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淺談螺桿擠出機溫控器應用趨勢

中達電通股份有限公司

中達電通AIC產品處宗偉

【摘要】 本文重點介紹了臺達兩種不同型號的溫度控制器在塑料擠出機上應用。通過上述兩種應用可知擠出機的溫度控制器有了全新的選擇。這也必將是擠出機方面的新趨勢。

【Abstract】 This article introduces the application of two kinds of Delta temperature controller in the plastic extrusion machine. Through this case, we can see a new choice of the temperature controller of this filed. It also will be a new trend.

【關鍵詞】冷卻控制、雙PID、人機

【Keyword】Cooling process control；dual PID control function；Human Machine Interface；

引言：溫控部分一直是螺桿擠出機產品的核心部分；由于擠出塑料的過程中，由螺桿與塑料物料之間的相互摩擦會產生較大的熱量給溫度恒定帶來了困難。如何平衡熱量的補給與及時的散熱成為了螺桿擠出的永恒主題。目前智能PID溫控儀表以其低成本，易用性成為主要首選，但在PLC和人機大量出現在擠出機上后，溫度模塊與模塊化的溫度控制開始向傳統儀表的地位發起了挑戰。本文以考察臺達溫控產品在螺桿擠出機上的應用情況，來分析應用趨勢。

關鍵詞：冷卻、雙PID、儀表、集中控制、人機

正文：

隨著PLC、人機等產品不斷的被應用到塑料擠出機，控制智能化與集中控制理念已經開始被廣大客戶接受。儀表操作的參數操作，以及其參數的非中文顯示開始成為這一趨勢的阻礙。作為臺達溫控器的特色產品——模塊型的DTC、DTE都提供了標準Modbus通訊協議，能很好的與各類PLC，人機通訊，并且都具有小巧，模塊化的特點。作為多路溫控產品，DTE10T單機可提供8路溫控通道，可很好的迎合擠出機需要多路溫控通道的特點，小巧的機身更能節約安裝空間。

眾多有前瞻性的廠商開始應用DTE來代替傳統儀表以達到提升自身產品的目的，配合人機，控制的集成化大大提高，電控柜的體積也開始大大減小，獲得了客戶的一致好評。

本文介紹的薄膜生產線上的螺桿擠出機部分，其單機用于控制筒體溫區以及模頭等，共采用16臺達DTA4896R1產品。如圖1所示。

圖1 薄膜生產線上的螺桿擠出機

由于有一定數量的溫控，采用了體積較大的電控柜；本溫控系統采用了報警方式啟動筒體上的冷卻風機。報警方式具有驅動快，響應明顯等特點。但是也有溫度控制不穩定的缺點。由于采用的定點溫度啟動，完全忽略了溫控系統中的熱慣性。遇到某些摩擦系數較大的物料，也有溫度過沖的現象。溫控結構具體見圖2。

圖2、溫控結構示意

隨著PLC、人機等產品不斷的被應用到塑料擠出機，控制智能化與集中控制理念已經開始被廣大客戶接受。儀表操作的參數操作，以及其參數的非中文顯示開始成為這一趨勢的阻礙。作為臺達溫控器的特色產品：模塊型的DTC,DTE都提供了標準Modbus通訊協議，能很好的與各類PLC、人機通訊。并且都具有小巧，模塊化的特點。作為多路溫控產品，DTE10T單機可提供8路溫控通道。可很好的迎合擠出機需要多路溫控通道的特點。小巧的機身更能節約安裝空間。

眾多有前瞻性的廠商開始應用DTE來代替傳統儀表以達到提升自身產品的目的。配合人機。控制的集成化大大提高。電控柜的體積也開始大大減小，并獲得了客戶的一致好評。

圖3，DTE提供的雙PID控制方式

由于采用了DTE，整個設備本體得以縮小，控制面板上只安裝了一臺人機，一個急停開關，以及一個工作指示等。簡潔的控制面板，全中文的操作界面，相比操作傳統儀表的LED顯示參數更直觀與易懂。如圖4所示。

圖4、小巧的DTE節約安裝空間，艷麗的中文操作界面（臺達DOP-B人機）

DTE不僅帶來了操作界面的變革，它提供的雙PID控制方式（雙向控制）更能為擠出機控溫效果帶來提升。所謂雙向控制，就是溫控器提供兩組輸出，一組為加熱，另一組為冷卻。在兩組輸出交替或共同運行的情況下很好的穩定控制溫度。在某些有自發熱的情況下，能很好的應用。擠出機在擠出物料時由于摩擦原因，自發的熱量不容小視。雖然在擠出的開始需要電熱器大量熱量補給，但是隨著不斷的擠出。摩擦生成的熱量將是溫度過沖的主要原因。

DTE10T在擴展輸出模塊后，SUB1輸出口可定義為冷卻輸出控制。利用雙PID計算，在溫度沒有沖過設定值時，溫控器就可提前啟動冷卻風機，避免了溫度從高不下的情，并能保持溫度穩定性。個人認為報警驅動的冷卻模式總將由于控溫不穩定等原因被淘汰。雙PID控制方式必定是追求更高控溫精度的首選。如圖5所示。

圖5，DTE提供的雙PID控制方式

DTE10T中雙PID控制中還加入了不動作區（Deadband）概念。即在某個特定的溫度區間內。既不補充熱量也不進行冷卻動作，OUT1與OUT2均無輸出。完全靠系統的自發熱和外界散熱和物料流動的熱量損失來維系熱平衡。在擠出機特殊的應用中，不動作區為良好的控溫效果有著特殊的作用。而且DTE每個通道相互隔離，參數設置也互不影響。每個通道都可單獨設定不動區等參數。如圖6所示。

圖6，DTE10T中雙PID控制中的不動作區（Deadband）

DTE對于參數的設置完全可以采用DTE專用的PC軟件來完成，全中文的DTE設置畫面簡單明了。不動區等參數需要結合現場實際工況來分析與設定。塑料擠出機一般可設置在:0.~2之間，而PID參數可以借助AT自動完成。

圖7、全中文的DTE設置畫面

雖然在冷卻的硬件架構上與報警方式相同，但是冷卻風機的輸出量是由PID運算出的，相比兩位式的報警冷卻方式，可以更精確的保證冷卻輸出的合理性，有效的抑制溫度過沖現象。在控溫方式上可謂上了一個臺階。

結束語：

擁有雙PID控制,標準485通訊，小巧安裝體積等特點的DTE越來越受用戶的喜愛。在結構上迎合了客戶集中控制的需求。而在控溫方式上雙PID的方式更提升了控溫效果。隨著自動化設備逐漸出現小型化，模塊的趨勢,對于溫度控制部分的要求自然也越趨向于靈巧，便捷，以及模塊集成化。DTE的各項設計初衷都很好的迎合了這個潮流。

作者簡介：

宗偉，出生于1981 年 06 月，畢業于上海電機學院機械系機械設備及自動化專業，現就職于中達電通股份有限公司儀表產品開發處，主要專注于臺達儀表的技術支持以及市場開發