【摘要】熱塑成型也叫吸塑，采用吸塑成型機(jī)將軟化的塑料硬片吸附于模具表面，冷卻后，形成凹凸形狀的塑料。熱塑成型機(jī)的主要工序之一就是片（板）材加熱，關(guān)系到軟化再吸塑是否可以良好貼合模具，所以對其溫度的控制是實(shí)現(xiàn)工藝穩(wěn)定的關(guān)鍵。
本文中，機(jī)型采用紅外加熱,溫度均勻、效率高。從PLC直接作PID運(yùn)算提升到溫度專用控制器，DT3為溫度控制核心，減輕PLC計(jì)算量，提高了加熱關(guān)鍵工序的控制效果。利用DT3配置的電流檢測模塊，紅外加熱片的日常維護(hù)檢測極為方便，提高了工作效率。
【Abstract】Thermoplastic molding is also called the plastic, the plastic molding machine will make softening plastic plate adsorbs on the surface of mold, cooling, forming a concave convex shape plastic. One of the main processes of thermoplastic molding machine is sheet (plate) material heating, related to the softening and plastic can be well fit the mold, so the control of the temperature is the key to realize the process stability.
In this paper, models using infrared heating, temperature uniformity and high efficiency. Directly from the PLC PID operation to the temperature controller, DT3, as the temperature control core, reduce the PLC computation and improve the control effect of heating key process. Using the current detection module of DT3, the daily maintenance and detection of infrared heating plate is very convenient, work efficiency improves.
【關(guān)鍵詞】吸塑成型；CT互感器；電流檢測；多路溫度加熱
【Keywords】Thermoforming; CT transformer; current detection; multi-channel temperature heating

1  前言

吸塑成型技術(shù)即塑料片（板）材熱成型加工技術(shù)，又叫熱塑成型，是塑料二次加工工業(yè)技術(shù)中的一種。利用真空泵產(chǎn)生的真空吸力將加熱軟化后的PVC、PET、PETG、APTT、PP、PE、PS等熱可塑性塑料片材經(jīng)過模具，真空壓力使片（板）材變形，達(dá)到要求的形狀和尺寸，或貼附著于各種形狀產(chǎn)品的表面，輔以配套工序，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用目的。

2  系統(tǒng)介紹

吸塑成型設(shè)備包括夾持系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，真空和壓縮空氣系統(tǒng)及成型模具等幾部分。塑性塑料片材的吸塑成型過程，主要工序之一就是片（板）材加熱。本機(jī)使用的是紅外線加熱方式，紅外線的傳熱形式是輻射傳熱，具有穿透力，內(nèi)外同時(shí)加熱，效率良好升溫迅速，熱慣性小，不需要暖機(jī)即可開始工作。

圖1 現(xiàn)場應(yīng)用圖

 

3  DT3溫控器

臺達(dá)新一代溫控DT3，支持最快0.1S的采樣周期，提供多種優(yōu)越控制模式與自整定功能：Self-Tuning, FUZZY, PID, ON/OFF, Manual，其中最新研發(fā)的Fuzzy模糊控制功能可在設(shè)定溫度與實(shí)際有溫差時(shí)在一定范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整多組PID各項(xiàng)參數(shù)。當(dāng)檢測與SV有較大差異時(shí)，系統(tǒng)立刻重新計(jì)算PID，以達(dá)到快速反應(yīng)的效果。圖中可看出，當(dāng)干擾進(jìn)入和干擾消失時(shí)，F(xiàn)UZZY PID反應(yīng)速度都較傳統(tǒng)PID快很多，更快收斂。

圖2 傳統(tǒng)PID控制效果

圖3 Fuzzy PID控制效果

DT3的三色LCD顯示屏幕，提供簡單明了的視覺界面，可直觀地顯示出儀表目前的運(yùn)行狀態(tài)。如發(fā)生超溫報(bào)警等異常狀態(tài)，就可借助顯示色差提醒用戶及時(shí)處理。另外，DT3還提供強(qiáng)大的功能擴(kuò)展性，如RS485、事件輸入、變送輸出、遠(yuǎn)程遙控輸入、CT電流檢測功能模塊，應(yīng)用更具彈性。

