挤出中空吹塑成型机的调试与修理篇（六）

邱建成 邱睿

上接本刊第五期，本篇主要介绍电气控制系统的调试与修理。

6.电气控制系统的调试与维护

做好吹塑机设备电气自动控制系统的维护与保养工作至关重要，对于保障挤出吹塑中空成型机的正常使用起着非常重要的作用；在设备的维护与保养工作中需要充分发挥专业技术人员的才智和积极性。相对来说，在气候炎热和潮湿的南方，做好电气自动控制系统的维护与保养更具有其特殊性。由于一些厂家对电气自动控制系统的运行特点不太熟悉，造成对设备保养不善，容易导致吹塑设备无法正常运行的情况发生。特别是随着智能化吹塑机生产线的不断增多，智能化控制系统的稳定运行已经十分重要。因此，吹塑制品生产企业已经十分有必要形成良好的设备保养规程并且建立有效的规章制度。

6.1 温度控制系统

温度控制系统在中空成型机中主要控制机头、挤出机的熔体工艺温度，目前温度控制系统已经发生了较大的变化，采用PLC的温控模块代替温控仪，采用固态继电器代替接触器，这些技术上的进步或是改进，给电控系统的集成化提供了方便，可以减少电控系统的接点和零部件。随着电气控制技术的进步，集成化的温度电气控制系统将可能会完全取代目前常用的温控系统。

已经在挤出机温度控制系统开始应用的电磁感应加热系统其电能效率可以达到90%以上，是今后大中型中空成型机温度控制系统的技术发展方向之一。

图6 -1 挤出机电磁感应加热装置外形图。

图6 -2 一种应用于挤出机的国产电磁感应加热器与温度控制器

但是目前在生产现场大量使用的主要还是温控仪、加热圈、红外加热圈等温度控制装置，在本节的内容中主要介绍温控仪温度控制系统的维护与保养。

1）温控仪的维护、保养

对于大型储料机头的温度控制，它所采用的温控仪多数为不需输出降温回路的温控仪，在设备的使用中主要需要注意做好以下一些维护和保养工作。

⑴ 特别注意保持温控仪表的清洁，利用停机时间进行仪表的清扫工作。

⑵ 经常检查温控仪的接线是否牢固，防止发生接线及接点松动，而影响温控仪的正常工作。注意检查温度传感器的接线是否牢固。

⑶ 在炎热的气候条件下，注意观测温控仪表使用环境的温度，确保仪表在正常工作温度范围以内，环境温度过高时，则需要采取有效的降温措施。

⑷ 在潮湿气候条件下，如果设备处于停机状态，则需要定期对温控仪表进行供电，防止因仪表受潮而发生故障。当设备停机较长时间以后，必须认真对其进行检查，确认无误后使用前先供电4～6小时，然后再让它转入工作状态。

⑸ 对已经失效的温控仪表和温度传感器，要及时进行更换，更换时特别注意温控仪的型号以及电压与控温范围是否相符，确保接线正确。

2）温控系统接触器的维护、保养

温控系统接触器的工作状态与其它电机的接触器工作状态有些不同，由于温度控制的特点，温控系统的接触器长期处于接通、断开的频繁交替工作之中，接触器的触点和线圈处于一种较高负荷的工作状态下，其触点和线圈容易受到电流的不断冲击发生损坏。平常的使用中需要注意做好以下的维护与保养工作。

⑴ 注意保持接触器的清洁，利用停机时间进行清扫工作。经常检查接触器的保护电路是否工作正常，发现问题及时更换或修理。

⑵ 定期检查各紧固件是否松动，特别是导线、导体连接部分，防止接触松动而发热。

⑶ 定期检查动、静触点位置是否对正，三相是否同时闭合，如有问题应调节触点弹簧；定期检查触点磨损程度，磨损深度不得超过1mm，触点有烧损，开焊脱落时，须及时更换；轻微烧损时，一般不影响使用。清理触点时不允许使用砂纸，应使用整形锉；定期测量相间绝缘电阻，阻值不低于10MΩ；定期检查辅助触点动作是否灵活，触点行程应符合规定值，检查触点有无松动脱落，发现问题时，应及时修理或更换。

