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臺(tái)達(dá)自動(dòng)化EVA射出發(fā)泡成型機(jī)解決方案

時(shí)間:2009-08-29 14:21:38來源:ronggang

導(dǎo)語:?本文重點(diǎn)討論基于臺(tái)達(dá)PLC的EVA射出成型自動(dòng)化系統(tǒng)。在工藝分析的基礎(chǔ)上給出總體系統(tǒng)分析和綜合設(shè)計(jì)。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施核心問題單列章節(jié)精要討論
摘 要:本文重點(diǎn)討論基于臺(tái)達(dá)PLC的EVA射出成型自動(dòng)化系統(tǒng)。在工藝分析的基礎(chǔ)上給出總體系統(tǒng)分析和綜合設(shè)計(jì)。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施核心問題單列章節(jié)精要討論。 關(guān)鍵詞:EVA 發(fā)泡 成型 PLC 1 引言   2005年以來,中國制鞋工業(yè)迅猛發(fā)展,鞋業(yè)年生產(chǎn)總量近60億雙,占世界產(chǎn)量的51%,出口量40多億雙,制鞋總量和出口總量都已居世界第一位。在制鞋行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),國產(chǎn)制鞋裝備的自動(dòng)化程度相對(duì)比較低,與全球聞名的意大利鞋機(jī)產(chǎn)品還有很大差距。近年來,為了產(chǎn)品的先進(jìn)性及滿足各方面客戶的需求,一些實(shí)力強(qiáng)的企業(yè)也開始開發(fā)具有世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品,這使得PLC、變頻器、人機(jī)界面等現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)在制鞋工業(yè)裝備領(lǐng)域大展身手。   EVA(乙烯-醋酸乙烯二元共聚物,商品名Ethylene vinylacetate copolyme)是一種新型塑膠制鞋材料。EVA發(fā)泡塑膠具有良好的緩沖、抗震、隔熱、防潮、、質(zhì)輕、無毒、環(huán)保、耐磨、耐寒、抗拉、抗化學(xué)腐蝕等鞋底材料需要的優(yōu)秀物理與化學(xué)特性。   對(duì)比工序復(fù)雜產(chǎn)量低的傳統(tǒng)熱壓EVA工藝,EVA發(fā)泡成型射出工藝采用射出機(jī)將EVA粒子直接射入機(jī)臺(tái)模具里邊,真空加硫模內(nèi)鞋底發(fā)泡成型,再經(jīng)過熱、冷定型箱定型。射出發(fā)泡成型特點(diǎn)是產(chǎn)量高,一次成型,是目前最先進(jìn)的EVA鞋底生產(chǎn)技術(shù)。EVA塑料的發(fā)泡成型工藝符合制鞋行業(yè)快速大批量高效率優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)要求,因此倍受制鞋行業(yè)的重視。EVA材料的環(huán)保達(dá)標(biāo)特性還是歐美鞋業(yè)出口貿(mào)易廣泛應(yīng)用的綠色鞋材。   本文重點(diǎn)討論基于臺(tái)達(dá)PLC的EVA射出成型自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)路線。 2 系統(tǒng)分析   2.1 工藝原理   EVA射出成型是將顆粒狀塑料加入高溫料管中,一面融化一面向前移送,此時(shí)加料的速度(亦即射出膠螺桿的后退速度)和加料螺桿的轉(zhuǎn)速須互相搭配,加料壓力關(guān)鍵參數(shù)的控制。因?yàn)槿诹厦芏龋ㄋ芰显诹瞎苤械拿芏龋┑姆€(wěn)定性,以及射膠定位的精確度直接影響了射出品的成型精度。塑料射出成型機(jī)工藝過程主要以四個(gè)動(dòng)作來完成。分別是負(fù)責(zé)模具打開關(guān)閉的鎖模機(jī)構(gòu),將成型品由模具內(nèi)頂出的頂出機(jī)構(gòu),把塑料顆粒絞入融料料管的加料機(jī)構(gòu),以及將融化之塑料加壓射入模具的射膠機(jī)構(gòu)。油壓系統(tǒng)因具有維護(hù)容易,控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),成為射出成型機(jī)的主流。油壓系統(tǒng)仰賴電磁閥的開度大小來控制流過的流量和壓力,進(jìn)而控制各動(dòng)作的進(jìn)行。   2.2 工藝分析   整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)EVA鞋機(jī)生產(chǎn)過程的集中控制,主要監(jiān)控設(shè)備有:左模真空、右模真空、安全桿進(jìn)退、左阻料桿、右阻料桿、安全門上下、模站下降、模站上升、鎖模泄壓、合模壓力、開模調(diào)模壓力、快慢速轉(zhuǎn)換、比例閥、背壓閥、工位泵、左槍泵、右槍泵、真空泵、左入料、右入料、左注射、右注射、移座電機(jī)、48路溫度控制等。系統(tǒng)控制工藝流程說明如下:
