机器概述:

在塑料挤出成型设备中，塑料挤出机通常称之为主机，而与其配套的后续设备塑料挤出成型机则称为辅机。塑料挤出机经过100多年的发展，已由原来的单螺杆衍生出双螺杆、多螺杆，甚至无螺杆等多种机型。塑料挤出机(主机)可以与管材、薄膜、捧材、单丝、扁丝、打包带、挤网、板(片)材、异型材、造粒、电缆包覆等各种塑料成型辅机匹配，组成各种塑料挤出成型生产线，生产各种塑料制品。因此，塑料挤出成型机械无论现在或将来，都是塑料加工行业中得到广泛应用的机种之一。

工艺概述：

将塑料原料和其它成分的配料通过喂料口进入主机料斗，落入主机料斗内再经过螺杆的高速旋转，将已破碎好的物料送到螺杆内，经过螺杆内的温度和输送至模型出口。原料在200多度的高温下溶解，熔解的塑料再通过模具时形成所需要的形状（比如面条状），在进料口和出料口之间一般有10个温度区，每个区的温度根据塑料的原料不同设定的温度也不相同，但是在运行过程中都是做温度PID控制（带水冷却系统）。

 

方案概述：

电气控制方案整机采用施耐德全套小型自动化控制方案，主要有控制器TM258LF42DT+触摸屏XBTGT5330+ATV61变频器组成，PLC和主机变频器通过CANOPEN总线实现启停、调速控制和数据的读取，触摸屏和PLC通过somachine协议实现变量的直接对接，10个区的温度和冷却控制通过功能控制块FB_ThermoModule来实现。

 

控制要求

被控对象

主机（ATV61/71变频器） 固态继电器（10个区温度控制）以及冷却电磁阀，喂料电机等。

 

需要实现的功能：

主机变频器通过CANOPEN总线的控制（启动、停止、调速、以及变频器参数的读取）。

10个区的温度调节（PWM形式的输出控制固态继电器进行加热）。

冷却电磁阀的超过设定温度后的周期脉冲控制。

 

系统架构：

PLC和变频器通过CANOPEN总线通讯，及时准确且减少配线。HMI和PLC通过以太网口走somachine协议可以共享PLC中的变量，大大简化了触摸屏编程工作量。

ATV61和M258之间的CANOPEN通讯问题

对于这类控制有如下几种控制方案

1，在somachine V3.0的版本下，选择老版本71，首先勾选显示所有版本，然后选择ATV71 V4.0.0.0，然后点击【添加设备】

通过在程序中调用功能块进行控制。如下图所示

1，I/0控制方式

通过导入ATV61  eds文件到设备库，并通过CANOPEN  I/0映射中的控制字来对变频器进行启停和速度控制，流程和变频器设置如下：

变频器设置：

TV61变频器的参数设置，CANOPEN 地址【AdC0】为2，canopen波特率【bdc0】为250K，

1.6 命令菜单下【组合模式】是【IO模式】，【命令1通道】和【给定1通道】均是canopen。

1.5输入输出设置【2/3线设置】设为【两线制】，【反转】为C201，

1.8 故障管理菜单，【故障复位】为C202

 

 