⑷ 定期做好铁芯部分维护，注意清扫灰尘，特别是运动部件及铁芯吸合接触面间；仔细检查铁芯的紧固情况，铁芯松散会引起运行噪音加大；铁芯短路环有脱落或断裂要及时修复。

⑸ 定期做好电磁线圈维护，测量线圈绝缘电阻，检查线圈绝缘物有无变色、老化现象，线圈表面温度不应超过65℃，认真检查线圈引线连接处，如有开焊、烧损应及时修复。

⑹ 做好灭弧罩部分维护，检查灭弧罩是否破损，灭弧罩位置有无松脱和位置变化；清除灭弧罩缝隙内的金属颗粒及杂物等。

⑺ 如果温控系统接触器已经失效，则应及时进行更换，更换时注意型号，功率，线圈电压等主要参数必须符合设备的技术要求。确保接线正确和接触器的固定可靠。

3）加热器的维护与保养

加热器工作的状态直接影响到挤出机、储料机头的正常工作，同时也影响到产品的质量和产量。使用中主要注意做好以下几点。

⑴ 定期检查接线点的接线是否牢固可靠，定期检查加热器的固定装置是否可靠，其固定装置如果没有自动锁紧结构的应加装带弹簧的装置，确保加热器与机筒外圈的紧密贴合。定期检查接线点安全瓷帽是否保护正常，检查加热器的绝缘是否正常，发现绝缘异常应该及时将加热器进行更换。

⑵ 定期检查加热器的保温部件是否有效可靠，如有异常即将保温部件进行修理或是更换。

⑶ 经常检查温度传感器的接线是否可靠，异常时及时进行修理或是更换。

⑷ 加热器损坏需要更换时，注意电压和加热功率要相配合，为了使加热器能经久耐用，选用加热器时单位面积的功率不要太大，需要符合设备的技术要求。

⑸ 加热器的电源线更换时，需要选用耐高温的绝缘电线，以防止不安全的事故发生。

6.2 挤出机速度控制系统

挤出机速度控制系统一般有两种控制方法，一种是采用变频器控制电动机转速，一种采用直流电动机驱动器控制器的方法。

图6 -3 两种直流电动机驱动器外形图

1）挤出机直流电动机调速器（驱动器）的维护与保养

直流电动机调速器的使用环境与 PLC控制系统，变频器等电气设备的使用环境类似，在此对使用环境的要求不进行更多的介绍。

⑴ 直流电动机调速器的定期维护与保养

① 检查记录环境温度，散热器温度；检查调速器有无异常振动，声响，风扇是否运转正常。

② 采用毛刷与吹风机清除调速器内部和线路板上的积灰，脏物，将调速器表面擦拭干净；调速器的线路板需要经常保持清洁状态。

③ 检查主回路端子是否有接触不良的情况，电缆或铜排连接处、螺钉等是否有过热痕迹。电力电缆、控制导线有无损伤，尤其是外部绝缘层是否有破裂、损伤的痕迹。电力电缆与冷压接头的连接是否松动，连接处的绝缘包扎带是否老化、脱落等。如有损坏，及时修理或更换。

⑵ 直流电动机调速器的故障检修表，见表6-1。

表6 -1 直流电动机调速器故障检修表

2）挤出机变频器的调试与保养

图6 -4 两种变频器的外形图

⑴ 使用环境的要求

① 温度，允许周围温度：-10～40℃。注意：周围温度较低，变频器寿命就会延长（理想值：20～30℃）。

② 湿度，90%以下（无水珠凝结现象）。注意：如果周围温度突然下降，水珠凝结现象是很容易出现的，假如只是对线路板接插件进行部分干燥，绝缘有可能会降低，可能会引起错误动作。

