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[摘 要]目前来说，由于塑料加工机械机筒预热过程的控温方案不够合理，造成了某些时候加工可能会造成能源的浪费情况，本文对其温度控制模式进行分析与改进，使其能够以较高的精度和可靠性进行加热，避免浪费，为其进一步发展打下坚实的基础。
[关键词]塑料机械；加工；预热
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0065-01
1 引言
目前，在塑料加工机械机筒预热过程的控温方案中，普遍采用的预热方法存在的问题是：因机筒各加热段所设定的温度值不同，导致各段达到设定温度的时间不一致，先于达到设定值的加热段则停止加热，保温等待。然而，在等待的过程中，由于机筒加热段与环境的热传导和热辐射的存在，仍需不断反复加热，方可保持设定温度，造成能源的浪费。
2 塑料机械加工机筒预热方法
利用各个加热段的启动时间差（控制各个段加热时间的长短）实现等时控温的目标，并完成模糊控制器的设计。实验结果表明，本文设计的塑料加工机械机筒预热阶段温度控制系统具有较高的稳态精度、可靠性，实现了机筒各个加热段同时到达设定温度值，节省了能耗。在塑料工业生产中，机筒预热过程常存在升温时间与设定不符，热量交换导致温度不稳定等问题。本文分别针对以Microsoft Visual C++ 6.0为集成开发环境的温度监控系统和以单片机作为集成电路芯片的智能控制系统两部分进行设计，两者间通过串行通信。
3 温度控制模式
3.1 加热器控制
加热器加载：加热器水温 < 设定水温 – D/2。
加热器保持：设定水温 – D/2 ≤ 加热器水溫 ≤ 设定水温 + D/2。
加热器减载：设定水温 + D/2 < 加热器水温 < 设定水温 + D。
加热器急停：加热器水温 ≥ 设定水温 + D。
加载区：每隔一个温控周期，加载一台加热器。保持区：维持前一时刻状态，不进行能量调节。减载区：每隔一个温控周期，卸载一台加热器。急停区：每隔3秒，卸载一台加热器。系统开机水流正常之后开始加载加热器。若系统使能了加热器均衡模式，那么系统首先加载累计运行时间最短的加热器，开启的加热器必须满足停机时间>加热器再启动时间（默认180秒）。卸载累计运行时间最长的加热器。
降温：开启加热器 >> 延时30秒检测水流开关 >> 检测油预热状态 >> 检测能量加卸载 >> 开启风机 >> 延时3秒开启1#加热器 >> 等待一个温控周期 >> 开启2#加热器。制热：开启加热器 >> 延时30秒检测水流开关 >> 检测油预热状态 >> 检测能量加卸载 >> 开启风机 >> 延时3秒开启1#加热器 >>延时3秒开启1#四通阀 >> 等待一个温控周期 >> 开启2#加热器 >> 延时3秒开启2#四通阀模块化运行时候，若能量为加载状态，同一个模块下面两个加热器都开机后，再开始加载下一个模块的加热器。
若系统接收到关机指令，或者远程开关触点断开，系统进入关机流程。降温：关机 >> 关闭1#加热器 >> 延时3秒关闭2#加热器>> 延时10秒关闭风机 >>延时30秒关闭加热器。制热：关机 >> 关闭1#加热器 >> 延时3秒关闭2#加热器>> 延时10秒关闭风机和四通阀 >> 延时30秒关闭加热器。模块化运行时候，1#模块控制的加热器在所有加热器关闭后，延时30秒关闭加热器。
系统开机，加热器就开始运行。系统关机，等所有加热器水电加热停止运行后，延时30秒（可设）关闭加热器。对于模块控制，系统开机时候，首先开启加热器，检测各模块水流开关，对水流正常的模块进行能量调制。主模块出现水流故障，停止系统运行，从模块出现水流故障，停止该模块的运行。
若选择为单速风机，风机输出触点为1#风机高速。如果降温时：环境温度 ≥ D1（默认25°C）（可调20-40°C）时风机高速运行；环境温度≤D1-2°C（23°C）时，风机低速运行；当首次降温开机时若D1-2°C <环境温度 3.2 阀门控制
当模块得电时，若为Q系列500步电子膨胀阀，闭阀560个脉冲将电子膨胀阀关闭到零点。若为O系列2000步电子膨胀阀，则闭阀2000个脉冲将电子膨胀阀关闭到零点。完全关闭阀门后再将阀门开启至阀门最大值，若为ETS6则闭阀520个脉冲将电子膨胀阀关闭到零点。然后根据模块选择的运行模式开启对应电子膨胀阀相应的开度。阀门的初始开度：降温为150（可调），制热为150。
阀门初始化后，当加热器开启之后，首先保持当前开度120秒（可设）保持不变。然后根据系统的吸气过热度进行调节。过节过程中，阀门的位置最小开度为150（可设），最大为阀门的最大开度。
当前过热度为：吸气温度–蒸发温度。目标过热度为：4度（可设）
