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一、注塑机介绍
注塑成型是将材料热融化后喷射注入到模具内，经由冷却与塑化后得到成形品的方法,而注塑机就是完成这个过程的设备。注塑机集机、电、液于一体的典型系统，因具有一次能够成型复杂制品、后加工量少、加工的塑料种类多等特点，自问世以来，发展极为迅速，目前已成为塑料成型加工的主要设备。
1．注塑成型工艺
注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，螺杆在物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程，螺杆在注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。
工艺流程图：
注塑机结构图：
2．注塑机控制特点
2.1合模
合模过程可分为三段，先是低压高速，等模具接近闭合时转换成低压高速，完全闭合后以高压锁模。
2.2注射
注射过程分为两个阶段，阶段是把熔融物料高速的注射入模具中的阶段,此时的压力称为注射压力，第二个阶段是材料充满模具后所加的压力称为保压压力。
注射压力过低会引起充填量不足的情况。压力过高可使制件的密度增大,收缩率减小，但过高的话则会使制件产品毛边或发生较大的残留应力，有时还会使制件脱模困难。在调试产品的时候,应从低压开始并逐渐地tigao，以确定合适的一次注射压力。
保压压力是在物料充满模腔后至冷却固化后作用于物料上压力，在保压压力作用的整个时间称为保压时间。它的作用是在防止毛边的发生和过度充填的基础上把伴随着冷却固化中因收缩引起的体积减小的部分从喷嘴用融融料过行不断地补充，以防止制件因收缩而产生的缩痕(缩水)。其它压力设定一般比一次压力低。
2.3背压压力
在进入下一次注射前螺杆将通过旋转把熔融物料输送到料筒的前部加以储备，此时螺杆一边旋转一边将料输送到料筒前部的熔融物产生的反压力而后退。为了调整和控制螺杆后退的方式，可在螺杆上加上一定的和熔融物料的压力，这就是背压。螺杆背压可以tigao材料的熔融的效果，也可以保证使熔融物料在螺杆前部的完全充满，以tigao注射计量的正确性。但背压过高，将引起物料处理能力的下降，还将使物料因摩擦热增加而引起温度上升。背压过低会引起注射量的计量不准。
2.4料筒温度
对料筒的温度设定时，一般是使之保持一定的温度梯度，即从后部至前部的射嘴应设定使其温度逐步增高。在送料段所设定的温度主要是对物料进行预备加热，压缩段的温度应高于材料的溶点，寻找和考察其物料的佳温度可进行2-3℃范围的小幅度调节。
2.5模具温度
模具温度低，模腔内的物料冷却快，tigao了成型作效率。但模温过低容易引起制件品质问题，如流痕、缩水、熔合线等。
模具温度高，由于冷却慢可以使结晶度变大，有利于tigao和改善其制件的尺寸精密度和机械物性等。
2.6注射速度
注射速度可以为温度压力以外的调机手段，它能对物料粘度进行控制和调节。通过注射速度的控制和调整，可以防止和改善制件外观，如：毛边、喷射痕、银纹或焦痕等各种不良现象。
二、控制方案
注塑机的控制内容主要有机筒温度、模具温度、注射压力、注射速度、保压压力、背压压力和位置控制等。在控制装置上，采用小型可编程逻辑控制器PLC组成注塑机的控制系统，来实现包括位置控制、速度控制、压力控制、温度控制、故障控制和实时显示等注塑全过程的多种控制，可大大tigao塑料制品的质量，有利于tigao经济效益。
温度控制采用TrustPLC® CTS7-200系列PLC的EM231PID温控模块。该模块专门为温度控制应用量身订制的，内置PID温控算法，用户无需编程即可实现复杂的闭环温度控制，减轻了CPU的运算负担，控制速度更快，效果更出色。该模块使用特别方便，只需将设定温度和初始PID参数送给模块，模块便可自行进行PID控制并与CPU进行实时数据交换。
