工程应用2 基于PLC挤塑机加热控制系统

一、项目目的

1. 了解电线自动化生产线挤塑机加热控制系统； 2. 掌握挤塑机加热控制系统工作原理；

3. 掌握S7-300PLC编程软件平台、STEP7的程序结构和编程方法； 4. 培养学生逻辑思维能力、创新能力、分析问题与解决问题能力 二、硬件系统设计设计

1. 硬件系统组成

硬件系统由编程计算机(上位机)、S7-300PLC控制器(下位机)和电线生产线挤塑机（被控对象）等组成，编程计算机(RS232通讯口)和S7-300PLC控制器(DP通讯接口)之间通讯采用PPI通讯方式。

2. 挤塑机加热控制原理

挤塑机运行生产时，要保持设备在6种状态间变换：加热状态、保温状态、 排料状态、生产状态、待机状态、降温状态。其中加热和降温是过渡环节。在温度达到设定值进入保温状态，在此状态中保持螺筒温度在设定范围，这可以避免非生产情况下长时间高温加热而使聚乙烯塑料烧焦，也可避免温度过低缩短生产线进入生产状态所需的升温时间。排料状态是在生产前后用来观察聚乙烯温度或排出螺筒内废料。在进入生产状态前可以通过排料观察挤塑颜色和状态，调整达到要求条件。在生产后螺筒内会存有剩余的加热好的聚乙烯原料，排料状态能够清空螺堂，保证下次生产的顺利进行。这6个状态的转化关系如图1所示。

图1挤塑机状态转换图

3. 自主定义I/O口地址分配表

分析与挤塑机加热控制相关的生产线设备（挤塑机等），分配输入、输出信号地址。

4. 设计出硬件系统接线 三、PLC控制程序设计 1、挤塑机加热工作原理

系统启动，首先进入加热状态。4段8个RKC温控仪分别采集并按设定控制螺筒内部温度，PLC获得模拟量温度值。当螺筒温度达到设定保温温度，系统停止加热进入保温状态。这时可以根据生产需要设定螺筒温度,系统设定温度高于保温温度系统进入加热状态，达到设定温度后进入待机状态。这时已经为生产准备好了。当 PLC控制的生产标志位为1，系统进入生产状态。牵引电机启动达到设定线速度，收放线电机产生张力力矩，二级冷却运行，测径仪将线径信号反馈到控制环节调节挤塑机转速，火花机风干刻字机开始运行。生产标志位为0，系统保持待机状态，因所用不同塑料耐高温能力有差异，待机时间也有所不同。如果待机结束后，系统没有进入生产或排料状态，则进入降温状态，螺筒内部温度降低，转为保温状态。

5. 程序设计提示

挤塑机加热控制程序的设计主要应弄清挤塑机加热过程中几种状态的转化关系，根据转换关系进行程序间的相互调用，达到程序设计简化、明了的设计目的。

四、预习报告设计要求

1. 实验前，根据控制内容设计出系统的接线图、程序流程图、时序图； 2. 设计出控制程序，并尝试创新出可以将挤塑机加热控制稳定的控制方式。 五、系统调试及问题分析

1. 实验中，先把事先设计好的控制程序输入编程计算机，编译无错误后(只说明编程语法无错误)下载到PLC的CPU中。

2. PLC控制器控制电线生产线挤塑机加热稳定运行，如果控制功能不满足要求，再进行控制程序调试(可在监控状态下)，反复修改控制程序直到满足控制功能为止。

3. 在调试中所遇到的问题，要运用所学的理论知识或实践经验独立解决，逐步提高分析问题及解决问题的能力。 六、设计报告要求

1. 实验结束后，要书写出设计报告，报告中要求有系统接线图、状态时序图、程序流程图、带有功能注释的控制程序等；

2. 报告中必须有调试过程中遇到的问题及解决方法；收获、体会及建议。