聚乙烯塑料生產(chǎn)中，擠壓造粒設備的控制系統(tǒng)是保障設備正常運行和產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵。各生產(chǎn)線的設備中大多是采用純硬件搭接的控制系統(tǒng)或配套DCS控制系統(tǒng)。依據(jù)擠壓造粒設備的控制特點，在近期新建國產(chǎn)擠壓造粒設備中，采用PLC控制系統(tǒng)代替了原來由繼電器搭接的陳舊古老的控制系統(tǒng)。改造后的PLC控制系統(tǒng)具有功能強勁、性能穩(wěn)定、易于維護等優(yōu)點。
改造前，由于進料的不穩(wěn)定性及產(chǎn)品牌號改變的經(jīng)常性，手動操作很難使產(chǎn)品達到較理想的水平，且經(jīng)常出現(xiàn)堵料、防爆膜由于壓力過高損壞及其它機械故障等。采用PLC控制系統(tǒng)控制后，改善了設備運行的可靠性及連續(xù)穩(wěn)定性，使產(chǎn)品質(zhì)量達到較高水平。
1 設備工藝特點及控制要求
1.1 設備工藝特點
塑料生產(chǎn)線設備工藝流程主要包括混煉機、喂料機、熔融泵和切粒機4個部分，過程見圖1。
圖1 設備工藝流程
混煉機功能是將不同原料成分進行混合，并塑煉成一種稠狀流體—熔體塑料；喂料機用于吸納從混煉機流出的熔體塑料，并將其均勻地傳送到熔融泵入口進行迅速地升壓擠出。經(jīng)過塑煉處理過的熔體塑料，在高壓下被擠過模板成條絲狀；在切粒機中被均勻地切割，最后形成標準的顆粒產(chǎn)品，通過顆粒水冷卻輸送到后系統(tǒng)工序。擠壓機的自動控制流程如圖2所示。
圖2 擠壓機子自動控制流程
圖中，F(xiàn)T-2425為混煉機入料流量，量程為0～15T/h；
PT-2426為喂料機出口壓力，量程為0～10MPa；
PT-2427為熔融泵出口壓力，量程為0～50MPa。
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1.2 控制要求
1.2.1 主要回路控制
擠壓機主要需要3個控制環(huán)節(jié)：喂料機控制回路、熔融泵控制回路和切粒機控制回路。
(1) 喂料機控制回路。在混煉機的入口設有一電子秤，可檢測入料動態(tài)流量，其變化用于控制喂料機的吃料速度。
(2) 熔融泵控制回路。該回路采用串級控制，即熔融泵工作速度由喂料機的轉速和喂料機的出口壓力共同來控制。其中喂料機的轉速作為輔助控制參數(shù)，喂料機出口壓力的(+,輸出作為主要控制參數(shù)，即通過對熔融泵轉速的調(diào)節(jié)，控制喂料機出口壓力穩(wěn)定在5 MPa。
(3) 切粒機控制回路。該回路也采用串級控制，即切粒機的工作速度由熔融泵的轉速和熔融泵的出口壓力共同來控制。其中熔融泵的轉速作為輔助控制參數(shù)，熔融泵出口壓力的PID輸出作為主要控制參數(shù)，即通過對切粒機轉速的控制調(diào)節(jié)，以保證產(chǎn)品顆粒尺寸均勻，外觀合格。
1.2.2 聯(lián)鎖控制
在設備控制中還需要12套報警聯(lián)鎖控制，主要報警聯(lián)鎖控制有7個。
(1) 喂料機潤滑油壓力報警聯(lián)鎖；
(2) 熔融泵潤滑油壓力報警聯(lián)鎖；
(3) 喂料機、熔融泵和切粒機電機軸承溫度報警聯(lián)鎖；
(4) 熔融泵網(wǎng)前、后爆破膜狀態(tài)聯(lián)鎖；
(5) 切粒機切粒室視窗開關聯(lián)鎖；
(6) 切粒機顆粒水流量低聯(lián)鎖；
(7) 喂料機、熔融泵及切粒機轉速低聯(lián)鎖。
1.2.3 手/自動切換控制
設備啟動時，運行狀態(tài)及工作參數(shù)較復雜，一般需要操作人員進行手動控制，當運行較穩(wěn)定后，才能切換到自動控制系統(tǒng)。所以在喂料機控制回路、熔融泵控制回路和切粒機控制回路的控制必須實現(xiàn)無擾動平穩(wěn)切換。
2 系統(tǒng)構成
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該自動控制系統(tǒng)見圖3，其采用上、下位機的體系結構。
圖3 PLC控制系統(tǒng)結構