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PLC在螺杆挤出机控制系统应用优势

供稿:南京科远自动化集团股份有限公司 2013/6/18 2:03:23
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  目前市面绝大部份螺杆挤出机采用分列式温控表实现对挤出机的控制,仅在少量中、高端机型中才会采用PLC 触摸屏的方式实现机组的控制。近年来PLC和HMI人机界面逐步推广和成本的降低,PLC&HMI在挤出机行业推广应用是行业发展的必然趋势。   一、挤出电控系统的控制范围及产品特点   本解决方案的控制对象为螺杆挤出机相关的生产设备,单套系统的控制范围包括:12~16温区温度控制、给料变频器、主电机变频器、水泵、油泵、真空泵、切粒机、吹干机等辅机的控制,如果超过16温区的控制,可积木方式搭建分布式塑料生产线控制系统。单套的整体架构如下图:   采用SC200 PLC实现多温区控制和逻辑保护功能; KD200通用矢量型变频器实现主机和喂料电机的驱动; HV1020触摸屏实现系统的人机交互,完整构建了一套高性能的挤出机控制系统,系统特点如下:   1、高精度的多温区温度控制   本系统方案内含智能温度控制算法,控温性能媲美进口温控表,系统上电后无需参数调整,即可满足 -2度的控温精度(控温精度可采用高精度温度计核实)。在少量需打敏感料的机器,可进一步整定参数获得更佳的控温性能。   SC200 高性能小型PLC采用新一代高性能处理器和实时操作系统,具有性能卓越、功能强大、编程方便、指令丰富、通讯扩展能力强等特点,可适用于工业自动化的各行各业,满足广大装备机器制造业的各类自动化需求。   SC200控制器具有强大的模拟量处理能力,所有温度、压力、流量等模拟量信号经IO单元A/D采集后,转换对应成浮点数上传控制器,指令更高效、使用更方便。   SC200控制器本体可运行32路智能PID模块,不同于市面上其他厂家的温控扩展模块将温控的运算在扩展模块中执行的方法,SC200的扩展模块仅为温度智能采集单元,所有32路PID运算均在控制器主模块中实现,这样的架构设计更便于完成复杂的智能控制算法。SC200擅长于实现各种大滞后、强扰动的控制任务。   2、优异的电机驱动性能   科远KD200变频器为通用电流矢量型变频器,具有接近直流驱动系统的转速控制和转矩响应性能,开环转速控制精度优于0.5%,低频转速稳、启动转矩大,完全满足螺杆挤出机对电机拖动的要求。   挤出机的螺杆必须以恒速、恒压的驱动将融化的料件推入模具,传统上挤出机采用直流电机驱动,但是直流电机需要定期更换电刷可维护性差、耐恶劣环境的能力也较差、造价高、能耗高等特点,在大多数场合交流异步电机的变频驱动正逐步取代直流调速。   挤出机在刚刚开始启动时,由于塑料件的熔融等因数需提供很大的启动转矩,起动转矩需达到运行转矩的200%-250%左右,当挤出机全速运行时的负载转矩并不需要电机的额定转距。     3、丰富的人际界面功能   SyncView人机界面基于WINCE操作系统,采用高性能低功耗处理器、高分辨率触摸屏、丰富的多媒体动画支持、内嵌功能强大的实时数据库、丰富的通讯接口、强大的编程组态环境。缺省配置为10.2寸真彩屏,12寸和15寸屏为选配件,预计第4季度推出。   目前市面上绝大多数挤出机监视操作手段仍然采用柜面安装温控表、电流表、变频器外引BOP键盘、按钮、指示灯等非常原始的方式,少数高档机型才采用西门子高性能触摸屏,由于挤出机需要监控操作的数据量大,包括各温区温控、主辅机启停及工作状态等,对触摸屏的运算速度有较高的要求。   4、开放的网络通讯功能   本方案提供车间级生产管理监控方案,提升客户机器的竞争力,PLC百兆以太网口用于实现车间各台设备之间通讯以及与管理计算机相连,SC200支持TCP和UDP连接,轻松构建分布式车间控制系统,在办公室即可监视每台机组的工作情况,生成报表、曲线等,便于车间的精益化管理。   目前绝大多数挤出机控制功能简单单一、自动化程度低封闭、几乎均为单机人工操作运行,随着劳动力成本的上升和工艺技术的进步,单台挤出机高度自动化以及整个车间自动化越来越成为趋势。   SC200控制器本体设有三个通讯口具有强大的通讯能力,在本方案中3个通讯口均被充分利用:   232口可用于连接10寸触摸屏,PLC支持MODBUS从站协议,无需编程,触摸屏即可访问PLC的数据。   485口用于连接称重喂料或者变频器, PLC支持MODBUS主站协议,通过分层填表配置从站信息,即完成通讯部分的组态,简单方便。