一：引言

    在塑料制品的品种和数量迅速发展的，人们对挤出成型制品几何精度和内在性能均匀性的要求越来越高。tigao挤出制品的几何精度的主要途径是通过机械，工艺和先进的控制手段，克服挤出过程的各种波动。实现精密挤出成型，一方面可以满足一些对集合尺寸和形状以及成型工艺条件有严格要求的制品成型要求，同时也是实现高速挤出成型的基础。
    精密挤出成型可以免去后续加工手段，更好地满足制品应用的需求，同时达到降低材料成本，tigao制品质量的目的。这一技术已经广泛应用于化纤、薄膜、型材、管材、板材、线缆、复合挤出、造粒等生产线。

二：系统原理与方案设计

    塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由触摸屏，PLC 和变频器，传感器等组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、liuliang；实现对整个机组的控制或自动控制。系统硬件结构如图一所示，具体如下：
    1、 电源进线 3 相四线 380V、熔体泵电机 3 相 0-380V；
    2、泵体加热器单相 0-220V；
    3、进、出口压力检测信号 0-10V或4-20mA ;
    4、泵前、泵体、泵后温度检测信号 采用热电偶温度传感器；
    5、泵前、泵后加热器单相 220V。
    6、挤出机控制信号是 0-10V。挤出机变频器控制信号为0-10V。
    7、电机动力线按照说明书连接，开机前必须检查电机绝缘，校正电机的正
反转。

    该系统的温度和压力都采用PID 闭环调节，PID 调解时，比例调节反映系统偏差的大小，只要有偏差存在，比例调解就会产生控制作用，以减少偏差。微分调节根据偏差的变化趋势来产生控制作用，它可以改善系统的动态响应速度。积分调节根据偏差积分的变化来产生控制作用，对系统的控制有滞后的作用，可以消除静态的误差。增大积分时间常数可tigao静态精度，但积分作用太强，特别是在系统偏差较大时会使系统超调量较大，甚至引起振荡。
    图2 中，Tm 为机筒或机头某一段的设定温度，+△T1，+△T2,为、第二温度区间值。热电偶测得温度用T 表示，控制策略如下：
    (1) 当T＜Tm-△T2 时，为了tigao加热速度，加热器采用全功率加热。
    (2) 当Tm-△T2＜T＜Tm-△T1 时，采用PID 控制
    (3) 当Tm-△T1＜T＜Tm+△T1 时，采用自适应PID 控制。

    三：weinview 人机画面设计

    本系统采用weinview MT8100I 人机，该人机采用400Mhz RISC CPU,高品质宽屏设计，采用LED 背光模组，内置电源隔离保护器，保证了在复杂环境下的稳定性；即拔即插的USB2.0接口和PC 的MiniUSB 下载线提供高速下载和数据存储，事件记录和数据存储空间高达48MB.
    1：触摸屏画面设计要求
    主画面需要显示当前的入口和出口压力，各分区温度值和电流，转速，liuliang等，如下图所示

    可以按照工艺要求，及时修正入口和出口压力参数，画面如下图所示

    各区温度值可以实时显示和调整当前需要温度值

    由于各区温度和入口出口两处压力都是由PID 闭环调节调整，所以需要自由设定PID 各项参数，如下图所示

     因为在不同的工艺条件下，需要的压力是不相同的，所以压力上限制也需要随着不同的工艺要求做出适当的调整，画面如下图所示

四：数据保存与事件登录

    数据保存采用周期式采样，也可以采用触发式采样数据保存，数据来源是PLC内的VW 存储区，如下图所示

    事件登录元件的使用，可以及时查看报警信息的显示，设置如下所示

五：结束语：

    本系统采用weinview MT8100I 触摸屏和PLC 的控制系统在塑料行业挤出机上的应用，该系统采用PID 闭环调节控制熔体泵，螺杆的运转和各区温度的控制，通过调整PID 的参数实现jingque的控制效果。并且可以保存整个工艺过程中的压力变化趋势，和查阅历史报警信息。该系统实现了更节能，更jingque，更稳定，更方便的操作控制要求，大大改善了以往的传统控制模式

1  引言
         南阳中光学机电装备有限公司真空技术公司产品涉及光学镀膜、激光薄膜、金属薄膜、树脂镀膜等多个领域。自主研发的omc-200b光学膜厚控制仪、ebg系列电子枪等镀膜设备的核心部件，已经赶超世界先进水平。自动镀膜属于半导体行业的实际情况，当时客户对控制系统提出了以下几点要求：系统要稳定可靠，可长时间无人值守自动运行。可以保存多组配方，并能按预先设定的配方自动镀膜。工艺参数实时可调。数据参数可以保留。要为以后的组网余留通讯接口。

