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　1．引言
　　挤出吹塑成型机是目前产量大的一种生产容器和中空制品的吹塑成型设备，可生产出从小只有1ml 到大可达10000l 的各种容器制品，如牛奶瓶、饮料瓶、洗涤剂瓶、化妆品瓶以及化学试剂桶、饮料桶、矿泉水桶等。
　　近年来，挤出吹塑成型的主要技术趋势是朝着自动化、智能化、高精度和高速度的方向发展。因此，如何提高传统挤出吹塑成型的整体技术含量，使之适应该行业技术发展趋势要求是很重要的课题。　　
　　本文描述的挤出吹塑成型机采用德维森科技（深圳）有限公司开发生产的V80 系列PLC作为主要的电气控制系统，应用情况说明该系统完全可以符合自动化、智能化、高精度和高速度的技术发展趋势。　　
　　，V80 系列PLC 高度融合了电子技术、自动化技术及网络技术，用V80 系列PLC作为吹塑成型机的控制系统，将使吹塑成型机具有挤出、合模、吹胀、冷却和开模等过程的自动控制功能，同时具有挤出型坯温度、挤出压力和冷却温度的自动调节功能，向着自动化和智能化的方向发展。　　
　　第二，V80 系列PLC 中的具备高精度的热电偶模块和模拟量输入输出扩展模块，可以满足型坯温度、挤出压力、型坯壁厚的高精度控制要求，达到制品成型所要求的质量要求，而且精度重复性好；采用高速硬件解析技术的CPU 模块和本身带有CPU 芯片和专用共享数
　　据区的模拟量扩展模块，可极大地提高熔料塑化速度，挤出速度以及开合模速度，缩短了成型周期，并保证了制品的成型质量。　　
　　2．设备工艺过程
　　　　
　　挤出吹塑是制造空心塑料制品的成型方法，是借助气体气体压力使模具内的热型坯吹胀成容器的。挤出吹塑设备由挤出机、机头、模具、吹气系统和锁模装置构成，如图1 所示，
　　其工艺过程：　　
　　（1） 将热塑性塑料从进料口进入机筒内，由挤出机将塑料熔化成熔料流体，经过挤压系统塑炼和混合均匀的熔料以一定的容量和压力由机头口模挤出形成型坯；
　　（2） 将达到规定长度的型坯置于吹塑模具内合模，并由模具上的刃口将型坯切断；
　　（3） 由模具上的进气口通过压缩空气以一定的压力吹胀型坯；
　　（4） 保持模具型腔内压力，使制品和模具内表面紧密接触，然后冷却定型，开模取出制品。　　
　　在吹塑过程中，型坯的形成和吹胀是吹塑过程的核心，型坯形成和吹胀质量的高低直接影响着容器制品的质量好坏，而熔料的受热温度、挤出压力和和冷却时间将直接影响型坯的成型和吹胀质量。型坯壁厚在吹气成型过程中若没有得到有效控制，冷却后会出现厚薄不均的状况，胚壁产生的应力也不同，薄的位置容易出现破裂。因此，控制型胚壁厚对于提高产品质量和降低成本也同样重要。
　　，如何控制挤出机的受热温度、挤出压力、制品的冷却时间以及型胚壁厚成为影响容器制品质量的几个关键因素。
　　3．控制系统设计
　　3.1 系统原理及配置
　　粒状或粉状的塑料经挤出机塑化达熔融状态，通过采集电子尺数据，反馈控制挤出熔料量，使熔料通过预定流速进入机头。当储料量达预定值时，由PLC 控制机头口模打开。根据设定的型坯壁厚曲线，由PLC 完成进行型坯壁厚控制。同时，将熔融物料压出形成制品型坯，模具成型机合模机构采用四拉杆三板联动系统，合模机的运动速度按设定值实现自控，运动平稳。合模后吹气，型坯在模具内成型为中空制品，冷却定型后开模，由PLC 控制机械手取出制品。　　
　　系统电气控制部分的基本配置如下：
　　（1）控制器采用德维森科技（深圳）有限公司生产的V80 系列PLC 进行动作控制和50 点型坯壁厚控制。
　　（2）温度的测量采用工业铠装热电偶，温度控控制由V80 系列的热电偶模块E5THM完成，该模块本身内置CPU 芯片， 可执行PID 算法，在上电设置好参数后，E5THM 模块就可以自行控制固态继电器的通断，从而控制温度的稳定，波动范围小。
　　（3）压力传感器采用的是PT124 型压力传感器，数据采集工作由V80 系列的8 通道模拟量输入模块E8AD1 完成。
　　（4）壁厚控制由机筒电子尺反馈型坯长度给PLC，然后通过V80 系列的4 通道模拟量输出模块E4DA1 控制执行机构驱动伺服阀完成。
　　（5）操作面板采用触摸屏完成整机的型坯温度、挤出压力、型坯壁厚以及冷却时间等各种工艺参数的设定、修改、画面显示等，采用菜单式程序控制，操作简便可靠，能使设备经常处于良好运行状态，并保证人机安全生产。　　