③ 无导电性灰尘、油雾、腐蚀性气体。

虽然电路基板已经进行过防尘防潮湿处理，但接插件等接触部分是无法处理的。冷却风扇将外界的油雾、腐蚀性气体等带入会使电路板受到影响，主要是铜排以及各器件的管脚会受到腐蚀。

④ 无振动，变频器应该安装在没有振动的地方。

⑵ 变频器日常检查与保养：

每两周进行一次，检查记录运行中的变频器输出三相电压，并注意比较它们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较它们之间的平衡度；检查记录环境温度，散热器温度；察看变频器有无异常振动，声响，风扇是否运转正常。

变频器每季度要清理灰尘并且保养1次。保养时要清除变频器内部和风道内的积灰，脏物，将变频器表面擦拭干净；变频器的表面要保持清洁光亮；在保养的同时要仔细检查变频器，察看变频器内有无发热变色部位，电阻有无开裂现象，电解电容有无膨胀漏液防爆孔突出等现象，PCB板是否异常，有没有发热烧黄部位。保养结束后，要恢复变频器的参数和接线，送电，带电动机工作在3Hz的低频约1分钟，以确保变频器工作正常。

⑶ 定期维护与常规检查内容：

一般 3～6个月对变频器进行一次定期常规检查，以消除故障隐患，确保长期高性能稳定运行。主要检查以下内容：

① 主回路端子是否有接触不良的情况，电缆或铜排连接处、螺钉等是否有过热痕迹。

② 电力电缆、控制导线有无损伤，尤其是外部绝缘层是否有破裂、割伤的痕迹。

③ 电力电缆与冷压接头的连接是否松动，连接处的绝缘包扎带是否老化、脱落。

④ 对印制电路板、风道等处的灰尘进行全面清理，清洁时注意采取防静电措施。

⑤ 对变频器的绝缘测试，必须先拆除变频器与电源及变频器与电动机之间的所有连线，并将所有的主回路输入、输出端子用导线可靠短接后，再对地进行测试。测试时应使用合格的 500V兆欧表。严禁仅连接单个主回路端子对地进行绝缘测试，否则将有损坏变频器的危险。切勿对控制端子进行绝缘测试，否则将会损坏变频器。测试完毕后，切记要拆除所有短接主回路端子的导线。

⑥ 如果对电动机进行绝缘测试，则必须将电动机与变频器之间连接的导线完全断开后，再单独对电动机进行测试，否则将有损坏变频器的危险。

⑦ 控制回路的通断测试，使用万用表（高阻档），不要使用兆欧表或蜂鸣器。

⑧ 当进行检查时，应断开电源，过 10min后，用万用表等确认变频器主回路 P、N端子两端电压在直流30 V以下后进行。

⑷ 变频器的大修

由于一般吹塑制品厂家的电气技术人员相对来说只是较为通用型的技术人员，变频器的大修工作最好是由专业公司的相关技术人员来进行；以尽量减少修理工作中的失误。

6.3 设备动作程序控制系统

挤出吹塑中空成型机的动作控制系统主要采用了 PLC可编程控制系统，所以在此主要介绍PLC控制系统（PLC控制器）的维护与保养。

图6 -5 一种PLC控制器外形图

应用于吹塑机的 PLC控制器品种有多种型号，各个吹塑机制造厂家选用的规格、型号均有不同，其工作原理基本相同，维护方法也是基本类似。

1）对PLC可编程控制器的定期检查

为了使PLC控制器连续工作在最佳状态，周期性检查是非常必要的，因为PLC控制器的主要部件是半导体器件，而且是长期运行，所以工作环境将对其产生影响，有时会造成损坏，检查内容如下：