压力liuliang控制采用闭环系统，根据压力和liuliang反馈信号来分别控制比例压力阀和比例liuliang阀动作。在液压系统中，采用比例liuliang阀和比例压力阀，对工业环境要求不高，油路不公更广泛地适应注塑制品加工的工艺条件，促进注塑制品质量的tigao，能利用系统调整工序中所需的压力和liuliang，节省了功率消耗。
位置控制采用电子尺和行程开关结合的方式。电子尺信号通过CTS7-200系列高速高精度模拟量输入模块231-7HC22采集。231-7HC22模块是针对电子尺推出的产品，其精度高达16位，单通道转换时间小于200us，模块本身提供1路10VDC电源输出。
三、CTS7200系列产品的应用实例
某精密机械有限公司是一家制造PET注塑系统的公司，其产品广泛应用于如海口椰树、中富集团、健力宝集团、乐百氏、四川全兴、汾煌等制造企业。下面介绍一下其HYP系列注塑机的控制系统。
控制系统结构
控制系统结构如图所示，包括三套PLC。套PLC主要用于实现位置控制、速度控制、压力控制，另两套PLC主要用于实现温度控制。CPU采用西门子SIMATICS7-200系列的CPU226和CPU224，扩展模块采用TrustPLC® CTS7-200系列扩展模块，方案用小型机的投资实现了中型机的控制规模，性价比极高。
人机界面采用西门子的OP270，与三套PLC组成MPI网络。大屏幕彩色液晶显示方便地实现对整个系统进行监视及操纵，且美观大方、操作方便。功能完善的射胶及塑化控制，可选择实现射胶速度、保压、背压以及螺杆速度的自适应闭环控制。的品质统计管理系统，自动监控生产过程中的各种重要数据，方便用户进行质量管理。
1 引言
我国拥有300万平方公里的海域、近二万多公里长的海岸线以及众多岛屿，是一个海洋大国。沿海各省不仅是我国经济发达地区，在近海蕴藏着丰富的石油和天然气资源，对通讯的需求日益增加;原来铺设的海底通信电缆，由于电缆通信容量小，抗干扰性差，老化现象严重，在大多数情况下必须使用海底光缆才能彻底解决岛屿的通信问题。早在1986年，我单位就生产出国内条海底光缆。此后，海缆的结构不断变化，设备制造工艺也在不断的更新。我单位研制的海底光缆生产线也采用了不少国内外先进技术，其中PC和西门子S7系列PLC在海底光缆护套生产线电气主控系统上的应用就是一个主要方面。
2 海底光缆护套生产线
海底光缆护套生产线主要用途是海底光缆用光纤松套不锈钢管护套的大长度生产，该生产线主要有Φ2500地轨龙门行走式主动放线架、主动放线张力控制装置、SJ30卧式挤出机(挤热熔胶)、SJ90挤出机、2m移动冷水冷却水槽及水箱、8m热水冷却水槽及水箱、12m温水冷却水槽及水箱、30m冷水冷却水槽、吹干装置、履带式牵引机、火花试验机、测径仪、收线张力同步器、Φ3150地轨龙门行走式收排线架和相应的电气控制系统等组成(如图1所示)。整条生产线的长度为83m。
3生产线电气控制系统结构
海底光缆护套生产线电气控制系统是一个较大的控制系统，整个系统主要控制对象为:地轨龙门的放线，SJ30的加热和护套挤出，SJ90的加热和外护套挤出，牵引同步，地轨龙门的收排线，水槽温度的控制，张力的控制，外径的控制等。系统控制点数的分类情况与统计见表1。
由于控制点数多，生产线较长，加之采用占地面积较小、承重能力较高的地轨龙门行走式主动收放线架，如果采用单PLC控制系统，不仅系统复杂，不适应于生产线的易安装、易维护和低故障率的要求，可靠性不能保证。我们经过综合分析，决定采用了分布式的PROFIBUS-DP现场总线网。