　　3.2 温度控制系统
　　在挤出吹塑的过程中，需要加热和散热工作在平衡状态，以使挤出熔料温度达到某一动态平衡。因此，挤出过程的温度需要实时测量和控制。图2 所示为挤出吹塑机的温度控制系统框图。
　　挤出机的温度经热电偶采集到热电偶模块E5THM 中，模块内本身内置CPU 芯片，具有5 路热电偶输入和5 路晶体管PWM 输出，可以在模块内完成PID 控制算法，控制精度为±1℃。E5THM 采集到的温度信号与设定温度比较得到偏差信号，如果测量温度大于设定值，则模块按时间周期占空比的PID 算法，通过PWM 脉冲调宽技术控制固态继电器动作，使挤出机加热装置停止加热，反之亦然, 进行冷却控制操作。机筒温度设定和实时温度显示可以通过触摸屏完成。
　　　　
　　3.3压力控制系统
　　挤出压力对于熔料的流变性能来说也是重要的影响因素，如果挤出工艺稳定，加工温度和螺杆速度不变，故黏度是一个常数。根据黏性流体的流动方程式可知，挤出机的挤出量与螺杆转速成正比，而机筒压力成反比。
　　因此，挤出过程的压力很重要，需要进行实时测量，以保障形成型坯的质量，进而保证了制成品的产品质量，压力测量系统如图3 所示。
　　
　　
　　3.4型坯壁厚控制
　　熔料从口模挤出处于黏流态流动一段时间，由于原材料特性、挤出温度和挤出流量随时间变化呈非线性变化，所以型坯在挤出过程中，型坯壁厚发生变化。为使挤出吹塑制品满足壁厚要求，必须采取有效措施控制型坯壁的厚度。
　　　　
　　壁厚控制系统是对模芯缝隙的开合度进行控制的系统，也即位置伺服系统，它由控制器、电液伺服阀、动作执行机构和作为位置反馈的电子尺构成。当机头口模打开时，PLC 读取机筒电子尺反馈的型坯长度，然后根据型坯壁厚曲线，通过高精度模拟量输出模块E4DA2 输出±10V 的电压信号给电液伺服阀，伺服阀直接驱动执行机构控制模芯上下移动，调整口模与芯模的间隙大小来完成口模开度的控制，进而完成型坯壁厚的闭环控制，如图4 所示。此时，壁厚型坯设定采用数字化方式，通过操作面板完成50 点型坯壁厚控制的设定，型坯壁厚曲线的纵坐标显示型坯长度，横坐标显示口模开度。
　　
　　3.5 冷却时间控制
　　在整个吹塑成形的过程中，冷却时间是控制制品的外观质量、性能和生产效率的一个重要的工艺参数。
　　控制适当的冷却时间可防止型坯因弹性回复而引起的形变，使制品外形规整，表面图文清晰，质量优良。但是，如果冷却时间过长，那么就会造成因制品的结晶度增加而降低韧性和透明度，生产周期延长，生产效率降低。如果冷却时间过短，那么所吹制的容器会产生应力而出现孔隙，影响制品质量。因此，在挤出吹塑中需要对冷却时间做较jingque的控制。
　　本系统中，V80 系列PLC 的时间定时器分辨率可达到1 毫秒，可通过触摸屏设定jingque的冷却时间，使有效提高吹塑成形生产效率的同时，保障制品的外观质量和性能。
　　
　　4. 结论
　　本文给出了V80 系列PLC 在挤出吹塑成型系统中的控制方案，重点阐述了PLC 在型坯温度、挤出压力、冷却时间和型坯厚度等方面的控制特点，说明该控制系统完全可以满足当前吹塑成型机对自动化、智能化、高精度和高速度的技术要求。
　　该系统已在华南某家挤出吹塑成型机生产厂家中获得了的应用，经过近一年的使用，系统运行情况良好，有效地提高了型坯温度、挤出压力、冷却时间和型坯壁厚的控制精度，进而提高生产效率和产品质量，具有良好的工程应用和市场推广价值　　一、 前言
　　特种车辆是针对非常规车辆的统称，包括军事、医用、环保、建筑、起重等不同的分类。
　　因特种车辆大多需要有动作机构，这些动作的控制大多采用 PLC 来完成。因特种车辆工作环境差，通常需要这种专用 PLC 能够完成抗高低温、防水、防尘、防盐、冲击、振动等常规 PLC 无法胜任的工作。为此，德维森公司针对特种车辆开发了专用可编程控制器 V80-U。
　　二、 特种车辆专用 PLC V80-U 特点
　　V80-U 的性能指标如下：
　　　　
　　V80-U 系统结构与 V80 标准系统结构一致，技术指标和软件性能也与标准系统一致。V80-U 采用模块化结构，由一个本体单元和多个扩展单元构成，如下图所示。
　　V80-U 是在宽温系列的基础上改进而来，符合国军标 GJB150、GJB151A/152A，实现了高低温运行、储存、抗振、抗冲击、抗电磁干抗等方面的全面提升。