2  镀膜自动化系统
2.1 系统分析
         根据客户提出的控制要求，系统要能够手动自动灵活控制。因此我们选用了稳定可靠的hitech触摸屏人机界面，该人机界面不但能保存大量的工作数据，而且可用cf卡的方式供用户保存工艺及膜系数据，也可以将镀膜数据在电脑上修改后经由cf卡传回触摸屏，这样管理数据非常方便。另外，由于hitech人机提供了强大的宏指令，而且宏指令的编辑非常简单易学，所以通过宏指令使人机来和晶体膜厚监控仪通讯很容易。触摸屏接收到监控仪上的数据后，通过宏指令进行算术运算，然后进行逻辑判断，再发信号给plc，来控制设备的自动运行。经过上述分析，提出控制方案如图1所示。

图1  控制系统框图

2.2 电气结构和配置设计
         (1) 数值量输入输出，实现现场信号的采集和按工艺要求做逻辑控制输出。
         (2) 利用屏的双串口双驱功能和plc，晶体控制仪器同时通讯。用通讯方式实现仪器的命令控制，省去很多硬接线麻烦，简化了控制系统结构。各工艺参数设定，实时数据显示，报警提示等都可以在人机上直接操作，真正体现了人际交互功能。
2.3 触摸屏tisheng镀膜机能力
         镀膜机自动化水平的高低也是衡量其现代化水平的重要标志。tigao自动化水平，不仅可以减轻操作人员的劳动强度和看管负担，还可减少镀膜机的人为故障、tigao机器的运转率及产品的质量。采用工艺参数的在线调整：如在镀膜机正常运转时，若基片的某项质量指标出现问题，可直接通过hmi进行工艺参数调整。一旦故障产生，显示机器出故障的位置，以便现场人员维护，十分人性化。
2.4 工艺参数画面及宏指令设计案例

图2  工艺参数画面宏指令

图3  基于宏指令通讯的工艺参数画面

         所用部分宏指令截图参见图2。此系统可实现客户要求，并保存当前的实际膜系要求信息到晶体膜厚控制器中的工艺及材料参数中。下一步，用户要求也可以根据自己膜系软件计算的结果，通过cf卡直接读取到触摸屏上，也可以把工艺参数和材料参数保存到cf卡中，方便用户把数据保存，供人们在计算机上查询。

3  结束语
         真空镀膜系统中hitech触摸屏使得大量的数据存储功能，供客户存储3个月的数据。方便的宏指令功能，可通过串口模式把存储的数据传送到控制仪器上(plc和晶体末后监控仪)。6万4千色的真彩显示，可方便的组态丰富的画面。余留有串口和以太网接口，为以后的系统扩充留下空间。cf卡的数据存储提供了极大的便利。系统在北方夜视昆明有限公司已经稳定的运行了半年的时间，得到客户高度评价

0、引言

PLC具有结构简单、通用性好、编程方便、柔性好、可靠性高等优点，已成为工业控制的标准设备，应用于工业自动控制中Ⅲ。然而，PLC控制系统的开发设计、验证和调试，还需要仰仗实物模型进行模拟试验，这种方法效率低、成本高、不安全。同时，PLC控制系统还需要许多的输入、输出点来支持，这也是一般实物模型或模拟软件所不能达到的。如果要想达到仿真的目的，可以利用在工业控制中经常使用的人机界面，它的特点是可以随心所欲地设计各种用来模拟静止的、运动的输入、输出设备；可以画出所想要的场景；并且它还提供寄存器、可编子程序集、定时器、计数器等供用户使用。所以，开发人员借助于人机界面能方便、快捷地为PLC控制系统建立一个仿真模型，以验证、调试所开发的程序。

1、PLC的仿真实现

PLC是PLC控制系统的核心，所以实现PLC仿真是实现整个系统仿真的关键。而实现PLC仿真的实质，是使某种设备能模仿PLC控制系统中除PLC以外的所有输入、输出设备，而且这些设备能根据用户程序（如梯形图程序）运行起来。

为了实现以上要求，选用了人机界面作为模拟设备。它有丰富的输入、输出指示器，经设计可以用来模拟现场的各种设备，并即时显示设备的运行状态；它模拟的主令控制器件可以直接在触摸屏上操作；它还具有庞大的内部寄存器和功能强大的巨集指令应用方式，使人机界面得以经由内部巨集指令功能执行数值运算、逻辑判断、流程控制、数值传送、数值转换、计时器、计数器等，还可以模拟更智能化的控制设备的需求；另外，它的运行方式与PLC相类似，采用循环扫描方式；更为重要的是，PLC和人机界面之间的寄存器数据可以直接读取，如图1的变量栏。这样就很好地解决了用户程序的输入和识别问题，也就实现了对PLC的仿真。

