模溫機(jī)即模具溫度控制機(jī)，最初應(yīng)用在注塑模具的溫度控制上，后隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用在更多種類的加工模具上。根據(jù)熱流體的不同，可分為運(yùn)水式模溫機(jī)以及運(yùn)油式模溫機(jī)（本例為運(yùn)水式）。模溫機(jī)在各種需要加熱模具的生產(chǎn)過程中都是必不可少的設(shè)備，因?yàn)椴黄骄虿贿m當(dāng)?shù)哪＞邷囟瓤赡軐?dǎo)致鑄件尺寸的不穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程中頂出鑄件變形，產(chǎn)生壓力、黏模、表面凹陷、內(nèi)縮孔及熱泡等缺陷，對(duì)生產(chǎn)周期也產(chǎn)生影響，如填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及噴涂時(shí)間都產(chǎn)生不穩(wěn)定的變數(shù)。

　　模具的壽命也會(huì)因受到過冷或者過熱沖擊而導(dǎo)致昂貴的鋼材熱裂，加速其老化。在現(xiàn)代化的工廠中，因應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)省人力，提高品質(zhì)，降低成本的經(jīng)營(yíng)策略是必不可少的。模溫機(jī)的使用，可使模具預(yù)熱時(shí)間減少，提高模具壽命，提高成品表面質(zhì)量提升及實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化生產(chǎn)。

　　模溫機(jī)由水箱、加熱/冷卻系統(tǒng)、動(dòng)力傳輸系統(tǒng)（一般為水泵），液位控制系統(tǒng)以及溫度傳感器、熱液注入口等系統(tǒng)組成。通常情況下，動(dòng)力傳輸系統(tǒng)中的泵使熱流體從裝有內(nèi)置加熱器和冷卻器的水箱中到達(dá)模具，再?gòu)哪＞呋氐剿洌粶囟葌鞲衅鳒y(cè)量熱流體的溫度并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?；控制器調(diào)節(jié)熱流體的溫度，從而間接調(diào)節(jié)模具溫度。如果在生產(chǎn)過程中，模具溫度超過控制器的設(shè)定值，控制器就會(huì)打開電磁閥接通進(jìn)水管，同時(shí)可適當(dāng)開啟排氣閥以使模具溫度回到設(shè)定值。如果模具溫度低于設(shè)定值，控制器就會(huì)打開加熱器。

圖1：一體機(jī)控制器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泄壓、吹氣、補(bǔ)水以及警報(bào)等功能。

　　在本例使用Samba系列4.3寸一體機(jī)控制器的高端運(yùn)水式模溫機(jī)中，實(shí)現(xiàn)基本功能的基礎(chǔ)上，還增加了自動(dòng)泄壓功能、吹氣功能、補(bǔ)水功能以及輔助冷卻功能，同時(shí)增加水泵過載警報(bào)、超壓警報(bào)、電機(jī)逆相警報(bào)等的功能。這些功能和系統(tǒng)并不是一個(gè)個(gè)獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)作的，每個(gè)小系統(tǒng)之間相輔相成，組成一個(gè)完整的模溫機(jī)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)這些功能的關(guān)鍵點(diǎn)具體羅列有四：

　　1、基本的流程功能控制；

　　2、模溫機(jī)溫度控制的準(zhǔn)確以及響應(yīng)時(shí)間；

　　3、輔助功能的實(shí)現(xiàn)以及邏輯設(shè)計(jì)；

　　4、需要人工處理的報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)以及界面、保存報(bào)警的時(shí)間記錄。

　　不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)這些功能以及拓展未來可能需要的功能，控制器是核心。

　　基本的流程控制

　　基本流程功能分為兩塊：第一是補(bǔ)水功能，在設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí)，液位傳感器可能會(huì)檢測(cè)到熱流體灌中可能會(huì)有液位不滿的情況出現(xiàn)，這時(shí)需要控制補(bǔ)水泵工作，直到液位達(dá)標(biāo)；二是水泵在沒有補(bǔ)水信號(hào)后才可開始工作，同時(shí)加熱器和冷卻使能，通過一定的邏輯控制使出水溫度和設(shè)定溫度一致。

圖2：虹科攜手Unitronics廠商推出的全功能PLC+HMI一體機(jī)，將PLC控制功能與HMI面板合二為一。

　　Samba系列的PLC+HMI一體機(jī)控制器使用梯形圖和功能塊結(jié)合的模塊化編程方式進(jìn)行編程，邏輯清晰，操作簡(jiǎn)單，很容易就能實(shí)現(xiàn)模溫機(jī)的基本功能邏輯。