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)   針對(duì)6工位EVA鞋機(jī),該方案中主控制設(shè)備采用臺(tái)達(dá)DVP PLC作為主控制器,臺(tái)達(dá)觸模屏作為人機(jī)對(duì)話的窗口。根據(jù)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,根據(jù)整個(gè)控制系統(tǒng)先進(jìn)、可靠且性能價(jià)格優(yōu)的原則,系統(tǒng)采用DVP PLC作為下位控制器,負(fù)責(zé)采集信號(hào),并對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算,進(jìn)而控制相關(guān)設(shè)備。該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),考慮到省配線及性價(jià)比。   基于臺(tái)達(dá)PLC的EVA發(fā)泡自動(dòng)化控制系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。自動(dòng)化系統(tǒng)配置系統(tǒng)由DOP10.4HMI觸模屏1臺(tái);EH 系列PLC1臺(tái); DVP 14SS系列PLC6臺(tái)、相關(guān)檢測(cè)元件(溫度采集、位置判斷、溫度控制、壓力檢測(cè)等);相關(guān)執(zhí)行元件(行走電機(jī)、液壓缸)等構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。DVP PLC作為下位機(jī),用來監(jiān)控機(jī)臺(tái)的運(yùn)行情況。 [align=center] 圖1 EVA發(fā)泡自動(dòng)化控制系統(tǒng)總體架構(gòu)[/align]   3.1 PLC分散控制   采用1臺(tái)EH PLC做主機(jī),PLC EASY LINK做網(wǎng)絡(luò)通訊,將6個(gè)工位站設(shè)為子站由6臺(tái)SS機(jī)控制、2個(gè)槍也控制在主站、1個(gè)移座站控制在主站構(gòu)成整個(gè)PLC分散控制系統(tǒng)。PLC分散控制部分的控制部分PLC由DVP PLC構(gòu)成,用以實(shí)現(xiàn)對(duì)整臺(tái)機(jī)器的監(jiān)控。該部分一方面通過與人機(jī)界面的通訊,另一方面通過各采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集與邏輯處理。DVP PLC通過各采集模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與處理,其中PLC還能接受人機(jī)界面發(fā)送的控制邏輯、參數(shù)、指令等,并響應(yīng)人機(jī)界面請(qǐng)求向人機(jī)界面?zhèn)魉蛯?shí)時(shí)數(shù)據(jù),報(bào)警信息。主要設(shè)備是PLC即可編程序控制器。PLC運(yùn)行控制邏輯,通過I/O接口控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。DVP 系列PLC的性能如下:  ?。?)基本性能:EH系列采用高速運(yùn)算處理晶片(ASIC)設(shè)計(jì)架構(gòu)。采用CPU+ASIC雙處理器, 分工運(yùn)算處理技術(shù);基本指令速度可達(dá)0.24us;高速脈波輸出可達(dá)200KHz,內(nèi)建平滑加減速控制;高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)頻率可達(dá)100KHz/每組,共四組;I/O模組資料更新介面, 不占用程式掃描時(shí)間;內(nèi)建多組外部中斷功能。  ?。?)DVP PLC模塊豐富:直流輸入,可控硅、繼電器輸出模塊;電流電壓型模擬量輸入、輸出模塊;熱電阻輸入模塊;熱電偶輸入模塊;高速計(jì)數(shù)輸入模塊;用戶定制的伺服、步進(jìn)電機(jī)控制模塊;EH PLC還具有用戶定制協(xié)議RS-232,RS-485通訊接口卡。  ?。?)具有內(nèi)建式的PLC LINK功能:具有PLC LINK的功能,可減輕單站PLC的工作負(fù)擔(dān),輕易實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)。   3.2人機(jī)界面上位機(jī)監(jiān)控   采用1臺(tái)10.4吋的DOP人機(jī)界面作為人機(jī)對(duì)話的窗口。用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)畫面監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理及報(bào)警、及工藝參數(shù)的設(shè)定功能。通過與PLC進(jìn)行通訊,達(dá)到傳送控制組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),參數(shù)設(shè)定、報(bào)警監(jiān)控及機(jī)器生產(chǎn)流程的監(jiān)控。