（1）若当前过热度<目标过热度，那么阀门调小。每一个20秒（可设）的周期，调节5（系数可设）×（目标过热度-当前过热度）。单个周期的最大调节度为调节系数×7。
（2）若目标过热度≤当前过热度≤目标过热度+非调节温差（可设，默认1度），系统保持当前开度不变
（3）若当前过热度>目标过热度+非调节温差，那么阀门调大。每一个20秒（可设）的周期，调节5（可设）×（当前过热度-目标过热度）。单个周期的最大调节开度为调节系数×7。 当排气温度>85℃（可设）时，不允许关小膨胀阀开度，可以增大膨胀阀开度。
若排气温度继续增大85+10度时，若为Q系列或者ETS6电子膨胀阀，开度每24秒增大3×（T排-85℃）；若为O系列电子膨胀阀，开度每24秒增大12×（T排-85℃）。
當排气温度下降到85℃后，膨胀阀开度逐渐恢复正常，以过热度调节开度。
4 系统测试及故障保护
4.1 系统测试
将主板上的拨码开关S1设为ON，重新给主板上电后，可进入模拟测试程序；将S1设为OFF，重新给主板上电后，可退出模拟测试程序。在模拟测试程序中，当DI输入处于OPEN/CLOSE状态时，相应的DO输出应处于OFF/ON的状态。
4.2 故障保护
4.2.1 外部连锁故障
外部连锁触点断开1S，系统停止运行并报警，需手动复位。
4.2.2 电源保护开关
每个模块带电源保护输入点，若电源保护开关断开且持续1S，本模块停止运行并报警，需手动复位。
4.2.3 模块开关故障
加热器开启30秒（可设）后开始检测水流开关，若检测到模块水流开关断开并持续3秒（可设），则判定为水流故障。
对主模块：这个机组停止运行并报警，加热器停止运行，需手动复位。
对从模块：本模块停止运行并报警，需手动复位。
5 总结
温控技术在塑料机械行业中的应用，对降低能源消耗和该行业的可持续发展具有积极的促进作用。我国要不断加大对节能技术的研发力度，争取进一步促进塑料机械行业平稳、高效的发展。
参考文献：
[1]李苗，贾然.塑料机械加工机筒预热温度控制研究[J].塑料工业，2017，45（08）：58-61.
[2]沈建新.空气预热器传热元件加工方法的优化[J].锅炉技术，2010，41（04）：55-58.
[3]吴文臻. 塑料加工机械机筒预热阶段温度控制系统的研究[D].北京化工大学，2009.
作者简介：张侠，出生年月：1982年10月，性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：浙江省宁波市，当前职称：工程师，学历：大专，研究方向：机械
[关键词]塑料机械；加工；预热
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0065-01
1 引言
目前，在塑料加工机械机筒预热过程的控温方案中，普遍采用的预热方法存在的问题是：因机筒各加热段所设定的温度值不同，导致各段达到设定温度的时间不一致，先于达到设定值的加热段则停止加热，保温等待。然而，在等待的过程中，由于机筒加热段与环境的热传导和热辐射的存在，仍需不断反复加热，方可保持设定温度，造成能源的浪费。
2 塑料机械加工机筒预热方法
利用各个加热段的启动时间差（控制各个段加热时间的长短）实现等时控温的目标，并完成模糊控制器的设计。实验结果表明，本文设计的塑料加工机械机筒预热阶段温度控制系统具有较高的稳态精度、可靠性，实现了机筒各个加热段同时到达设定温度值，节省了能耗。在塑料工业生产中，机筒预热过程常存在升温时间与设定不符，热量交换导致温度不稳定等问题。本文分别针对以Microsoft Visual C++ 6.0为集成开发环境的温度监控系统和以单片机作为集成电路芯片的智能控制系统两部分进行设计，两者间通过串行通信。
3 温度控制模式
3.1 加热器控制
加热器加载：加热器水温 < 设定水温 – D/2。
加热器保持：设定水温 – D/2 ≤ 加热器水溫 ≤ 设定水温 + D/2。
加热器减载：设定水温 + D/2 < 加热器水温 < 设定水温 + D。
加热器急停：加热器水温 ≥ 设定水温 + D。
加载区：每隔一个温控周期，加载一台加热器。保持区：维持前一时刻状态，不进行能量调节。减载区：每隔一个温控周期，卸载一台加热器。急停区：每隔3秒，卸载一台加热器。系统开机水流正常之后开始加载加热器。若系统使能了加热器均衡模式，那么系统首先加载累计运行时间最短的加热器，开启的加热器必须满足停机时间>加热器再启动时间（默认180秒）。卸载累计运行时间最长的加热器。
