拉链挤出机的电气控制系统设计【开

开题报告
电气工程及其自动化
拉链挤出机的电气控制系统设计
一、课题研究意义及现状
课题意义:
塑料挤出机广泛应用于塑料的混炼、填充和挤出成型,其主体是螺杆、机头以及相配的多段机筒。

为了保证工艺上的需要，各段机筒均需维持温度恒定及相互间预定的温度梯度。

在挤出过程中，机筒及机头承担将塑料料粒预热、加温或冷却以达到正常操作温度、满足工艺要求的任务。

为此，机筒必须具有加热和冷却双重控制功能。

对应螺杆长径比不同，机简的段数不同，每段机筒的设定温度也不同。

机筒及机头温度控制的效果直接影响着挤出速率和挤出制品的质量。

温度过低将无法成型或者使挤出制品的物理性能和表观质量差温度过高则容易产生气泡、降解甚至焦烧，因此必须对挤出过程的温度予以控制。

机筒及机头温度控制装置的可靠性及温控精度是保证制品品质的关键因素。

现状：
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然己经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同先进国家相比仍然有着较大的差距。

目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代后期水平，成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。

而适用于较高要求控制场合的智能化、自适应温控仪表，虽然国外己有较多的成熟产品，但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，国内技术还不十分成熟。

挤出机温度的控制部位一般分为机筒温度控制与模头温度控制两大部分，模头温度直接影响产品的表面光亮度，机筒温度影响产品的内在塑化效果，两者原理一样，起主要作用的是机筒温度控制。

国内挤出机温度控制系统一般采用“温控仪表+接触器+电加热器”的控制方式。

早期的国产挤出机温控系统采用二位式调节仪表，通过简单地接通继电器开关控制加热圈通断，以达到控制料
筒温度的目的，该方案温控效果很不理想，超调量大，响应时间长，稳态误差大(达±10℃)。

后来，采用三位式调节仪表，它的控温精度为±5℃。

随着技术进步出现了使用时间比例式仪表，由于在温度逼近设定点时采用比例式调节，使温度的上冲下冲得到一定程度的缓和，能使控温精度达±3℃。

目前，大部分挤出机温控仪表都采用PID算法。

控制精度有很大的提高，但超调依然存在，且控制参数由人工现场整定，对精度要求高的挤出机温度控制系统大多采用进口温度控制仪表，调整很费时间。

这些调节仪表能够输出电压脉冲，并能以自适应数字PID调节方式工作，可以在线整定控制参数，其最终的控温精度可控制在±1℃以内。

由于采用温控表为主的分离元件控制系统，保养和维修困难，同时操作上也不方便。

目前，国外的塑机厂商已基本上淘汰了以温控表为主的分离元件控制系统，转而采用集中控制系统，这己成为塑机控制系统发展的趋势。

可编程控制器具有可靠性高、
使用方便、使用范围广的特点，将PLC作为塑料机械控制器的方案己经得到业界的重视。

二、课题研究的主要内容和预期目标
1．主要内容
(1)控制系统的选择
在对国内外挤丝机采用不同的控制系统进行深入研究的基础上，本控制系统采用PLC。

作为整个系统的控制核心，以触摸屏作为人机交互。

采用PLC 作为控制核心,不仅使系统的维护工作变得简单轻松，而且也便于系统的修改。

由于工业的要求需要对控制系统作一定的修改，只需要对系统软件作修改，而系统硬件只需作少量修改，或者不作修改，这为工艺的调整提供了极大的方便。

(2)温度精度的控制设计
温度控制一向是过程控制的难点，本系统根据PID控制理论，采用PID对加热腔进行温度控制,使温度在设置温度的波动范围为±3℃，以实现温度的精确控制。

(3)实验调试
在生产的过程中需要对加热腔体的温度设置进行调试，以使温度满足塑料颗粒的熔融和顺利挤出，而又不会造成塑料的变性或者炭化。

模头的温度和模头的制造尤其重要，它的好坏直接影响丝的表面光滑质量，这也是温度调试过程中必须重点考虑的一个方面。

2．预期目标
(1)温度控制
温度控制在塑料挤出加工过程中非常重要，温度控制的是否合适，直接影响物料在整个加工过程的流变状态，影响产品的内在质量。

为了保证挤出过程的顺利进行，根据工艺要求机简各段均需维持温度恒定及相互间具有预定的温度梯度。

通常，机简各段均应配备带有加热和冷却装置的控制系统，由于各段塑料所需温度不同，挤出机筒的温度应采用独立分段控制。

(2)便于生产的调整
在生产中，要根据需要随时调整丝的配方和直径，可以针对这些问题随时进行修改。

(3)满足生产自动化控制
系统的设计要使操作尽可能简单，在设备的操作面板上仅设有开始、停止和紧停按钮。

上给出触摸屏需要设置和显示的重要数据，供操作人员在生产时进行参考和实时修改。

三、课题研究的方法及措施
1．研究方法
首先要对温度制系统的原理和PLC进行了解，这需要查阅一定的资料，清楚该系统所需要实现的功能以及如何实现这些功能，PLC的原理和其所能实现的功能。

因为本次研究完成的主要是对温度控制系统的设计，通过PLC控制系统与其他工业控制系统的比较，来实现PLC控制系统的优越性。

在这个过程中，需要查阅相关信息资料。

需要编写完整梯形图的设计，并通过调试达到预期的效果。

2．研究措施
(1）收集查阅温度控制的相关资料，对PLC的应用设计情况进行了熟悉了解；了解不同工业控制系统，比较现有的相关方案，确定本课题研究和实现方案，然后对方案中的各单元进行了必要的分析和研究。

(2）对所研究的通温度控制系统进行详细的了解，并了解各个工业控制系统的工作原理(3）考虑控制系统额可靠性，需要采取一些措施，保证控制系统能够长期稳定的工作。

四、课题研究进度计划
2010年9月13日至2010年10月15日:确定课题，明确任务，参考说明书，熟悉拉链挤出的控制系统；
2010年10月18日至2011年3月8日：文献综述，外文翻译完成开题报告，准备开题答辩；2010年12月5日至2011年3月8日：据生产中存在的问题（及相应的现象），分析出拉链挤出生产过程中存在的问题；
2010年12月16日至2011年3月20日：针对不同的问题分别给出改进的设计方案；2011年3月21日至2011年4月4日：撰写毕业论文，做好论文答辩的PPT资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。

五、参考文献
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