選用臺(tái)達(dá)DOP人機(jī)界面,可以實(shí)現(xiàn):  ?。?)豐富、逼真、生動(dòng)的EVC發(fā)泡過程直觀監(jiān)控。  ?。?)溫度、發(fā)泡時(shí)間等各種工藝參數(shù)的設(shè)定、記錄、存儲(chǔ)、等功能;有配方、萬年歷功能。   (3)使生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單化、靈活化處理。  ?。?)可實(shí)時(shí)、動(dòng)畫顯示設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài),操作、監(jiān)控一目了然。  ?。?)可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備故障、報(bào)警,并可及時(shí)彈出故障信息,提供故障排除建議。  ?。?)可采集、存儲(chǔ)、記錄、查詢、分析、系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警信息、故障信息量等信息。   3.3 系統(tǒng)通訊   該系統(tǒng)采用二層網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各設(shè)備之間的連接和分工協(xié)作。如圖1所示。  ?。?)PLC分散控制部分.DVP-PLC提供了EASY LINK的功能,您只要將寫入及讀出的參數(shù)地址及長(zhǎng)度填入特殊緩存器內(nèi),不用撰寫通訊程序,主站(Master)會(huì)自動(dòng)作各站號(hào)間的資料交換(讀出/寫入各16個(gè)Word),而從站(Slave)最多為16站,不限D(zhuǎn)VP-PLC,包含臺(tái)達(dá)其它機(jī)電控制產(chǎn)品變頻器、溫控器或伺服驅(qū)動(dòng)器等具有串聯(lián)通訊只且支持Modbus通訊協(xié)議的裝置。   (2)具有完備的自我診斷功能:有故障時(shí)自動(dòng)警告;EH PLC還可在線控制:EH PLC可隨時(shí)在線程序編輯、存取、控制及參數(shù)設(shè)定等工作,而不影響系統(tǒng)之正常運(yùn)行。   (3)EH PLC具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。內(nèi)置RS232和RS485兩個(gè)通信口,可支持當(dāng)今各種流行的現(xiàn)場(chǎng)控制總線系統(tǒng);RS485通訊口可與臺(tái)達(dá)其他產(chǎn)品無縫通訊(變頻器、溫控器、伺服以及第三方協(xié)議開放的設(shè)備)。 4 設(shè)計(jì)方案討論   4.1 射出系統(tǒng)   射出系統(tǒng)主要由射槍構(gòu)成,需控制射出料的質(zhì)量??梢赃x擇的方式有用旋轉(zhuǎn)編碼器控制射出的質(zhì)量和用計(jì)量尺控制射出的質(zhì)量。綜合考慮:本系統(tǒng)采用計(jì)量尺檢測(cè)方式。   4.2 移座系統(tǒng)   移座系統(tǒng)控制射槍的行走,其用變頻器來拖動(dòng)??捎萌缦路绞娇刂疲?   (1)移座行走位置用限位開關(guān)來檢測(cè)。   (2)移座行走位置用旋轉(zhuǎn)編碼器來檢測(cè)。   綜合考慮:本系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)方式。   4.3 吸料控制部份   在料倉中裝設(shè)料位檢測(cè)開關(guān),當(dāng)?shù)竭_(dá)低位料時(shí)進(jìn)行自動(dòng)吸料,直到高料位時(shí)自動(dòng)停止。油溫、水溫檢測(cè)控制。在油路及冷卻水回路各裝設(shè)一溫度檢測(cè)傳感器,并經(jīng)溫控器進(jìn)行油溫、水溫溫度的報(bào)警及控制。   4.4 系統(tǒng)通訊抗干擾措施   為了確保系統(tǒng)PLC的信號(hào)不受干擾,所有模擬量信號(hào)線均使用屏蔽雙絞線,而且所有的信號(hào)線均應(yīng)使用金屬管作為外殼保護(hù),金屬管應(yīng)與大地緊密連接,同時(shí)信號(hào)電纜應(yīng)避開動(dòng)力線安裝。對(duì)于PLC控制盤應(yīng)根據(jù)配電情況采用可靠的抗干擾措施。溫度采集部分的熱電偶均采用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行延長(zhǎng)連接,確保溫度采樣的精確性。   4.5 溫度控制   系統(tǒng)的溫度采集用pt100的溫度模組進(jìn)行采集控制,溫度采集也可采用溫控器進(jìn)行控制,這樣將原系統(tǒng)中的pt100模組改為溫控器即可。再利用臺(tái)達(dá)人機(jī)的雙口雙驅(qū)動(dòng)功能,將人機(jī)的1個(gè)口跟plc進(jìn)行通訊,另1個(gè)口通過rs485與溫控器進(jìn)行通訊,將有關(guān)數(shù)據(jù)采集到人機(jī)上進(jìn)行監(jiān)控。 