2、对外部设备的仿真实现

外部设备可以分成三类：一类是主令器，如按钮、开关等；一类是执行件，如各种指示灯、气缸、电动机、电磁铁等；还有一类是传感器，如各种行程开关、接近开关等。

2.1 主令器的仿真实现

主令器形式多样，如交替型、保持型、复位型、数值输入型按钮等。人机界面实现起来较为方便，只需用人机界面的编辑软件画出按钮，如图2，然后在按钮属性中确认是何种类型按钮即可，如图1的功能栏。在仿真时，只要直接对其屏幕按压，来操作按钮。

图1 元件属性图 图2按钮图

2.2 执行件的仿真实现

执行件在真实系统中也是多种多样的，为了便于仿真，把它们分成开合件和往复件两类。开合件是指行程短、速度快、非此即彼的执行件，如指示灯的亮与不亮，电动机运转与不运转；而把相对行程长、速度慢、在行程～9 n——I停留的执行件归并为往复件，如气缸、丝杠等。下面以开合件指示灯为例，说明实现执行件仿真的方法。在仿真界面上，画一个如图3的指示灯，在如图4的指示灯属性中将变量的读取改写为PLC地址，直接受PLC的控制。

2.3 传感器的仿真实现

和执行件相对应，传感器也分成开合传感器和往复传感器两类。开合传感器用来判断开合件的开合状态；往复传感器用来检测往复件是否处在某一位置。这里，以一开合传感器为例，说明传感器仿真的方法。

图3 指示灯图 图4 指示灯属性框图

如图5所示是一个由步进电动机驱动的滚珠丝杠传动控制系统，丝杠两端是光电式位置行程开关，要求运动平台既可手动控制也可自动控制。在自动控制方式下，启动后运行平台先向甲地运行，到达甲地后自动返回乙地，如此循环。在手动控制方式下，可在甲地或乙地启动到达目的地停车，必须手动再次启动，方可继续运行，并可实现紧急停车控制脚。

模拟X6、X7光电开关可以用人机界面编辑软件，编制一个子程序如图6，能根据执行件的代码在执行状态变量中读取被测执行件的状态（数据）。当到达预定位置（预定数值），输出结果给PLC的输入端子和传感器的指示灯。

图5 一维位置控制示意图 图6 子程序

3、外部设备之间关系的处理

对于PLC控制系统中的某设备来说，它的运动不仅仅取决于PLC的指令，还取决于它和其它设备之间的关系。比如说，PLC中指令驱动一气缸，由气缸推动对象A，再由A推动对象B。那么，要使对象B运动，不仅要求直接受PLC控制的气缸有相对运动，而且还要求对象A要在适当位置。这就是所谓的外部逻辑关系。这些关系可能是由外围电气、气动液压回路、机械结构所构成，有时比较复杂。但人机界面编辑软件内部具有丰富巨集指令，可以模拟各种外部逻辑关系，用户还可根据自己的要求编制若干个子程序来反映它们复杂的逻辑关系，这样能比较准确的替代外部设备之间的逻辑关系，以达到模拟效果。

4、仿真系统的总体框架

图7是整个仿真系统的总体框架，其工作过程是：

图7 仿真系统的总体框图

（1） 由传感器运算模块来读取执行件状态变量，经处理后把检测结果存入代表虚拟PLC输入端子的PLC状态变量；
（2）用户的梯形图程序根据PLC状态变量和主令器控件的状态进行处理，并把终结果输给执行件运算模块；
（3）执行件运算模块根据输入指令来驱动执行件动作，并根据执行件的状态刷新执行件状态变量；
（4）有些执行件要根据其它执行件的状态，经外部逻辑关系处理后，再由执行件运算模块来驱动执行件。对于执行件和传感器运算模块都有手动输入的功能，这是为人为设置故障准备的。

图8是根据仿真系统的总体框图编制的人机界面程序的流程图。仿真程序的总体结构采用了扫描的工作方式，这符合真实PLC的工作特点。

图8 框图程序的运行过程

5、应用实例

应用本文所介绍的PLC控制系统仿真平台，为一维位置控制建立了仿真模型如图5。使用了PLC的输入、输出点l4个，程序总长196句。为该系统在人机界面上建立的仿真模型编写了2个子程序。该系统虽不算太复杂，但各种环节都已俱全（如主令器、执行件和传感器等），能反映出仿真一般控制系统的基本规律。另外，利用人机界面的编辑软件还可以对仿真模型进行多次离线、在线模拟，能检验该系统设计的正确性和可靠性。