可编程计算机控制器及其在塑料挤出机中的应用

       引言

　　塑料挤出机是异型材挤出生产线（如塑钢门窗的生产） 和铝塑复合管生产线上的关键设备。挤出机自加料端至机头分为加料区、熔融区和均化区3 个区。在加料区，固体塑料通过与料筒的磨擦作用而被向前输送并逐渐压实;在熔融区，固体塑料被加热熔融，在液固界面上生成一层熔体膜，当熔体膜厚度超过螺翅与料筒的间隙时，熔体被螺翅刮落，在螺翅前侧形成熔池，后侧形成固体熔床;在均化区，物料在螺杆前进的过程中受到正流、侧流、倒流、漏流4 种运动的搅拌、剪切和压紧作用，得到充分混合、塑化，并在一定压力下连续地通过口模而形成连续体。在挤出机中温度和速度控制是非常重要的。

　　贝加莱公司的工业自动化产品PCC是综合了PLC和工业计算机优点的新一代可编程计算机控制器，具备各种标准的控制功能，硬件采用了能灵活配置的模块化结构，可带电插拨，可靠性高。PCC 支持多任务分时操作系统，提供了8 个分别具有不同循环时间不同优先权的任务等级（task class） 。其中优先权高的任务等级，即高速任务有着较短的执行周期（周期可由用户设定，范围从1ms 到20ms） ，而标准任务的循环时间可从10 ms到5000 ms设定。而且每个任务等级可包含多个具体任务，这些任务中间可以再细分优先权的高低。

　　PCC的多处理器和智能I/ O 技术使其智能性强，智能模块内部有自己的CPU ，其运动模块配以高精度高质量的运动控制算法，温度模块配以具有自学习能力的温度调节算法（PID 和模糊调节技术） 。智能温度PIDxh 软件可以自动计算出不同温控所需要的PID 参数，过程控制的PID 调节可以达到50μs 一个回路。

　　PCC产品使用开放式总线结构，与各种系统通信方便，提供支持CAN BUS 的硬件模块并自带CAN 接口。因此，很容易实现CAN BUS 物理连接，并通过相应的通信程序实现PCC系列产品之间的通信。帧驱动器（frame driver） 是贝加莱公司为实现与第三方设备之间进行通信而设计的软件工具箱。由于Frame Driver 是一个自由通信协议，编写串行接口（如RS - 232 ，RS- 485/ 422 ，TTY等） 的通信协议非常方便。通常的数据通信，用户必须对端口的细节了解很清楚才能通过编程实现对接口各管脚的操作。而帧驱动器将这些操作集中起来，用户不必知道接口的细节就可以通过帧驱动器命令直接传输读写数据。

　　PCC提供了结构化高级语言PL2000 （ 类似C 语言） ，也可使用梯形图（LAD） 、指令表（STL） 编程，且具有强大的数据运算和处理能力。

　　本文介绍PCC在铝塑复合管生产线中对4 台挤出机的控制。

       1 　系统的构成和功能

　　图1 为PCC控制4 台挤出机系统框图。4 台挤出机都是单螺杆挤出机：内管挤出机螺杆主电机为75kW直流电机；内管涂胶挤出机螺杆主电机为55kW直流电机；外管涂胶挤出机螺杆主电机为55kW直流电机；外管挤出机主电机为45kW直流电机。4 台挤出机的螺杆直流电机都是由数字式直流调速系统E590 驱动，它们通过主站处理器模块的IF2 口以RS - 422 与PCC通信。牵引机主电机是三相交流电机，均由Lenze 变频器驱动，它们通过主站接口模块的IF2 口以RS - 485方式与PCC 通信。上位机为贝加莱公司的PROVIT -5000 系列工控机，用于在人机界面上对全线设备集中监控。挤出机的控制选用PCC2005 作为主站， 两台PCC2003 作为从站，包括电源模块PS465 、处理器模块、接口模块、温度输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块。工控机、主站和两个从站通过CAN 现场总线实现实时通信。

                                           

　　图1 　挤出机控制系统框图