　　2.1 性能改进
　　1、温度范围
　　对 V80 标准型设计进行相应的改进，首先是结构材料的更换，包括 PCB 板材、塑料、开关、端子全部更换成军用级材料，保证在极端恶劣的环境下可靠的工作；然后是电子元器
　　件采更换为军用级的电子元件，包括电容、光耦、继电器在内的一些比较敏感的器件；后是所有内部的接插件，为适应军标宽范围的应用将全部选用镀金的接插件，部分更是改成直接焊接，以减少冲击和温度变化造成的接触不良等。
　　2、抗冲击、抗振动
　　为了能达到军标的要求，我们在各层电路板上灌封了防火导热抗振硅胶。
　　3、防水防尘
　　目前为达到防水防尘的目的，V80-U 采用将 PLC 内置于防水防尘的电控箱内的方式，并且在 V80-U 模块内加灌硅胶。
　　4、抗电磁干抗
　　目前 V80-U 在抗快速脉冲群方面可以抵抗 5KHZ、10KHZ、100KHZ 的快速脉冲群达3000V 之高，其它的如静电、浪涌等方面也达到 IEC61131-2 的标准。
　　5、宽电源范围
　　直流输入范围可达 DC18~36V，交流输入范围可达 AC85~265V。
　　2.2 灌封用电子硅胶特点
　　设计：该产品专门根据电子，电器及其他应用需求设计开发，品质恒定。优良电气特性：该产品是理想的电气及电子产品的绝缘密封材料，即使用於温度及湿度常有变化的场所也能 保有稳定的电气特性。
　　耐热、耐寒特性：该产品使用温度范围广泛，适用於-50℃~250℃。连续使用时从-40℃～180℃，也能保持稳定性能
　　耐候性：该产品具有优越抗紫外线、臭氧、水分、盐雾、霉菌等特性，既使在户外使用三十年也几乎不变质。
　　抗震性：具有弹性机能，吸收振动及激震，保护电气及电子零件、玻璃等易脆物质。
　　化学性能稳定：和一般有机橡胶比较，抗化学物质及油剂特性特别优越。同时，有些产品绝不腐蚀金属
　　灌封：除去低分子量有机矽产品，为电子，电器及一般工业设计的硅胶产品，获得UL、MIL等多种国际认证。
　　2.3 通信接口与协议
　　三个通信接口其中一个 RS232、一个 RS485 和一个 CAN 接口，前面两个接口均可以支持编程和 ModBus 从协议，RS485 还支持Modbus 主协议，可以支持联网通信，CAN 接口用户层协议采用ModBus 的数据链路层。
　　通信接口的选择：
　　1、数字量 IO 通信：数字量 IO 的输出一般是继电器或晶体管输出，会存在抖动和时延的问题，造成误判和误动。同时，数字量 IO 的输入也是经过光耦进入 CPU 的，同样存在抖动和时延的问题。一般大家为了增强数字量 IO 口的抗干扰能力会在输入输出上加上下拉电阻，可以起到一定作用的，但无法从根本上解决，还会造成光耦的提前老化，从而使产品寿命减短。一般该通信方式的通信速度不应超过 10Hz，因为 PLC 的标准 IO 口的滤波时间是 10mS，再加上双方之间的错位与时延应为 30mS 以上，其通信距离应控制在 10m 以内。
　　2、RS232 通信：因为 RS232 是电平通信方式，因此无法抗共模干扰，一般要求 RS232
　　线不要超过 10 米，通信速率一般在 19200 以下才能在现场环境可靠通信。RS232 不适合作长时间高可靠要求的通信。
　　3、RS485 通信：RS485 是差分通信方式，可以有效的抗共模干扰，RS485 是许多种现场总线的物理层，包括 ModBus、ProfiBus 等。RS485 的通信速率为 1200 至 12M 之间，通信距离为 1000m 以内，与通信速率相关，如果波特率为 1.2M 则通信距离要在 300m 以内。
　　4、CAN 通信：CAN 是为汽车内部控制开发的现场总线，目前在其它工控现场也得到了广泛的应用。优点是速度快，可靠性高，但缺点是单帧的通信流量比较低，无效字符占的比例较多。
　　三、 结论
　　V80-U 是专门针对特种车辆开发了专用 PLC，具备以下性能优势：
　　1、 宽温范围
　　运行环境温度为-40℃ ～ 80℃。
　　2、 抗冲击振动
　　模块内灌封了防火导热抗振硅胶。
　　3、 防水防尘
　　PLC 内置于防水防尘的电控箱因此，V80-U 能够完全满足特种车辆对抗高低温、防水、防尘、防盐、冲击、振动等常规 PLC 无法胜任的工作的特殊要求