　　模溫機(jī)溫度控制的準(zhǔn)確以及響應(yīng)時(shí)間

　　模溫機(jī)作為一個(gè)加熱設(shè)備，核心功能當(dāng)然是加熱模具，而衡量核心功能的優(yōu)劣就要看模溫機(jī)提供給模具的溫度是否準(zhǔn)確且穩(wěn)定。在此前提下，調(diào)節(jié)穩(wěn)定所需的時(shí)間也是衡量該功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。這些功能和指標(biāo)的關(guān)鍵，依然在于控制器上。

　　調(diào)節(jié)溫度的控制方式有很多種，其中應(yīng)用最廣也是效果最好的控制方式便是PID比例積分微分回路控制。采用比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)來根據(jù)實(shí)際溫度和設(shè)定值之間的差值以及累加值讓實(shí)際溫度穩(wěn)定在設(shè)定值上。本身實(shí)現(xiàn)回路的算法不難，但除非是非常有經(jīng)驗(yàn)的控制工程師，否則很難直接設(shè)定PID回路中P、I、D三個(gè)合適的參數(shù)。

圖3：Samba系列的PLC+HMI一體機(jī)控制器編程方式操作簡(jiǎn)單、邏輯清晰。

　　使用Samba系列控制器，無需擔(dān)心PID調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)問題，軟件帶有PID功能塊，可直接完成PID回路的計(jì)算?？刂破鬟€支持自動(dòng)調(diào)諧計(jì)算P、I、D三個(gè)參數(shù)并自動(dòng)填入，非常方便。實(shí)際測(cè)試下來，設(shè)備維持溫度于設(shè)定值80℃，穩(wěn)定時(shí)間為5分鐘，穩(wěn)定后的精度為±0.1℃：

　　輔助功能的實(shí)現(xiàn)以及邏輯設(shè)計(jì)

　　高端模溫機(jī)除了基本流程的功能外，還會(huì)有相應(yīng)的處理警報(bào)的功能以及保障這些設(shè)備功能正常的警報(bào)。比如，當(dāng)壓力過大泄壓信號(hào)開啟時(shí)，需要泄壓輸出持續(xù)直至泄壓指示信號(hào)消失；當(dāng)吹氣信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，吹氣輸出要持續(xù)輸出，并保證在一個(gè)設(shè)定溫度下工作。

　　這些功能和基本功能一樣，都可以使用梯形圖加功能塊進(jìn)行編程；在功能和系統(tǒng)互相疊加影響時(shí)，這樣的編程方式更有助于理清之間的邏輯關(guān)系。

圖4：使用Samba系列控制器可實(shí)現(xiàn)模溫機(jī)溫度的準(zhǔn)確控制。

　　警報(bào)功能及界面

　　雖然基礎(chǔ)功能和輔助功能能應(yīng)對(duì)設(shè)備可能出現(xiàn)的大多數(shù)情況，但設(shè)備仍可能出現(xiàn)無法自己消除故障的情況，這時(shí)就需要人來處理。此時(shí)若是有人機(jī)界面顯示屏，即方便操作員操作，也方便顯示詳細(xì)的錯(cuò)誤情況。

　　一體機(jī)自帶觸摸顯示屏，也帶有警報(bào)功能。顯示屏可以顯示警報(bào)信息并讓操作員進(jìn)行相關(guān)的操作；顯示屏界面的編程與邏輯都在同一個(gè)軟件中進(jìn)行編程，事半功倍。

圖5：一體機(jī)自帶觸摸顯示屏，也帶有警報(bào)功能。

　　傳統(tǒng)的PLC搭配HMI面板的組合，不僅布線麻煩，占用更多的設(shè)備空間，軟件編程上還需要在邏輯和界面兩個(gè)編程軟件上分別編程，并作相應(yīng)變量的地址對(duì)應(yīng)，繁瑣的編程占用大量時(shí)間。虹科攜手Unitronics廠商推出的全功能PLC+HMI一體機(jī)，將PLC控制功能與HMI面板合二為一，邏輯編程與面板設(shè)計(jì)合二為一，實(shí)現(xiàn)從云端至底層控制的功能，極大地節(jié)省時(shí)間和空間成本，讓曾經(jīng)困擾眾多工程師的麻煩問題迎刃而解，事半功倍。