午線輪胎復(fù)合共擠技術(shù)可謂橡膠擠出技術(shù)水平的典型代表。

2、工藝特點
　　一般根據(jù)所加工聚合物的類型和制品或半成品的形狀，選定擠出機、機頭和口模，以及定型和牽引等相應(yīng)的輔助裝置，然后確定擠出工藝條件如螺桿轉(zhuǎn)速、機頭壓力、物料溫度，以及定型溫度、牽引速度等。在擠出過程中，物料一般都要經(jīng)過塑煉，但定型方法則有所不同。例如，擠出的塑料常需冷卻定型，使其固化，而擠出橡膠的半成品，則尚需進一步硫化。采用不同的擠出設(shè)備和工藝，可得到不同的制品。

圖1擠出機設(shè)備
3、控制系統(tǒng)構(gòu)成
擠出機已普遍采用現(xiàn)代電子儀表和PLC控制技術(shù)，對整個擠出過程的工藝參數(shù)如熔體壓力及溫度、各段機身溫度、主螺桿和喂料螺桿轉(zhuǎn)速、喂料量，各種原料的配比、電機的電流電壓等參數(shù)進行在線檢測，并采用變頻器閉環(huán)控制。采用PLC監(jiān)測、診斷和控制，對擠出成型生產(chǎn)線進行自動調(diào)速控制。這對保證工藝條件的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的精度都極為有利。

隨著擠出機的復(fù)合化，其機械性能必然更為復(fù)雜，與之相匹配的控制系統(tǒng)也隨之復(fù)雜化，控制精度也更高。因此，如何設(shè)計出合適的控制系統(tǒng)才能保證其經(jīng)濟、安全可靠地運行，且不至于在短時間內(nèi)成為淘汰或過渡產(chǎn)品，是我們工程設(shè)計人員所必須考慮的問題。

收縮變形小、尺寸精度高、擠出速度快的精密型擠出機新型螺桿擠出機開發(fā)、復(fù)合共擠技術(shù)的不斷成熟，最近幾年，橡膠工業(yè)飛速發(fā)展，帶動中國橡膠擠出技術(shù)的迅速提升。

擠出機控制系統(tǒng)的主要作用，是在擠出過程中實現(xiàn)對螺桿轉(zhuǎn)速、機筒溫度和熔體壓力等工藝參數(shù)的控制。目前，以儀表控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)為主要選擇。兩者的功能分別為：溫度控制中儀表控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)開關(guān)兩控制，也可以采用智能儀表實現(xiàn)簡單比率控制，而PLC控制系統(tǒng)可以通過模擬量通信實現(xiàn)PID（比率-積分-微分控制）控制；前者壓力控制顯示熔體壓力，而后者顯示熔體壓力并實現(xiàn)閉環(huán)控制；前者的測試功能只有顯示功能，而后者可以實現(xiàn)測試單元的串口通信。擠出機的控制系統(tǒng)主要由電氣、儀表和執(zhí)行機構(gòu)組成，其主要作用為：     

（1）控制主、輔機的拖動電機，滿足工藝要求所需的轉(zhuǎn)速和功率，并保證主、輔機能協(xié)調(diào)地運行。

（2）控制主、輔機的溫度、壓力、流量和制品的質(zhì)量。

（3）實現(xiàn)整個機組的自動控制。

（4）進行數(shù)據(jù)的采集和處理，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

　　該擠出機是通過FX2N系列可編程序控制器及GT1045-QSBD 人機界面為中心的電路系統(tǒng)來控制擠出機的全部電機和溫度設(shè)定工作，輸入有自停開關(guān)，熱繼電器、傳感器及編碼器等，采用PLC控制各電機的運轉(zhuǎn)速度和工藝參數(shù)。觸摸屏用于設(shè)定和顯示擠出運轉(zhuǎn)速度，壓力，各區(qū)溫度控制，通過PLC將開關(guān)信號等送至變頻器，控制變頻器的啟停。變頻器和電動機等報警信號送至觸摸屏顯示故障類別等。PLC和觸摸屏之間采用235通訊，上述工藝參數(shù)和操作信號通過235通訊送至PLC，經(jīng)數(shù)據(jù)處理分析計算后，由PLC 通過485通訊信號，以控制相應(yīng)變頻器運轉(zhuǎn)速度。