降温：开启加热器 >> 延时30秒检测水流开关 >> 检测油预热状态 >> 检测能量加卸载 >> 开启风机 >> 延时3秒开启1#加热器 >> 等待一个温控周期 >> 开启2#加热器。制热：开启加热器 >> 延时30秒检测水流开关 >> 检测油预热状态 >> 检测能量加卸载 >> 开启风机 >> 延时3秒开启1#加热器 >>延时3秒开启1#四通阀 >> 等待一个温控周期 >> 开启2#加热器 >> 延时3秒开启2#四通阀模块化运行时候，若能量为加载状态，同一个模块下面两个加热器都开机后，再开始加载下一个模块的加热器。
若系统接收到关机指令，或者远程开关触点断开，系统进入关机流程。降温：关机 >> 关闭1#加热器 >> 延时3秒关闭2#加热器>> 延时10秒关闭风机 >>延时30秒关闭加热器。制热：关机 >> 关闭1#加热器 >> 延时3秒关闭2#加热器>> 延时10秒关闭风机和四通阀 >> 延时30秒关闭加热器。模块化运行时候，1#模块控制的加热器在所有加热器关闭后，延时30秒关闭加热器。
系统开机，加热器就开始运行。系统关机，等所有加热器水电加热停止运行后，延时30秒（可设）关闭加热器。对于模块控制，系统开机时候，首先开启加热器，检测各模块水流开关，对水流正常的模块进行能量调制。主模块出现水流故障，停止系统运行，从模块出现水流故障，停止该模块的运行。
若选择为单速风机，风机输出触点为1#风机高速。如果降温时：环境温度 ≥ D1（默认25°C）（可调20-40°C）时风机高速运行；环境温度≤D1-2°C（23°C）时，风机低速运行；当首次降温开机时若D1-2°C <环境温度
当模块得电时，若为Q系列500步电子膨胀阀，闭阀560个脉冲将电子膨胀阀关闭到零点。若为O系列2000步电子膨胀阀，则闭阀2000个脉冲将电子膨胀阀关闭到零点。完全关闭阀门后再将阀门开启至阀门最大值，若为ETS6则闭阀520个脉冲将电子膨胀阀关闭到零点。然后根据模块选择的运行模式开启对应电子膨胀阀相应的开度。阀门的初始开度：降温为150（可调），制热为150。
阀门初始化后，当加热器开启之后，首先保持当前开度120秒（可设）保持不变。然后根据系统的吸气过热度进行调节。过节过程中，阀门的位置最小开度为150（可设），最大为阀门的最大开度。
当前过热度为：吸气温度–蒸发温度。目标过热度为：4度（可设）
（1）若当前过热度<目标过热度，那么阀门调小。每一个20秒（可设）的周期，调节5（系数可设）×（目标过热度-当前过热度）。单个周期的最大调节度为调节系数×7。
（2）若目标过热度≤当前过热度≤目标过热度+非调节温差（可设，默认1度），系统保持当前开度不变
（3）若当前过热度>目标过热度+非调节温差，那么阀门调大。每一个20秒（可设）的周期，调节5（可设）×（当前过热度-目标过热度）。单个周期的最大调节开度为调节系数×7。 当排气温度>85℃（可设）时，不允许关小膨胀阀开度，可以增大膨胀阀开度。
若排气温度继续增大85+10度时，若为Q系列或者ETS6电子膨胀阀，开度每24秒增大3×（T排-85℃）；若为O系列电子膨胀阀，开度每24秒增大12×（T排-85℃）。
當排气温度下降到85℃后，膨胀阀开度逐渐恢复正常，以过热度调节开度。
4 系统测试及故障保护
4.1 系统测试
将主板上的拨码开关S1设为ON，重新给主板上电后，可进入模拟测试程序；将S1设为OFF，重新给主板上电后，可退出模拟测试程序。在模拟测试程序中，当DI输入处于OPEN/CLOSE状态时，相应的DO输出应处于OFF/ON的状态。
4.2 故障保护
4.2.1 外部连锁故障
外部连锁触点断开1S，系统停止运行并报警，需手动复位。
4.2.2 电源保护开关
每个模块带电源保护输入点，若电源保护开关断开且持续1S，本模块停止运行并报警，需手动复位。
4.2.3 模块开关故障
加热器开启30秒（可设）后开始检测水流开关，若检测到模块水流开关断开并持续3秒（可设），则判定为水流故障。
对主模块：这个机组停止运行并报警，加热器停止运行，需手动复位。
对从模块：本模块停止运行并报警，需手动复位。
5 总结
温控技术在塑料机械行业中的应用，对降低能源消耗和该行业的可持续发展具有积极的促进作用。我国要不断加大对节能技术的研发力度，争取进一步促进塑料机械行业平稳、高效的发展。
参考文献：
[1]李苗，贾然.塑料机械加工机筒预热温度控制研究[J].塑料工业，2017，45（08）：58-61.
[2]沈建新.空气预热器传热元件加工方法的优化[J].锅炉技术，2010，41（04）：55-58.
[3]吴文臻. 塑料加工机械机筒预热阶段温度控制系统的研究[D].北京化工大学，2009.
作者简介：张侠，出生年月：1982年10月，性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：浙江省宁波市，当前职称：工程师，学历：大专，研究方向：机械