温度控制（PWM输出）PID

FB_ThermoModule 是带自整定功能的温度PID控制功能块,可以通过添加入库的方式实现。

功能块的CFC语言标示形式和引脚定义等如下

输入参数：
  i_LzsTaskGetInterval: 任务执行周期ms。执行该模块的任务周期。建议100ms或者200ms。不能太小，周期太短输出的pwm周期会很短，影响固继寿命，而且对PID的精度并没有什么显著提高。
  i_xEnable: 功能块使能信号
  i_lrSetPoint: 温度设定值
  i_wTermoCouple:实际温度反馈，该值实际单位为0.1度。
  i_lrManualPWR:手动设置输出值
  i_PIDOutputUplimit: PID 输出的上限 （0～1）。
  i_xErrorReset: 故障复位信号
  iq_iOpMode:模式设定值。0：无模式，1：手动模式 2：自动模式 3：预整定模式 4：精整模式
输出参数
 q_xActive:功能使能信号输出
 q_rValue:实际温度输出
 q_diResult:功能块错误代码
 q_sResultText:功能块错误说明
 q_iModeActive:实际模式输出
 q_ReadyForFineTuning:z精整就绪信号。当自动模式运行一定时间后，系统会输出该信号，提示用户可以进行精整。
 q_rPIDOutput: PID实际输出的模拟量值
 q_xPWM:PID的PWM输出信号
 q_xInWindow:当实际误差值在设定值范围内时输出该信号
 q_xWarning:实际温度超过设定的报警值范围，输出该报警信号
 q_xFault:实际温度超过设定的故障值范围，输出该故障信号
 q_xTuneFailed:预整定失败信号。
iq_stThermoData: 功能块内部数据。如下图：

1.LowFaultLimit:故障下限
    LowWarningLimit:警报下限

        HighWarningLimit: 报警上限
HighFaultLimit:故障上限
Window:误差范围窗口值，实际误差小于该值时，功能块的输出信号q_xInWindow为true。
TempScale_K: 实际输入值的比例因数
TempScale_Main_T0:实际输入温度值的偏移量
TempScale_T0:手动设置的实际输入温度值偏移值，用户不能对其进行输出化赋值。
Read_Temp_Correct:用于表面温度和和核心温度的差值修正。用户不能对其进行输出化赋值。
FirstPreTuniMaxTime:第一次整定时间限制值。如果实际整定时间超过这个值，系统会自动启动第二次整定过程
SecondPreRuneMaxTime:第二次整定时间限制值。如果整定时间超过该值，模块输出q_xTuneFailed.
AutoRuneMaxTime:精整最大时间限制值，如果精整时间超过这个值，模块输出q_xTuneFailed.。
IntelNotMotorola:输入信号的读取方式
PreAutoPercentage:预整定的进度显示.。范围0～100。
SurfaceTemperature：和后面的两个信号一起组成表面温度补偿功能。
SetTemperature:该值设为true，用户读取的表面温度补偿会叠加到实际读取的温度值上
ResetTemperature:取消由上面的参数设置的实际读取温度补偿量
TuneCompleted：精整进度。范围 0~100.

        Kp:实际整定使用的P值。保持变量
Ki：实际整定使用的I值，保持变量

        Kd：实际整定使用的D值，保持变量

 

    使用说明：
    如上模块输入输出接口说明，该模块有4种工作模式，通过输入输出参数iq_iOpMode来设定。

0: no mode, 1:manual mode 2:auto mode 3:Pretruning mode 4:Finetuning mode。

我们在实际使用中，最常用到的是1，2和3。

1>manual mode 手动模式：输出直接反应输入，手动输出值通过i_lrManualPWR来设定。

2>auto mode 自动模式：pid在正常工作时，出于该模式。

3>Pretruning mode 预整定模式：该模式用于最初的PID参数整定。

4>Finetuning mode 精确整定模式：在PID自动运行了一段时间后，根据实际需要进一步整定参数。

首先，在连接好外部加热和反馈信号的后，设定好模块的设定温度，启动模块使能信号，然后设定模式参数为Pretruning mode，模块进入预整定模式，此时PID会输出使温度上升到接近设定值，并且会来回振动多个周期。整个预整定的过程可以通过iq_stThermoData结构里面的变量 TuneCompleted 来查看进度，当该值等于100时，说明预整定完成。这个时候，我们就可以在iq_stThermoData 结构里看到整定得来的PID具体参数值。然后，我们设定模式到auto mode，这个时候，模块进入正常工作模式，利用事先得到的参数进行温度的PID控制。

 

控制效果和总结

通过以上的施耐德全套控制方案和方式做的控制效果令人满意，10多个区的温度PID调节均能够实现+-1度的精度，并且通过CANOPEN总线的方式控制的变频器稳定可靠。

其部分控制程序和触摸屏效果如图所示