⑴ 供电电源：

供电电压是否为额定电压，供电频率是否为额定频率。

⑵ 运行环境：

温度，湿度，振动，粉尘等环境条件是否符合要求。

⑶ 安装

接地电阻是否符合要求，应定期(一般为一年1～2次)采用500V摇表进行摇测，安装是否牢固，应定期(一般为一年1～2次)对紧固螺栓进行紧固，各接线是否接触良好，接线螺丝必须上紧（气候条件发生较大变化时需要特别注意），外观不能有异常。

2）锂电池和继电器的更换

PLC控制器中的锂电池和继电器输出型的触点为损耗性器件，使用较长时间后，需根据具体情况进行更换。

图6 -6 用于PLC控制器的几种不同规格锂电池的外形图

⑴ 锂电池的更换：

锂电池的作用是保护存放在 RAM(随机存储器)中的程序和计数器中的内容。在 25℃时，锂电池的寿命一般是5年左右，环境温度越高其使用寿命越短。当电池失效时，CPU的ALARM指示灯闪烁，此后的一周内，必须尽快更换锂电池。更换步骤：

① 断开 PLC控制器的供电电源，若开始PLC控制器的电源是断开的，则需先接通至少通电15s以上，（这样做可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可对PLC控制器进行短暂供电，以保护 RAM中的信息不丢失）然后再断开电源。

② 打开CPU盖板(视不同厂家的产品，其打开方式不同，应参照其说明书，以免损坏设备)。

③ 在5分钟内(当然越快越好)，从支架上取下旧电池，并装上新电池（电池型号必须一致）。

④ 重新装好CPU盖板。

⑤ 用编程器清除ALARM。

⑵ PLC控制器继电器的更换步骤：

① 断开PLC控制器的供电电源；

② 打开盖板；

③ 采用厂家提供的专用工具，取出损坏的继电器并安装上新的（注意继电器型号必须一致）；

④ 仔细检测各接点是否正常确认更换无误。

⑤ 装好盖板。

3）PLC控制器故障的查找：

PLC控制器一般有很强的自诊断能力，当PLC控制器自身故障或外围设备故障，都可用PLC控制器上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。

⑴ 基本的查找故障顺序

提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换各种模块，直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成。除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要使用示波器，高级精密电压表或特殊的测试程序。

① PWR（电源）灯亮否？如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端（98-162VAC或195-252VAC）检查电源电压；对于需要直流电压的框架，测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝，如果必要的话，就更换CPU框架。

② PWR（电源）灯亮否？如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。

③ RUN（运行）灯亮否？如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如 RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于 RUN方式，且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。

④ BATT（电池）灯亮否？如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后，检查程序或让PLC试运行。如果程序已经出现错误，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上（或是其它储存方式）的程序重新装入PLC，有些机型则需要人工重新输入程序；输入程序后认真检查程序是否正确无误。在潮湿的天气条件下，如果设备处于停机状态，PLC控制器没有采用外电供电，有可能因为气候潮湿形成的小水珠造成PLC控制器内部的线路短路，锂电池容易很快被放电，而造成控制程序的丢失，这种情况下，一般都会需要重新进行程序的输入；程序重新输入后均需要进行认真仔细的确认和检查。

⑤ 在多框架系统中,如果 CPU 是工作的,可用 RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态)，按上面讲的检查AC或DC电源如AC或DC电源正常而继电器是断开的，则需要更换框架。

⑵ 查找故障步骤

首先，插上编程器，并将开关打到 RUN位置，然后按下列步骤进行检查。

① 如果 PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号（输入，定时器，线圈，行程开关等）。编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

② 如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则更换输入模块。如发现在扩展框架上有多个模块要更换，那么，在更换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

③ 如果输入状态与输入模块的LED指示一致，就要比较一下发光二极管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。如二者不同，测量一下输入模块，如发现有问题，需要更换I/O装置，现场接线或电源；否则，需要更换输入模块。