PLC采用通讯方式连接变频器后,可将变频器的转速、功率、电流、运行工作状态等大量数据读入PLC,成本低廉、可靠性高。   挤出机的电量采集可通过通讯方式接入PLC。   5、丰富的远程诊断功能   本方案采用PLC自带的以太网端口、移动/电信基础通讯网络,具有强大的数据通讯能力,支持在塑机厂构建远程设备维护监控中心,可将每台机组的数据实时上传监控中心的实时数据库,为客户提供每台机组的诊断信息,甚至先于客户了解机组的运行情况,快速分析定位机组问题,为客户提供全方位的满意服务。   随着塑机制造企业的出货量和销售区域的扩大,售后服务的成本越来越高、问题越来越突出,中低档次的挤出机电控由于采用分离温控表搭建,无法实现远程维护,现场发生问题必须技术人员到现场解决,由于人员素质参次不齐、专业知识差异等各种因数存在,现场机器的故障情况往往无法准确定位,无法为客户提供快速的售后服务且成本非常高昂。   挤出机需远程监控的数据包括:主机/喂料机转速、电流、故障信息、各区温度、加热器/冷却电磁阀工作状态、熔体压力、开关操作状态、以及机组其它参数,由于数据量较大,基于GPRS的远程监控方案通讯速率慢、无法实时提供机组所有数据信息。3G技术 以太网方案能够完美的实现挤出机的远程监控。     6、产品质量稳定可靠、维护便捷   本系统为完整的挤出机的控制方案,对于标准机型,只需按照接线图完成机柜的接线上电,同时作为开放的PLC系统,用户经过简单培训即调整机型的控温区、辅机增减等常规工作。   系统的软件在现场运行时不可能发生问题,如果极个别模件发生故障,系统会自动提示,用户仅需更换模块即可。由于有智能报警和管理系统,维护便捷性优于温控表的方案。   本方案实现了系统的智能报警,相关报警如下:   (1)、主机、喂料、各辅机的故障报警信号;   (2)、各温区的加热回路故障   (3)、各温区冷却回路故障   (4)、主机电流与喂料转速不匹配报警   (5)、温区温度与主机转速不匹配报警   (6)、  。。。   所有报警均进入历史记录,用户可通过HMI、办公室计算机查询。  二、塑机行业工厂监控系统   塑料加工为国民经济的基础工业,应用范围广、客户种类千差万别,挤出机的工作环境恶劣,部分挤出机客户为小作坊的民营企业,操作工素质差、机器维护难、出故障检修困难,塑机厂也亟需为客户提供更好的维护服务。   同时,越来越多的规模以上的企业需通过现代化的手段实现车间的精益化管理,塑料车间的监控系统是塑料厂客户的殷切需求。   基于科远成熟的软/硬件产品,可为塑机制造商和塑料生产企业构建强大的工厂监控和远程维护平台,在提升我们塑机客户的产品竞争力。   方案一:基于智慧云的塑机远程诊断和MES管理系统   该平台服务于塑机制造厂和塑料厂企业用户,采用3G网络和VPN技术,实现发货至全国各地的挤出机与塑机厂监控中心的联网。现场挤出机的数据通过以太网和3G VPN客户端将数据接入科远智能云平台,可为客户提供以下两类服务:   (1)、塑机制造厂可以VPN客户端方式接入科远智能云平台,实时监控和维护现场的每一台挤出机的工作状况,快速诊断和定位问题,为客户提供最佳的服务。  塑机厂办事处可配置大容量3G终端模块(月流量在1G以上),用于现场设备与公司监控中心的联网,业务员出差可随时携带该终端模块。   (2)、终端用户在办公室或全球任何地点通过互联网登录智慧云平台,实时监控机组参数、报表、曲线、历史数据等。由于日常数据监视流量少,塑机侧3G卡仅需租用带宽20元包250M流量即可。 供货范围包括:   (1)、企业级VPN服务器   (2)、大型实时数据库及服务器   (3)、基于云端MES管理系统的开发和维护工作   (4)、互联网带宽租用费用   塑机厂费用:   (1)、各办事处3G路由器及日常移动带宽占用费用   (2)、总部监控中心共用办公互联网带宽。   终端用户费用:   (1)、需随挤出机采购3G路由器及日常移动带宽占用费用。   (2)、办公室上网监视共用办公互联网带宽。   注:3G路由器费用(宏电1000~1200左右)。   系统拓扑图如下:  方案二:塑料厂MES信息化平台   大型塑料车间有众多的喂料、挤出、切粒等设备,生产线监控系统需接入各类PLC的数据,以我方SyncBase实时数据库和单机版挤出机监控系统为基础,构建塑料车间完整的MES监控系统,以WEB方式提供实时监控机组参数、报表、曲线、历史数据等。   该类软件项目需针对客户的具体需求,进行针对性报价和项目实施。  
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