PROFIBUS是近年来国际上为流行的现场总线，也是目前数据传输率快的一种现场总线(传输率可达12M波特)，它以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持，已成为重要的现场总线标准，在很多领域内有广泛地应用。正是基于PROFIBUS现场总线技术上的成熟和开放性，以及在实际应用后的经济效果，我们在海底光缆护套生产线控制系统中选用了MPI+DP的总线控制方式。
如图2所示，整个控制系统由1台上位机、1台Profibus-DP主站和2台Profibus-DP从站及其他控制设备组成。我们之在生产线中选择使用西门子公司的S7系列PLC，是因为它具有高速、多功能、系统化、网络化、结构简单、安装方便、系统组织灵活、可靠性高、维护方便等特点。PLC的每一个I/O出现故障时，只需要调换有故障的模块，而不需长时间的停产进行设备维修，特别适合于我们当前竞争日益激烈的光缆市场。网络化和通讯强化通讯能力也是该PLC的一个重要特点。
3.1PROFIBUS
Profibus-DP主站采用SIMATICS7-300的系列模块，作为控制中心的CPU采用西门子公司新推出的CPU313C-2DP，它具有强大的数据处理能力，不仅集成了MPI通讯口，集成了Profibus-DP现场总线接口，还可插入MMC存储卡，可以有效的防止以前由于使用电池保存程序而造成的PLC程序易丢失的问题;还集成了16点的数字量输入和16点的数字量输出，具有较高的性价比。主站还配有两块SM334和一块SM321，可进行除放线和收线从站控制部件外的生产线其它部分的直接控制。
Profibus-DP从站处于经济方面考虑采用SIMATICS7-200的系列模块。CPU采用cpu224，EMM277从站模块经过I/O总线连接到CPU224中，Profibus网络经过EMM277的DP通讯口，从而将S7-224CPU连接到Profibus--DP网络中。作为DP从站，EMM277可从主站接受和发送数据，从而完成从站CPU224与主站CPU313C-2DP的数据交换。通过PROFIBUS-DP网络可使操作人员方便的、实时的掌握生产线运行状况。
在设备安装过程中，我们用Profibus网络总线连接器和Profibus电缆将3个CPU连接起来，再利用编程工具STEP7对S7-300进行硬件组态，建立一个PROFIBUS-DP网络。为将EMM277作为一个DP从站适用，用户必须通过EMM277模块上的旋转开关设定与主站组态中地址相匹配的DP端口地址。
PLC程序采用S7-300的配套编程工具STEP7完成硬件组态、参数设置、PLC程序编制，编译完成后下载到CPU313C-2DP中。用户程序由组织块(OB)、功能块(FB、FC)和数据块(DB)构成。其中，OB用于控制程序的运行，FB、FC是用户子程序，DB是用户定义的用于存储取数据的存取区，本系统中它是上位机监控软件与PLC程序的数据接口。
当组态DP主站时，需要定义CPU224变量V存储器内的字节位置，从这个位置开始作为输出数据缓冲区。也要定义I/O配置，他是写入到CPU224的输出数据总量和从CPU224返回的输入数据总量。在从站与主站正常进行数据交换模式时，主站将输出数据写入到EMM277模块。EMM277响应新的CPU224的输入数据，不断更新，以便向主站CPU313C-2DP提供新的输入数据。EMM277将输出数据传送给CPU224，从主站来的输出数据放在输出缓冲区。
在编程S7-200程序时，在编程时也要注意从主站来的数据必须经过传送指令，从输出缓冲区转移到其它数据区，类似的，传送到主站的数据也必须通过传送指令从各种数据区传送到输入缓冲区，进而发送到主站中。
