在许多应用中,单万博官网手机登陆环温度控制器足以提供加热和冷却的控制。但在某些应用中,包括本文万博官网手机登陆详述的应用程序,需要对许多温度控制回路进行密切协调的控制。在这些情况和其他情况下,基于PLC的温度控制可以是最佳解决方案。

图-1机器图熔喷机器是一种用于制造非织造材料的熔融聚合物挤出机,包括四个主要成分。挤出系统提供稳定的熔融聚合物供应,并将加热的纺丝束将聚合物分配到均匀的片材或腹板中。加热的工艺空气系统用于衰减或拉伸纤维,并且真空系统以非织造纤维网去除处理空气。

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熔喷机器是一种用于制造非织造材料的熔融聚合物挤出机,包括四个主要成分。挤出系统提供稳定的熔融聚合物供应,并将加热的纺丝束将聚合物分配到均匀的片材或腹板中。加热的工艺空气系统用于衰减或拉伸纤维,并且真空系统以非织造纤维网去除处理空气。

Example-of-a-Meltblown-Die-Assembly

在这台机器上,每个36个区域都有一个PT100 RTD温度传感器反馈到该区域的单回路温度控制器。每个控制器的输出切换一对筒式加热器,以保持平均温度在425°F左右。机器的操作人员可以输入36个单独区域温度控制器的偏置设定值,以调整横跨自旋光束长度的温度曲线。

由320 kW电循环加热器加热的工艺空气通过大型空气歧管组件通过低压鼓风机输送。这些组件由0.75“厚的304不锈钢板构成,其使用28 12mm级-8螺栓连接到模具体上。

热膨胀率的变化

如果所有组装的部件以相同的速度膨胀,或者不需要公差到千分之一英寸的间隙,那么金属在受热时的热膨胀通常不是问题。但在这种情况下,有明显不同的热膨胀率的模具体和空气歧管。这导致这两个组件分离到连接组件的螺栓被剪切的程度。

Example-of-a-Meltblown-HMI-Screen

当启动熔喷机时,将固体模体以每分钟2°的速率与盒加热器加热。空气歧管组件仅被预热的工艺空气加热,因此在每分钟的速率下以约1°的速率增加温度。通过两种不同的加热速率,它不需要长时间在模具体和空气歧管组件之间形成显着的温差。

因为固态不锈钢模体比中空空气管更有效地导热,它可以在空气管膨胀之前膨胀1%(或1.4英寸)。有些东西不得不放弃,在这种情况下,通常是将空气歧管组件连接到旋转梁两侧的28个螺栓中的一个或多个。

解决方案是机器操作员不断干预,监控模体和空气歧管的温度,并根据需要调整36个独立控制器上的温度设定点。需要一个更好的解决方案,用自动控制取代操作员的持续关注。

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PLC的电源

在分析和过程试验之后,确定该系统可以在未剪切螺栓的情况下处理模具体和空气歧管之间的约50°F的最大温差。保持最大温差的一种可能的解决方案是在空气歧管组件上安装加热器和附加控制。然而,由于其复杂的形状和空间限制,该解决方案是成本令人望而却的。更好的解决方案是PLC和人机界面(HMI)形式的改进的自动化系统。从历史上看,PLC用于离散控制应用,但今天的强大PLC具有很大扩展的能力,特别是在模拟监控和闭环控制万博官网手机登陆领域。这些功能以紧凑型和低成本的控制器提供,具有易用性和高度的连接。在熔喷机上,消除了各个单环控制器,并将36个RTD区温度传感器连接到PLC的各个模拟输入。此外,加入温度传感器以监测进入空气歧管的预加热工艺空气的进入温度。使用PLC的内部数学函数,平均36个模具区域温度并与空气歧管中的进入的空气温度进行比较。基于测量的温差,PLC自动斜坡模具体区域的设定点,以单独控制每个区域的墨盒加热器。 Specifically, the PLC determines the correct setpoint for each of 36 PID control loops. Each loop reads an RTD input as the process variable, and uses the internally derived setpoint to modulate a control variable analog output to control the heaters.

这种基于plc的控制解决方案允许机器自动加热的速率,与不同组件的热膨胀兼容。解决了螺栓剪切问题,消除了操作员不断干预的需要。

此外,PLC中的预编程偏置设定值温度曲线现在可以根据需要自动使用,消除了机器操作员在单个单环控制器中输入单独的偏置设定值的需要。

除了改进的控制功能之外,PLC还持续向HMI持续向HMI提供和趋向于过程变量,包括任何偏置的设定值,以及环路输出控制变量。也可以在HMI中查看全局或每个循环的报警点和条件。触摸屏HMI输入允许根据不同条件(如聚合物类型)进行变化。

在使用基于PLC的控制之前,需要恒定的操作员干预,以便在损坏和手动跟踪各种过程条件下提供保障措施。通过引入基于PLC的控制,已经消除了由于热膨胀率而导致的可能的机器损坏,并且通过跟踪和趋势数据提供的有价值的见解,这些数据不易从单环控制器上获得。

对于具有不同加热或冷却型材的复杂温度控制应用,基于plc的控制提万博官网手机登陆供了一个通用的、强大的和具有成本效益的解决方案。当与触摸屏HMI配合使用时,可以查看和分析额外的工艺数据,并通过触摸屏进行调整,以提高操作效率。

蒂姆•哈
自动化程度
过程仪表设备
产品工程师

最初发布于2011年6月1日