真空吸塑機V80系統控制方案

一、真空吸塑機工作原理
真空吸塑機是利用真空吸力，將加熱塑化的PVC、PE、PP、PET、HIPS等熱塑性塑料卷材吸制成各種形狀的高級包裝裝璜盒、框等產品。其主要構造是由給料、拉料、上下電加熱爐、下閘、多功能可調尺寸、下模盤、上模、上閘、刀閘、切片、放片及配以真空裝置等構成；以氣動裝置為主動力源，其拉片、送片采用電動、減速器，時間繼電器，中間繼電器，行程開關等電器組成全自動控制系統。
吸塑機對控制系統的要求是保證操作方便、機械動作和溫度控制精度高、生產時間短、在同等生產條件下盡可能節約機械的耗電量。
二、目前真空吸塑機的問題及矩形科技的方案對策
目前，機器采用可控硅和STEP CONTROL進行限位，分區采用固態繼電器進行通斷控制的方案，存在以下問題：
1） 對每種不同的材料進行吸塑時，需要調校多個可控硅，需要較長時間的溫度調整時間。
2） 目前溫度分區為3個，分區過大，不宜調節且增加機器設備的能源消耗。
3） 固態繼電器開關由于控制較多電磚電流較大，容易造成線路氧化接觸不良。
針對以上問題，提出設備改造意見：
1）以PLC來代替可控硅來進行溫度控制的方式。可以進行溫度控制方案編程，保存每種材料的控制參數，提高溫度控制精度。
2）將原來的分區控制改為對每個電磚進行獨立溫度采樣和獨立輸出控制，提高控制的柔性。
3）對加熱元件的控制采用PWM脈寬調制技術，減少PID調節的波動性，減小控制滯后，提高了設備的可靠性，并縮短設備的生產調試時間；
4）采用觸摸屏作為人機界面，提高機器的自動化程度、美觀和效率。
5）建議用戶綜合成本和效率的因素來考慮在固態繼電器、可控硅和IGBT三種方式中選擇一種作為對加熱元件的開關控制，提高加熱效率。

三、控制系統方案概況
根據上述思路，采用矩形科技開發的V80系列PLC、熱電偶溫度直接輸入模塊、PWM輸出來進行溫度控制的方案，同時，機器的各種動作和運動控制也由PLC進行，人機界面采用觸摸屏，可以在屏幕上進行參數設定和修改，并隨時查看各個電磚的溫度情況和生產情況。
控制系統框圖
系統的I/O 要求情況如下：TC（熱電偶溫度輸入）：78個，PWM輸出：78個，DI：32路，DO：32路。
PLC采用了最新系列的V80小型控制器，抗干擾和可靠性超過市面上任何的小型PLC。溫度控制模塊則采用5路THM溫度控制模塊，溫控模塊本體帶PMW溫控輸出，因此集成度非常高，而控制性能也大大提高，而造價則大大降低。
系統對溫度的控制，采用每個電磚一個熱電偶傳感器，傳感器信號直接輸入到V80的熱電偶模塊E5THM中，每個THM模塊可以同時接收5路TC信號，并帶有5路PWM輸出；而且，THM10模塊內部帶有CPU，模塊內部帶有具備PID運算模塊，可以根據預定的控制方案分別控制PWM的輸出，起到調節爐溫的作用。
四、系統優點
采用本系統可以有如下優點：
• 以PLC來代替可控硅來進行溫度控制的方式，省去人工調節STEP CONTROL旋鈕的大量工作，PLC可以自動按設定的溫度將加熱板調節到預定溫度。由于電熱瓦數量較大（本機為78個），這樣可以省去大量的設備試機和預熱時間，提高設備的生產率。
• 采用觸摸屏作為人機界面，可以隨時直觀地了解設備的生產狀況，提高機器的現代化程度和自動化程度，方便操作，可以實現1人多機。系統可以對設備生產的設備故障和操作失誤進行報警，提高設備的安全性。
• PLC有大量的內存可以保存不同材料的控制方案，這樣，在使用本設備已經加工過的材料時，可以直接調出過去的控制方案，如果有更優的方案，可以更新保存的方案，進一步節約用戶的時間。
• 將原來的分區控制改為對每個電磚進行獨立溫度采樣和獨立輸出控制，可以對熱板進行溫度控制方案編程，可以按逐個電磚進行控制，提高溫度控制精度和吸塑加工質量，提高生產控制的柔性，達到準確、平穩、快速的目標。
• 采用PWM脈寬調制技術結合PID算法控制，可以減少常規PID調節的波動性，減小控制滯后，提高了設備的可靠性，并縮短設備的預熱調溫時間。
• 可以將加熱元件的溫度狀況與設備其它動作以最優的方式相結合，保證設備在最佳條件下進行工作，減小試生產時的材料消耗，提高設備的安全性，保證設備所生產的產品質量完美。
• 用戶可以將自己所形成的獨特的控制方案以用戶自定義功能塊的方式保存在PLC的CPU模塊中，而且用戶程序只能下載，不能上載，可以有效地保護用戶自己的產品技術秘密和知識產權，防止競爭對手抄襲自己的產品和技術訣竅。