这样在程序运行时，主站CPU313C-2DP根据存储卡存储的程序和从站PLC一样，分别通过相应的数字量和模拟量输入、输出模块采集生产线各种运行状态，控制硬件设备，并读取总线上的所有I/O模块的状态字，实现在现场总线上的数据采集和控制信号的输出，并实现一些简单的诸如张力控制等控制算法。现场的PLC把分散的数据集中到DP主站，并通过MPI通讯送到上位机，从而实现PC的直接控制生产线的运行。
3.2上位工业计算机
我们的工业计算机选用台湾研华公司的IPC-610作为上位机，因为它们在国内工业控制市场上占有较大的份额，可靠性也较高。通过MPI通讯卡CP5611使工控机与DP主站进行MPI通讯，从而实现工业PC机与DP总线的硬件连接。并可通过RS232C与生产线的外径测量仪等智能仪表进行串口通讯，从而实现生产线其它控制数据的采集。
我们在上位机采用的组态王是一个具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件，使我们可根据实际生产需要任意组态，快速生成应用软件，并可方便的的实现监控软件的实时数据更新、历史曲线和实时曲线显示、报警、数据存储、查询等功能，大大缩短了监控软件的开发周期，tigao了软件运行的可靠性、维护性、延续性和可扩充性。
对于本系统的PROFIBUS网络，我们定义了I/O变量后，组态软件通过MPI驱动程序软件接口获取DP主站相应的数据，我们可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、趋势分析、数据记录和报警显示，这样就可以实现工业流程画面上动态地显示现场各过程硬件的运行状态，数据也可以按相应的顺序写回现场过程硬件，执行控制操作，实现生产线的人工控制功能。
在监控软件画面中，点击相应设备按钮就可对该设备进行单独控制;还可显示生产线各部件的当前运行状态，如当前电机速度以及一些故障信息等。对系统实时采集的数据进行判断，发出报警信号，并按技术要求进行处理并自动进行相应的设备控制，如对故障信号的解锁及其恢复等，还可利用软件的DDE功能实现报表打印功能以及实时数据和历史趋势曲线显示等功能。
4结束语
在海底光缆护套生产线控制系统中，我们通过应用Profibus-DP现场总线取得了很好地运行效果。Profibus-DP总线不仅满足了生产线的各项功能要求，并且使用合理。由于通讯方式的实现，省去大量的电缆、桥架等安装物资，可减少设备生产成本;总线控制方式，维护简单，维护量小。在本控制系统的设计、安装和调试过程中，Profibus-DP的应用无疑是正确的，我们的经验是在现场安装过程中仍要注意对现场各类干扰因素的防范以及现场的接地系统对总线通讯的影响。
海缆的生产是一项性很强的技术工作，需要有专门的各种生产线来实现生产。通过本次Profibus-DP现场总线在海底光缆护套生产线上的应用，随着将数字信号和模拟信号混合的系统改造为全数字信号系统的发展，Profibus-DP会在光纤光缆生产线中得到越来越广泛的应用。
1引言
随着火力发电厂单机容量的不断增大，系统越来越复杂性，出于机组安全性和使用寿命的考虑，对水汽品质的要求越来越严。实现化学水处理设备的自动化，是当今电厂化学技术发展的必然趋势。
火电厂水处理监控系统随着自动化控制技术的发展而发展。目前，火电厂水处理系统的控制手段各异。大致可分为:(1)手动操作，机械劳动强度大，已逐步淘汰;(2)有继电器触点控制系统，接线复杂，维护工作重大;(3)以计算机为基础的专用工业计算机-PC程序控制。这一技术目前在火电厂中应用量为广泛，基本上能满足生产需要，也是当今乃至今后研究发展的方向。
水处理系统的控制朝着高程度、高可靠性、智能化和无人值班方向发展，目前在生产现场运用得比较好的为数不多。电厂大多采用步序操作方式，少数好一点的采用半自动方式，是不得已而为之，其直接后果是造成部分控制功能闲置、人力资源的浪费和水质合格率不高。
