台达HMI&PLC在自动泡塑成型机中的应用研究

  摘  要：本文主要介绍台达触摸屏人机界面（HMI）和ES系列PLC在自动泡塑成型机控制系统的运用。
    关键词：HMI  PLC  配方功能
1 引言
    可发性聚苯乙稀泡沫塑料（EPS）是一种以气体为填料的复合塑料，广泛应用于建筑、包装、日用品、工业品等领域。随着20世纪80年代初我国泡塑行业的兴起，浙江企业开始涉足泡塑机械制造业，目前全国超过60%的泡塑机产自浙江，浙江也被称为“泡塑机之乡”。浙江泡塑机械制造企业十分注重科技创新，促进产业升级，始终站在泡塑机械制造技术的前沿。在不断的创新中已经发展到半自动、全自动泡塑成型机和间歇式泡沫预发机等机型，各项性能可与进口产品相媲美。本文将主要讨论半自动泡塑成型机工艺流程及台达机电自动化技术运用。
2 工艺流程
    半自动泡塑成型机流程图如图1所示。整个机器的动作按照步进方式循环执行，从合模到脱模为一个生产周期，其中每一个动作的执行时间通过人机界面进行设定；要求具备手动调试画面及中断功能，在机器运行过程中机器的每一步动作状态在人机界面上实时显示。
3 自动化系统
3.1技术选型
    人机界面采用台达DOP-A57BSTD型触摸屏。自动化平台采用DVP32ES00R2型PLC。
3.2系统描述
    （1）控制系统主画面。机器的主画面（如图1）主要提供客户机器型号显示、产量累计显示、当班产量显示及清零功能、机器软件版本编号（售后服务时便于查询原始程序）的显示，需要提供客户进入流程状态显示页面、参数设定页面、工艺设定页面、中断设定页面、手动调试页面、系统设定页面、报警页面显示以及工艺参数存储的功能。产量的计数方式是模数，即完成一次合模到开模的过程则产量值就增加一次。设备型号在机器出厂前已设定，用户也无法修改。在进行系统维护和升级时，凭借客户提供的版本号来判断原来的PLC和人机界面的程序，以便进行系统升级。

图1机器的主画面
    （2）工艺参数的设定。整个机械的正常工作需要设定以下28项参数（图2）：
预吹、入料延时、入料间隙、入料、入料间隔、二次入料、返料、预热1、锁模、预热2、穿透次数、固模加热、移模排气、移模加热、固模排气、加热间隔、主加热A/ B、保温、排气、固模/移模水冷、固模排水开/固模排水关、移模排水开/移模排水关、模内压、预开模、固模吹气/移模吹气、二次脱模、二次压模、开模超时。这28项参数的设定将很大程度上影响产品的质量，用户可以根据不同的产品调整每个工段所需时间的长短，丰富的界面使工艺参数的设定非常方便。

图2工艺参数设定
    （3）工艺设定。
    .预吹方式：预吹的时候可以选定是使用空气预吹还是使用蒸汽预吹。
    .入料方式：一般选一次入料，入料不足时可选二次入料。
    .预热2方式：选时间方式时，整个预热2工步在时间过完后转入下一步；而选压力方式时，时间不起作用，而是压力达到后才能转入下一步。
    .热方式：压力方式：指穿透加热时，固移模加热切换仅靠压力来实现。若选定压力方式，则参数中穿透次数便发生作用。穿透次数指的是固、移模加热时压力达到了上限，计为1次。一般设为1次即可。时间方式：时间优先方式。穿透切换仅通过时间来完成。时间达到，则固移模加热便切换，而不管压力情况如何。计时开始条件是压力表达到下限。同时满足：穿透加热时，若时间条件已满足，则系统会等待压力条件达到，再进行加热切换；若压力条件已满足，则会等待时间条件的满足。也就是说要等时间和压力条件都达到才进行加热切换。计时开始条件也是压力表达到下限。
    .穿透方式：穿透加热时是先从移模加热开始还是先从固模加热开始。
    .脱模方式：产品不好脱模时可选为二次脱模。二次脱模时，参数设定中的“二次脱模”起作用。某些型号机器只能选定一次脱模。
    .优先方式：可以选定是固模优先还是移模优先。这个方式主要是决定一次脱模开模时先固模吹气还是先移模吹气。
    .脱模带水方式：若产品不好脱模时，可选定带水脱模，在吹气时相应的水冷阀也打开。
    （4）手动调试。参见图3，手动调试在画面上实现，用于测试各个阀门接线是否正确，动作是否正常。正常运行时，也可以用来监控各个阀门或电机的运行状态。测试前，请先按下画面中自动/手动切换按钮（至少按下1秒钟）。当这个按钮变为手动状态时，按下画面中相应的动作按钮，则相应的输出点会以黑色显示，表示有动作输出。当自动/手动进行切换时，机器正在运行的流程会中止。根据型号的不同，分为单组料枪和双组料枪系统。若画面显示为单组料枪系统，则画面上料枪阀2和入料阀2不起作用（即只有一组工作）。

图3 手动调试
    （5）配方存储。配方存储功能主要考虑到客户使用的便利性，由于生产中需要根据不同的客户需求调整生产的模具，需要根据不同的模具调整参数，每次生产更换模具后，前面讲述到的28项参数都需要调整才能生产出合格的成品。因此这里的模具存储以后，与前面的28项参数设定结合起来构成配方存储，在下一次生产用到相同模具时通过调换模具型号后，即可以得到原来生产时的经验参数。

3.3 PLC梯形图设计
    利用台达简洁而强大的PLC编辑软件，采用步进的方式来实现对整个机械的所有逻辑动作。由于画面上每个动作的执行时间都需要非常快而准确的显示，因此将PLC和HMI的通讯波特率设置为19200。这样人机界面与PLC的通讯能够保持非常准确的同步，并且整个机器的动作时间非常的快，生产效率非常高。

4 结束语
    整套控制系统采用性价比极高的台达机电产品，简洁方便，操作软件易学易用。根据显示效果、配方存储、多级系统密码功能、弹出式的WINDOWS窗口报警记录等众多强大的功能实现，说明台达HMI与PLC在泡塑行业运用的适用性。这套解决方案的成功运用，得到了众多设备制造商的充分肯定，并在浙江泡塑机业产生了很大的影响，它不仅可以大幅提升生产的效率和稳定性，而且在性价比方面，也给泡塑设备制造商带来价值。