圖2擠出機控制系統(tǒng)流程圖
                   
系統(tǒng)主要電氣元件清單
3.1、變頻器 FR-A740-90K-CHT    1臺
3.2、編碼器 E6B2-CWZ6C/1000  1臺
3.3、FX可編程控制器 FX2N-32MT-001 1臺
3.4、FX通訊卡 FX2N-485-BD    1臺
3.5、觸摸屏 GT1045-QSBD   1臺
4 系統(tǒng)調(diào)試
1臺FX2N可編程控制器和1臺人機界面組成，兩臺GT1045-QSBD人機界面控制電機的調(diào)速控制，溫度，壓力等的工作情況。
FR-E740-90K-CHT有編碼器反饋，精確控制電機的速度，實現(xiàn)閉環(huán)控制電機轉(zhuǎn)速，只要有故障動作就停止工作，同時GT1045-QSBD人機界面跳轉(zhuǎn)到故障顯示畫面，在畫面上可以看到擠出機的相應(yīng)部位的故障原因，故障部分有詳細(xì)的文字說明。人機界面為用戶提供4組畫面，分別為“開機介紹”、“參數(shù)設(shè)定”、“手動調(diào)整”、“運行狀態(tài)”。

圖3觸摸屏畫面
          
　　變頻的速度為可調(diào)，通過編碼器的反饋信號控制進給變頻的速度。從而實現(xiàn)閉環(huán)控制，達(dá)到速度精確控制。
變頻的速度以及補償速度由用戶通過觸摸屏進行輸入，PLC接到觸摸屏輸入的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過運算處理，通過通訊模塊傳送給變頻器。溫度控制是通過儀表控制，PLC通過和儀表進行485通訊，在觸摸屏可以看到溫度，設(shè)定溫度.
 4.2.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的運行
（1）變頻器的運行頻率，在觸摸屏上設(shè)置，通過通訊方式傳輸給PLC，再通過通訊模塊傳送給變頻器。
（2）變頻器的啟動、停止、速度切換等指令，由操作人員在工業(yè)式觸摸屏上發(fā)出，并由PLC的輸出端將此開關(guān)量信號傳送到變頻器的對應(yīng)輸入端。
（3）變頻器接到以上指令后，按指令要求開始運行。在運行中，與電機同軸連接的編碼器將實際檢測到的脈沖反饋給PLC，由PLC進行運算處理。
（4）變頻如發(fā)生故障報警，其開集電極輸出點將信號送至PLC輸入點。變頻系統(tǒng)立即停止運行，且觸摸屏立即顯示出故障類別及排除方法，其響應(yīng)速度甚快。
4.2.3變頻參數(shù)部分設(shè)置
參數(shù)號
名稱
工廠設(shè)定值
當(dāng)前值
71
適用電機
0
13
340
通訊啟動模式選擇
0
1
77
參數(shù)寫入選擇
0
2
79
運行模式選擇
0
2
80
電機容量
9999
90KW
81
電機極數(shù)
9999
6
96
自動調(diào)諧設(shè)定、狀態(tài)
0
1
PLC、人機界面和變頻器都正常工作后，編制PLC程序進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，PLC系統(tǒng)通過GX-Developer軟件在計算機上進行編程，圖4是程序設(shè)計部分梯形圖略：

圖4擠出機程序通訊部分  
                    

圖5擠出機程序通訊部分

圖6擠出機程序通訊部分

圖7擠出機程序通訊部分
                
在調(diào)試過程中，會遇到很多問題，而且很多問題不太好處理，需要按部就班，一步一步來，如果出現(xiàn)報警，則查看相關(guān)書籍。
5、系統(tǒng)優(yōu)點
5.1、該擠出機采用PLC和人機界面來組成的整個控制系統(tǒng)，大大提高了擠出機生產(chǎn)穩(wěn)定可靠性，不易受干擾，故障率低；
5.2、操作更加方便，對于速度控制更加精確，調(diào)整方便；
5.3、提高了擠出機效率、簡化操作、減低消耗、減輕勞動強度。
6、總結(jié)
　　該擠出機采用三菱可編程序控制器為核心控制，再結(jié)合變頻閉環(huán)控制，觸摸屏調(diào)試，解決現(xiàn)有的電位器調(diào)速，操作不方便，穩(wěn)定性差、使整個電控系統(tǒng)的控制水平有了很大的提高，反映了當(dāng)今國內(nèi)擠出機電氣控制的發(fā)展方向。三菱的FA產(chǎn)品通過大家多年的使用，性價比好，得到了越來越多客戶的認(rèn)可。
參考文獻:
（1）三菱通用變頻器FR-E700使用手冊（應(yīng)用篇）
（2）FX2N系列微型可編程控制器編程指令（基本應(yīng)用指令說明書）
（3）GT-Designer2 畫面設(shè)計手冊