为了解决这个问题，本文提出一种对原有水处理系统进行改造的方案，将PLC控制与现场总线技术相结合，全面tigao了该系统的自动化程度，使更有效更可靠更安全的运行。
2补给水处理系统的工艺流程
天然水经过混凝沉淀处理后，已经将其中大部份悬浮物除掉，从外观上看也常常是透明的，但实际上水中免不了残留少量细小的悬浮颗粒，还需对其进行处理，否则，当进行离子交换处理时，会污染交换剂，影响出水水质。
水经混凝和过滤处理后，可除去其中的悬浮物和胶态物质，但硬度并没有改变，且碱度一般仍然较高，在水的预处理中采用了沉淀软化，水中残留的硬度和含盐量仍无法达到锅炉补给水的要求，还必须作的软化、除盐处理。阴、阳离子交换除盐是常用的处理方法，工艺流程图如图1所示。
3 化学水处理程控系统的软件实现
汉川电厂补给水处理控制系统由下位机和上位机构成两级集散控制系统(DCS)。现场的数据采集、预处理、过程控制及向上位机传送数据等任务由下位机完成，上位机负责全系统的控制、管理和信息综合。
基本方案采用3台西门子公司的SIMATICS7-300可编程序控制器控制现场设备，依次为过滤器单元及泵、化学仪表等数据;一级除盐单元;混床单元。改造方案见图2。
操作站选用1台研华工控机，软件开发平台选用亚控公司的组态王6.02。组态王是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能的完整工业自动化软件，具有很高的可靠性，是目前中国市场应用多的组态软件。
该方案配置体现了分散控制系统的优点。即控制功能分散、操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散、操作管理集中便于集中管理，方案配置还具有冗余特性。
PROFIBUS总线是当今国际上比较流行的一种现场总线，具有很好的灵活性和可靠性，在性能价格比上也有很大的优势。PROFIBUS-DP具有快速、即插即用、效率高、成本低等特性更适合本系统要求，选择了PROFIBUS-DP方案作为现场通信方式。PROFIBUS现场总线将工业设备(传感器、开关、可编程控制器等)通过标准接口连接到工业控制网络上，从而减少了繁琐的硬接线，现场总线改善了设备间和通信以及tigao了系统的精度及实时性，提供了相当重要的设备级诊断功能。
3.1下位机控制程序设计
将控制系统分为四个大的功能块:整体投运、设备切换、清洗再生和整体停运。
(1)除盐水箱水位控制在5~10m，当水位低于5m时，自动按流程顺序投运一套制水设备(包括一台清水泵、两台过滤器、一套一级除盐设备和一台混床);当水位低于3m时，自动投运另一套制水设备。当水位高于10m时，进入设备的整体停运，将所有设备按严格的操作顺序停运后，一级除盐设备进行再生。
(2)运行中机械过滤器达到规定过滤时间要切换到下一台备用机械过滤器。一级除盐的切换为阳床出水Na+>10PPb或阴床出水电导>5us/cm、SiO2>100PPb中的任何一个。混床的切换条件为出水导电度大于0.2qus/cm或SiO2>100PPb。
(3) 一级除盐运行20个周期后要进行大反洗再生，设计为全自动步序进行。
(4) 混床再生过程间隔时间长，故设计为半自动步序进行。
机械过滤器设备采用并联运行布置，运行及清洗操作实行遥控步序操作。混床设备采用并联运行布置，运行及再生操作实行遥控点操作。
一级除盐设备采用单元连接方式。设备的运行和再生采用西门子S7系列可编程序控制器控制。阳床出口装有电导表和硅表监督终点，其运行和再生操作采用遥控手动操作。
再生设备采用计量箱加喷射器，CTN-1型音频电磁式酸碱装置，再生液浓度及中间水箱液位人工调整。