5 客戶服務(wù)   5.1 現(xiàn)場(chǎng)安裝說明   在系統(tǒng)安裝之前,項(xiàng)目工程師應(yīng)在熟悉施工圖要求及儀表使用說明書的基礎(chǔ)上,編制施工技術(shù)方案或技術(shù)交底。計(jì)有:系統(tǒng)總體施工方案;PLC控制盤安裝方案;電纜敷設(shè)方案。安裝方案經(jīng)專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審核后,作為系統(tǒng)施工作指導(dǎo)書。   5.2 現(xiàn)場(chǎng)施工順序  ?。?)系統(tǒng)安裝前的單體調(diào)試。系統(tǒng)安裝前必須進(jìn)行單體調(diào)試,可按照儀表使用說明書進(jìn)行調(diào)試合格后方可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。系統(tǒng)單體調(diào)試記錄作為竣工材料組成部分。   (2) 通訊電纜敷設(shè)要點(diǎn)。僅使用指定的電纜;保持通訊電纜與動(dòng)力線或高壓線分開,以   防電噪聲干擾;在網(wǎng)絡(luò)的一端將通訊電纜的屏蔽線接地,屏蔽線不要兩端都接地;不要將通訊電纜的屏蔽線接在已經(jīng)用于動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備接地的地方。  ?。?)控制室盤柜安裝。當(dāng)控制室達(dá)到門窗封閉、照明、空調(diào)、內(nèi)裝修、接地完成以后,方可進(jìn)行盤柜臺(tái)安裝,應(yīng)保證線槽基礎(chǔ)尺寸的準(zhǔn)確性和水平度垂直度的要求。   (4)控制柜接線。只有在現(xiàn)場(chǎng)儀表安裝接線全部完成時(shí),在儀表回路二次系統(tǒng)調(diào)試時(shí),每確認(rèn)一點(diǎn),完成做好隔離措施后,方能把該回路的輸入端字接到機(jī)柜輸入端,對(duì)所有電纜應(yīng)進(jìn)行校線,并做好端子號(hào)。  ?。?)控制柜柜內(nèi)布線。PLC控制盤內(nèi)器件安裝接線,要求布置整齊,接線清晰,標(biāo)記明確,美觀大方;根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)到貨后的隨機(jī)資料,應(yīng)編制詳細(xì)的施工程序,技術(shù)要求及控制要點(diǎn)由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人審核后,交由安裝人員施工。   5.3制鞋商客戶培訓(xùn)   針對(duì)該系統(tǒng)的培訓(xùn)計(jì)劃主要包括對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行操作培訓(xùn)、對(duì)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)培訓(xùn)和對(duì)器件的掌握培訓(xùn)。對(duì)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)培訓(xùn)則從工程啟動(dòng)之日起就開始進(jìn)行,將在開發(fā)過程中不斷與貴廠技術(shù)人員進(jìn)行方案探討,商議控制模型,解決技術(shù)難點(diǎn),讓客戶技術(shù)人員直接參與軟件設(shè)計(jì)和上位組態(tài);系統(tǒng)開發(fā)結(jié)束后,我公司還將安排項(xiàng)目負(fù)責(zé)人員對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行闡釋,加快維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)的掌握,提高日后的維護(hù)效率的準(zhǔn)確性。 6 結(jié)束語   基于臺(tái)達(dá)機(jī)電自動(dòng)化的全自動(dòng)EVA發(fā)泡射出成型機(jī),高精度預(yù)熱溫度,并具有模內(nèi)抽真空功能,使EVA新材料達(dá)到發(fā)泡要求。采用PLC控制,自動(dòng)定量、定模、開模、鎖模,提高了生產(chǎn)速度,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度與生產(chǎn)成本,且價(jià)格是國外同類產(chǎn)品的1/3,具有高精度、高效率、操作方便安全等顯著優(yōu)點(diǎn)。廣闊的市場(chǎng)前景,使其具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。本文介紹通過臺(tái)達(dá) PLC 強(qiáng)大的EASY-LINK 功能,用小型機(jī)實(shí)現(xiàn)了以往大中型機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能,具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

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