摘 要：本文重點(diǎn)討論基于臺達(dá)PLC的EVA射出成型自動化系統(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，國產(chǎn)制鞋裝備的自動化程度相對比較低，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)討論基于臺達(dá)PLC的EVA射出成型自動化系統(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動作來完成。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)而控制各動作的進(jìn)行。

2.2 工藝分析

整個系統(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6工位EVA鞋機(jī)，該方案中主控制設(shè)備采用臺達(dá)DVP PLC作為主控制器，臺達(dá)觸模屏作為人機(jī)對話的窗口。根據(jù)系統(tǒng)的現(xiàn)場實(shí)際情況，根據(jù)整個控制系統(tǒng)先進(jìn)、可靠且性能價格優(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，并對信號進(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比。

基于臺達(dá)PLC的EVA發(fā)泡自動化控制系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。自動化系統(tǒng)配置系統(tǒng)由DOP10.4HMI觸模屏1臺；EH 系列PLC1臺； DVP 14SS系列PLC6臺、相關(guān)檢測元件（溫度采集、位置判斷、溫度控制、壓力檢測等）；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)臺的運(yùn)行情況。

3.1 PLC分散控制

采用1臺EH PLC做主機(jī)，PLC EASY LINK做網(wǎng)絡(luò)通訊，將6個工位站設(shè)為子站由6臺SS機(jī)控制、2個槍也控制在主站、1個移座站控制在主站構(gòu)成整個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)對整臺機(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)對現(xiàn)場信號的采集與邏輯處理。DVP PLC通過各采集模塊對現(xiàn)場數(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)界面請求向人機(jī)界面?zhèn)魉蛯?shí)時數(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)場設(shè)備。DVP 系列PLC的性能如下：

（1）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， 不占用程式掃描時間；內(nèi)建多組外部中斷功能。

（2）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。

（3）具有內(nèi)建式的PLCLINK功能：具有PLCLINK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10.4吋的DOP人機(jī)界面作為人機(jī)對話的窗口。用于實(shí)現(xiàn)整個系統(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。選用臺達(dá)DOP人機(jī)界面，可以實(shí)現(xiàn)：

（1）豐富、逼真、生動的EVC發(fā)泡過程直觀監(jiān)控。
（2）溫度、發(fā)泡時間等各種工藝參數(shù)的設(shè)定、記錄、存儲、等功能；有配方、萬年歷功
能。
（3）使生產(chǎn)工藝簡單化、靈活化處理。
（4）可實(shí)時、動畫顯示設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，操作、監(jiān)控一目了然。
（5）可實(shí)時顯示設(shè)備故障、報(bào)警，并可及時彈出故障信息，提供故障排除建議。
（6）可采集、存儲、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。

圖1 EVA發(fā)泡自動化控制系統(tǒng)總體架構(gòu)
（1）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)地址及長度填入特殊緩存器內(nèi)，不用撰寫通訊程序，主站(Master)會自動作各站號間的資料交換(讀出/寫入各16個Word)，而從站(Slave)最多為16站，不限D(zhuǎn)VP-PLC，包含臺達(dá)其它機(jī)電控制產(chǎn)品變頻器、溫控器或伺服驅(qū)動器等具有串聯(lián)通訊只且支持Modbus通訊協(xié)議的裝置。