臺達HMI&PLC在自動泡塑成型機中的應用

本文主要介紹臺達觸摸屏人機界面（HMI）和ES系列PLC在自動泡塑成型機控制系統的運用。
關鍵詞：HMI PLC 配方功能

1 引言

可發性聚苯乙稀泡沫塑料（EPS）是一種以氣體為填料的復合塑料，廣泛應用于建筑、包裝、日用品、工業品等領域。隨著20世紀80年代初我國泡塑行業的興起，浙江企業開始涉足泡塑機械制造業，目前全國超過60%的泡塑機產自浙江，浙江也被稱為“泡塑機之鄉”。浙江泡塑機械制造企業十分注重科技創新，促進產業升級，始終站在泡塑機械制造技術的前沿。在不斷的創新中已經發展到半自動、全自動泡塑成型機和間歇式泡沫預發機等機型，各項性能可與進口產品相媲美。本文將主要討論半自動泡塑成型機工藝流程及臺達機電自動化技術運用。

2 工藝流程

半自動泡塑成型機流程圖如圖1所示。整個機器的動作按照步進方式循環執行，從合模到脫模為一個生產周期，其中每一個動作的執行時間通過人機界面進行設定；要求具備手動調試畫面及中斷功能，在機器運行過程中機器的每一步動作狀態在人機界面上實時顯示。

3 自動化系統

3.1 技術選型

人機界面采用臺達DOP-A57BSTD型觸摸屏。自動化平臺采用DVP32ES00R2型PLC。

3.2 系統描述

（1）控制系統主畫面。機器的主畫面（如圖1）主要提供客戶機器型號顯示、產量累計顯示、當班產量顯示及清零功能、機器軟件版本編號（售后服務時便于查詢原始程序）的顯示，需要提供客戶進入流程狀態顯示頁面、參數設定頁面、工藝設定頁面、中斷設定頁面、手動調試頁面、系統設定頁面、報警頁面顯示以及工藝參數存儲的功能。產量的計數方式是模數，即完成一次合模到開模的過程則產量值就增加一次。設備型號在機器出廠前已設定，用戶也無法修改。在進行系統維護和升級時，憑借客戶提供的版本號來判斷原來的PLC和人機界面的程序，以便進行系統升級。

圖1 機器的主畫面

（2）工藝參數的設定。整個機械的正常工作需要設定以下28項參數（圖2）：

預吹、入料延時、入料間隙、入料、入料間隔、二次入料、返料、預熱1、鎖模、預熱2、穿透次數、固模加熱、移模排氣、移模加熱、固模排氣、加熱間隔、主加熱A/ B、保溫、排氣、固模/移模水冷、固模排水開/固模排水關、移模排水開/移模排水關、模內壓、預開模、固模吹氣/移模吹氣、二次脫模、二次壓模、開模超時。這28項參數的設定將很大程度上影響產品的質量，用戶可以根據不同的產品調整每個工段所需時間的長短，豐富的界面使工藝參數的設定非常方便。

圖2 工藝參數設定

（3）工藝設定。

·預吹方式：預吹的時候可以選定是使用空氣預吹還是使用蒸汽預吹。
·入料方式：一般選一次入料，入料不足時可選二次入料。
·預熱2方式：選時間方式時，整個預熱2工步在時間過完后轉入下一步；而選壓力方式時，時間不起作用，而是壓力達到后才能轉入下一步。
·熱方式：壓力方式：指穿透加熱時，固移模加熱切換僅靠壓力來實現。若選定壓力方式，則參數中穿透次數便發生作用。穿透次數指的是固、移模加熱時壓力達到了上限，計為1次。一般設為1次即可。時間方式：時間優先方式。穿透切換僅通過時間來完成。時間達到，則固移模加熱便切換，而不管壓力情況如何。計時開始條件是壓力表達到下限。同時滿足：穿透加熱時，若時間條件已滿足，則系統會等待壓力條件達到，再進行加熱切換；若壓力條件已滿足，則會等待時間條件的滿足。也就是說要等時間和壓力條件都達到才進行加熱切換。計時開始條件也是壓力表達到下限。
·穿透方式：穿透加熱時是先從移模加熱開始還是先從固模加熱開始。
·脫模方式：產品不好脫模時可選為二次脫模。二次脫模時，參數設定中的“二次脫模”起作用。某些型號機器只能選定一次脫模。
·優先方式：可以選定是固模優先還是移模優先。這個方式主要是決定一次脫模開模時先固模吹氣還是先移模吹氣。
·脫模帶水方式：若產品不好脫模時，可選定帶水脫模，在吹氣時相應的水冷閥也打開。

（4）手動調試。參見圖3，手動調試在畫面上實現，用于測試各個閥門接線是否正確，動作是否正常。正常運行時，也可以用來監控各個閥門或電機的運行狀態。測試前，請先按下畫面中自動/手動切換按鈕（至少按下1秒鐘）。當這個按鈕變為手動狀態時，按下畫面中相應的動作按鈕，則相應的輸出點會以黑色顯示，表示有動作輸出。當自動/手動進行切換時，機器正在運行的流程會中止。根據型號的不同，分為單組料槍和雙組料槍系統。若畫面顯示為單組料槍系統，則畫面上料槍閥2和入料閥2不起作用（即只有一組工作）。

圖3 手動調試

（5）配方存儲。配方存儲功能主要考慮到客戶使用的便利性，由于生產中需要根據不同的客戶需求調整生產的模具，需要根據不同的模具調整參數，每次生產更換模具后，前面講述到的28項參數都需要調整才能生產出合格的成品。因此這里的模具存儲以后，與前面的28項參數設定結合起來構成配方存儲，在下一次生產用到相同模具時通過調換模具型號后，即可以得到原來生產時的經驗參數。

3.3 PLC梯形圖設計

利用臺達簡潔而強大的PLC編輯軟件，采用步進的方式來實現對整個機械的所有邏輯動作。由于畫面上每個動作的執行時間都需要非常快而準確的顯示，因此將PLC和HMI的通訊波特率設置為19200。這樣人機界面與PLC的通訊能夠保持非常準確的同步，并且整個機器的動作時間非常的快，生產效率非常高。

4 結束語
整套控制系統采用性價比極高的臺達機電產品，簡潔方便，操作軟件易學易用。根據顯示效果、配方存儲、多級系統密碼功能、彈出式的WINDOWS窗口報警記錄等眾多強大的功能實現，說明臺達HMI與PLC在泡塑行業運用的適用性。這套解決方案的成功運用，得到了眾多設備制造商的充分肯定，并在浙江泡塑機業產生了很大的影響，它不僅可以大幅提升生產的效率和穩定性，而且在性價比方面，也給泡塑設備制造商帶來價值。