各项操作由一个转换开关控制，可实现设备手动、步操、半自动和全自动四种操作方式，也可在监控系统上用软件实现。
3.2上位机监控程序设计
本监控系统是以微软公司的bbbbbbs98/NT/2000为工作平台使用组态王6.02开发出来的。组态王是完全基于网络的，是一种客户/服务器模式，可在在配置其网络时绑定TCP/IP协议，即可利用其网络功能实现远程控制。操作人员可在控制室向下位机发出各种控制命令，将生产过程中各种信息数据采集过来，反映在屏幕上的各种画面中，使操作人员一目了然。
我们按工艺过程作出了各幅监控画面，对每一个工艺处理过程都可监控及操作;根据电厂实际操作运行需要设计了四种操作运行方式:全自动、半自动、步操和手动。全自动运行方式即是无需人员干涉，当一个阴、阳床或混床水质取样仪表检测水质失效，程序自动进入下一个工艺流程;半自动运行方式则是连续自动地完成一个工艺流程;步操运行方式则是对于每一个工艺生产过程可由人工进行单个步序的操作;手动方式即是可由人工对每一个受控设备进行一对一的启/停、开/关操作，尤其适用于设备初调或维修阶段。在这四种运行方式之间设计为无扰动切换，这样极大地方便了工厂运行人员的操作维护。
各监控界面可用于监视流程状态也可在画面上对流程实施强制操作。将整个工艺流程在监控画面上反映出来，该画面以虚拟仪表的方式实时显示现场的信息，具有直观、动态、实时的效果。在画面中，受控件(如阀门等)状态及反馈均可在受控件上直接显示出来，我们通过不同的颜色表明设备的各个状态，画面流程随工况的不同而动态变化。画面上标有系统所有控件，在有模拟量输入的控件(如阴床电导值、定时器所余时间)旁显示即时值，供用户监控。还可对现场仪表进行参数设置。在运行过程中发生异常情况时,操作员可直接在上位机按下急停按钮,设备立即停止运行;操作员也可以在现场直接手动操作。
4 控制系统实现功能
此计算机监控系统的控制方案是使用工业计算机代替原有手动控制系统。上位机、下位机与现场之间达到同步控制，实现远距离监控及操作，节约人力资源，tigao劳动效率，实现效益大化，在大程度上保障人员的安全，方便了工厂运行人员的维护。
此系统具体实现以下功能:
(1) 实时监视工艺流程
将整个工艺流程在监控画面上直观实时的反映出来。本系统提供了精美的显示屏幕、汉字菜单、加速键、按钮等标准的窗口界面对象,对一些重要参数的输入提供了汉字提示的填表式输入对话框。在进行重要操作或退出时均会提示确认，人机界面做到人性化。
(2) 趋势画面及历史曲线
各模拟量参数则用棒状图画面动态显示，并有相关的实时趋势图和历史趋势图供操作人员参考，随时查询历史数据。
(3) 报警项目及打印
在每幅系统图上都有报警标志，设备故障、无阀位反馈信号或模拟量参数报警信息除控制柜有声光报警外，上位机画面上亦有报警信号，在配置的报警打印机中即时打印出来供运行人员维修参考。
a)无阀位反馈报警:根据用户要求，无阀位反馈只用报警，不影响程序运行。阀位反馈按单步报警，报警项目列出无阀位反馈的成组阀门，操作员应到阀门现场查看，确定故障阀门并清除故障。
b)泵故障:报警项目列出故障泵，提示操作员报修。因各泵均有备用泵，一旦在用泵出现故障则PLC自动将系统切换到备用泵，不影响系统运行。
(4) 参数显示及参数设置
在系统可调出工艺过程中各种参数，操作人员可查看并进行修改。
(5) 权限安全设置
在系统中，对操作人员设定一定的权限。操作人员输入自己的密码，可进行自己权限以内的操作，有效的防止了误操作。
5 结束语
本文将PLC控制结合现场总线技术应用于化学水处理程控系统上，保证了整套水处理设备安全、高效、稳定运行。投入运行以来，效果良好，受到用户的好评。此系统为国内新建火电厂水处理程控系统设计和老火电厂进行水处理技术改造，提供了一种理想解决方案，具有很好的借鉴推广价值。