吸塑機(jī)加熱區(qū)域面積較大，需要數(shù)十個(gè)陶瓷紅外加熱片一起工作才能達(dá)到要求加熱功率，并且使整個(gè)加熱區(qū)域的溫度基本一致。模具閉合后，材料表面的散熱大致相同，只要所有加溫區(qū)域的加熱片的輸出功率一致，溫度就可保持穩(wěn)定。

吸塑成型過程為：送板（片）材-----合模--加熱軟化-----吸塑成型。

陶瓷紅外加熱片是易損配件，日常維護(hù)需要經(jīng)常檢測每路工作是否正常，一般檢測其工作時(shí)電流是否在正常范圍，DT3的CT電流檢測功能正合此要求。

用DT320RA-0202作為主控制，檢測中心點(diǎn)的溫度計(jì)算溫度差值，輸出PID控制運(yùn)算輸出量。DT3的輸出接到臺達(dá)SX2 PLC的輸入。檢測到DT3輸出信號時(shí)，PLC打開多個(gè)輸出通道，如此可以 1個(gè)探頭控制多個(gè)溫控區(qū)域。

通過PLC選擇紅外加熱管對應(yīng)數(shù)量的輸出通道，可以選擇各種不同大小加溫區(qū)域。例如16個(gè)紅外加熱片，則SX2擴(kuò)展16個(gè)DO輸出通道。通過HMI和DT3的485通訊功能，可以讀取寫入溫度設(shè)定值SV及測量溫度值PV，以及PID系數(shù)等其它參數(shù)。

圖4 控制結(jié)構(gòu)簡圖

DT3提供最多兩個(gè)CT檢測，最大支持100A的電流檢測。CT輸入分別偵測輸出一、輸出二的電流，相對應(yīng)的輸出“ON”時(shí)，PLC接通DO導(dǎo)通SSR，負(fù)載流過電流，利用CT線圈量測陶瓷加熱片匯總電源線的電流，即可以測量出對應(yīng)電流是否在正常范圍。

DT3還可設(shè)定ALM1或ALM2其中一路報(bào)警為CT警報(bào)，設(shè)好CT上下限范圍，若電流超過設(shè)定警報(bào)范圍，警報(bào)輸出繼電器就會(huì)閉合。通過485通訊，DT3的寄存器1182H和1183H的內(nèi)容分別為CT1和CT2電流值，可以方便地讀取到HMI上顯示。

日常維護(hù)檢測各個(gè)區(qū)域陶瓷片時(shí)，設(shè)定好CT警報(bào)，DT3檢測加熱器匯總電源的接線，配合PLC逐個(gè)區(qū)域選通，即可方便地檢測每一個(gè)加熱器件工作是否正常。

現(xiàn)有方案簡潔，但如需要更精確地控制每個(gè)加熱片對應(yīng)點(diǎn)的溫度，可以采用臺達(dá)多路溫控模塊DTE。一個(gè)紅外片區(qū)域連接DTE的一個(gè)通道，直接使用DTE溫控器PID計(jì)算和多路輸出控制SSR固態(tài)繼電器，不需再通過PLC?？梢愿_地控制溫度，只是成本會(huì)有所提高。

4  結(jié)束語

用戶只需在原有控制方案上添加一臺DT3，就能實(shí)現(xiàn)更佳精確控制加熱片，控制效果良好、方案簡易高效、容易調(diào)試，且克服了此前控制速度較慢、程序計(jì)算量大、負(fù)載電流檢測方案復(fù)雜的缺點(diǎn)，提高了設(shè)備的工作效率，達(dá)到了事半功倍的效果。

作者簡介：

鄔奕榮，男，出生于1984年，畢業(yè)于暨南大學(xué)電子信息工程專業(yè)?，F(xiàn)任臺達(dá)集團(tuán)——中達(dá)電通股份有限公司儀表產(chǎn)品開發(fā)處專員，從事儀表產(chǎn)品市場開發(fā)及產(chǎn)品應(yīng)用推廣，對電子、鋰電、塑機(jī)、木工、窯爐行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)控制和儀表應(yīng)用有豐富開發(fā)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。