④ 如信号是线圈，没有输出或输出与线圈的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从右到左进行，找出第一个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按第二个和第三个节点继续检查该输入点，如是线圈，检查该线圈所控制的通、断。要确认是哪个继电器所影响的逻辑操作。

⑤ 如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要更换CPU模块。

⑥ 如果该信号控制一个计数器，首先检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。

4）PLC组件的更换

更换PLC系统组件的步骤：

⑴ 更换框架

① 关闭切断AC电源；如装有编程器，取掉编程器。

② 从框架右端的接线端板上，取下塑料盖板，拆去电源接线。

③ 取下所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱I/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，做好标记，以便重新插上时不至于搞错。

④ 如果是CPU框架，拔除CPU组件和填充模块。将它放在安全的地方，以便以后重新安装。

⑤ 卸去底部的二个固定框架的螺钉，松开上部二个螺钉，但不用拆掉。

⑥ 将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。

⑦ 将新的框架 从顶部螺钉上套进去，装上底部螺钉，将四个螺钉都拧紧。

⑧ 插入I/O模块，注意插入位置要与拆下时一致。如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或者错误的操作，但不会损坏模块。

⑨ 插入卸下的CPU和其他模块，在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。

⑩ 检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序有没有发生变化。

⑵ CPU模块的更换

① 切断电源，如插有编程器，把编程器取掉。

② 向中间挤压 CPU模块面板的上下紧固扣，使它们脱出卡口。

③ 把模快从槽中垂直拔出，如果CPU上装着EPROM存储器，把EPROM取下，装在新的CPU上。

④ 首先将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准顶部导槽。把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁扣扣进卡口。

⑤ 重新插上编程器，并通电。

⑥ 在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序或是计算机中的程序重新装入。仔细检查整个系统的操作是否正常。

⑶ I/O模块的更换

① 切断框架和I/O系统的电源，卸下I/O模块接线端上塑料盖，拆下有故障模块的现场接线；拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆卸式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于重新连接。向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口，垂直向上拔出I/O模块。

② 仔细检查模块的插座接触面有无污染，如果有污染，可以采用棉球蘸医用酒精进行清洗并且待其干燥。

③ 重新安装插入新的相同型号I/O模块，安好卡口，重新牢固连接拆卸的接线，通电仔细检查系统的操作是否正常。

5）动作程序发生误动作的可能原因：

在一些挤出吹塑中空成型机的实际运行中，可能遇到发生 PLC程序控制器出现误动作的情况的发生，误动作的表现比较多样性，如前后动作顺序发生变化，设备在静止状态型突然启动，一旦控制系统发生这种乱动作状况，将可能导致不安全的事故发生，严重时可能危害操作人员或设备维修人员的人身安全。究其原因可能有以下几种状况出现。

⑴ PLC控制器的输入输出线的外表塑料绝缘破裂或是磨损，导致输入、输出信号发生干扰，错乱，这种情况出现比较普遍，但是在现场维护中有时候很难查找具体的线路破损的地方，需要细致查找才行。

⑵ PLC控制器模块的插脚部分与插座接触不良，插脚部分污染较重发生信号短路，这些故障可以采用医用酒精进行清洗干净，清洗时注意防火即可，这类故障并不少见，特别是一些环境条件相对较差的场地，以及设备使用年限较长的吹塑机生产线更加容易发生。

⑶ PLC内部输入、输出继电器或是外围输入、输出继电器发生故障，可零件更换或修复。

⑷ 接线排可能因为环境污染导致信号短接，这种状况容易发生在一些长期没有对电控箱进行有效清洁的情况下。

在电气控制系统中，其它电气零部件的维护保养工作相对要简单一些，但是，每年季节变化时气候环境条件的突然变化都是值得重视的，按照相关的技术要求进行定期的维护保养工作是保障设备正常运行的基础。

——待续，敬请阅览本刊2023年第1期