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海信科龍電器股份有限公司  夏樹勝

摘要：臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品在真空成型機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：臺(tái)達(dá) PLC HMI
Abstract: Delta automation system in a vacuum molding machine and the merits of 
the application.
Key Words: Delta PLC HMI

1 引言
　  在冰箱生產(chǎn)線的設(shè)備中，真空吸塑成型機(jī)系統(tǒng)使用非常普及，對(duì)每種不同的冰箱內(nèi)膽型號(hào)都要對(duì)生產(chǎn)工藝的參數(shù)和模具進(jìn)行調(diào)整，隨著PLC的國產(chǎn)化和成本的不斷降低，PLC在工業(yè)生產(chǎn)線的節(jié)能及提高生產(chǎn)效率等方面起到日趨重要的作用。
　　目前在工業(yè)領(lǐng)域能源問題已成為中國未來發(fā)展的主要瓶頸，而臺(tái)達(dá)自動(dòng)化及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(產(chǎn)品)對(duì)生產(chǎn)制造型企業(yè)的節(jié)能降耗方面有一定的推進(jìn)作用。針對(duì)真空吸塑成型機(jī)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境和節(jié)能性要求，使用臺(tái)達(dá)公司的DVP EH2系列PLC和臺(tái)達(dá)公司的DOP-A系列觸摸屏組成新的控制系統(tǒng)。應(yīng)用了新的控制系統(tǒng)后，提高了生產(chǎn)效率約22%、降低了故障率及節(jié)約電能約10%。
　　臺(tái)達(dá)DVP EH2系列PLC以非常高的可靠性和低成本優(yōu)勢成為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場控制器的首選。它能適應(yīng)各種強(qiáng)電磁干擾及高溫度，高濕度的現(xiàn)場環(huán)境。
2 控制系統(tǒng)構(gòu)成
　　  本系統(tǒng)核心采用臺(tái)達(dá)PLC DVP80EH00T2模塊，再加入數(shù)字量擴(kuò)展模塊DVP32HP11T及模擬量輸入模塊DVP04TC-H2，模擬量輸出模塊DVP04DA-H2組成。 DVP80EH00T2共擴(kuò)展6個(gè)模塊（4塊DVP32HP11T+ DVP04TC-H2 + DVP04DA-H2組成）。
　　DVP80EH00T2模塊有兩個(gè)通訊接口（RS485/RS232）相容Modbus  ASC‖/RTU通訊協(xié)議 。在應(yīng)用上非常方便，一個(gè)用于觸摸屏的通訊；另一個(gè)作為自由口通訊，通過編寫程序與臺(tái)達(dá)DT溫度控制器及檢測儀表之間進(jìn)行串行通迅。
　　人機(jī)介面采用觸摸屏DOP-A10TCTD，設(shè)計(jì)簡單。為確保可靠的與臺(tái)達(dá)DVP80EH00T2模塊通訊，建議使用臺(tái)達(dá)公司的專用通迅電纜做通訊線。本系統(tǒng)中觸摸屏與PLC采用三線制接口（RS232）通訊，實(shí)際通訊距離可以達(dá)到15米。 

3 控制策略及工藝
（1）主界面介紹：如圖1所示,開機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)主界面選擇需要的工作方式。如選擇英文工作模式，進(jìn)入如圖 2所示的英文界面；如選擇調(diào)整界面或是選擇手動(dòng)界面系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的控制界，用于裝模調(diào)試和手動(dòng)復(fù)位工作。
 　（2）當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行控制后，可以通過觀察位狀態(tài)指示燈，來了解真空吸塑成型機(jī)的運(yùn)行情況。循環(huán)起動(dòng)多功能按鈕能在不同的運(yùn)行狀態(tài)下完成循環(huán)起動(dòng)、加熱結(jié)束、冷卻結(jié)束三種功能。
　 （3）自動(dòng)工作循環(huán)動(dòng)作順序,如圖1所示。

圖1自動(dòng)工作循環(huán)動(dòng)作順序圖

圖2 真空成型系統(tǒng)工藝流程圖（上料區(qū)）

    在執(zhí)行循環(huán)動(dòng)作時(shí)如發(fā)生意外可以按急停按鈕，循環(huán)動(dòng)作會(huì)立即停止；所有動(dòng)作在觸摸屏動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面上都有模擬監(jiān)控顯示。　
　　（4）參數(shù)調(diào)整：通過觸摸屏參數(shù)調(diào)整界面對(duì)生產(chǎn)工藝中的產(chǎn)品型號(hào)、動(dòng)作時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定、壓力和速度設(shè)定、加熱板加熱位置及加熱功率百分比。
　  （5）配方型號(hào)選擇畫面：根據(jù)工裝模具選擇符合的型號(hào)保存或打開配方。 其它的功能界面根據(jù)屏幕提示操作。
　  （6）PLC程序的編制：臺(tái)達(dá)PLC DVP80EH00T2使用臺(tái)達(dá)的WPLSoft 2.10 來進(jìn)行方便快捷的編程。它可以在指令圖、梯形圖、步進(jìn)邏輯方框圖之間切換編程、在線修改程序（在運(yùn)行中寫入），豐富的指令集基本上可以滿足中小型工業(yè)設(shè)備的應(yīng)用。真空成型系統(tǒng)的動(dòng)作流程簡單使用梯形圖編程就可以解決，臺(tái)達(dá)WPLSoft 2.10系統(tǒng)的功能比較強(qiáng)大，所以在編程時(shí)盡可能的應(yīng)用軟件程序來解決抗干擾、系統(tǒng)容錯(cuò)、故障報(bào)警提示等方面問題。附：以下部分插圖為觸摸屏操作界面圖3-9所示。

 圖3  真空吸塑成型機(jī)

 

圖4  系統(tǒng)主界面

圖5   自動(dòng)操作界面

圖6   手動(dòng)/換模操作畫面

 

圖7   成型參數(shù)操作畫面

 

圖8  加熱參數(shù)操作畫面

圖9   配方型號(hào)選擇畫面

4 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 

真空吸塑機(jī)是利用真空吸力，將加熱塑化的PVC、PE、PP、PET、HIPS等熱塑性塑料板材吸制成各種形狀的高級(jí)包裝裝璜盒、冰箱內(nèi)箱等產(chǎn)品。其主要構(gòu)造是由給料送料區(qū)、電加熱區(qū)、真空成型室區(qū)、冷卻、切邊等裝置構(gòu)成；
新吸塑機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求是保證操作方便、機(jī)械動(dòng)作柔和溫度控制精度高、成型高度自動(dòng)調(diào)節(jié)、生產(chǎn)速度快、在同等生產(chǎn)條件下盡可能節(jié)約耗電量。
4.1 新舊控制系統(tǒng)對(duì)比 
（1）新方案采用交流接觸器進(jìn)行限溫，溫度分區(qū)采用固態(tài)繼電器進(jìn)行通斷控制。將原來的分區(qū)控制改為對(duì)每個(gè)電熱磚進(jìn)行獨(dú)立溫度采樣和獨(dú)立輸出控制，可以按逐個(gè)電熱磚進(jìn)行控制，提高溫度控制精度和吸塑加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)控制的柔性，達(dá)到準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速的目標(biāo)。
（2）新的系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)PLC DVP80EH00T2系列PLC、DOP-A10TCTD觸摸屏、固態(tài)繼電器組成的電氣控制系統(tǒng)。來替代舊系統(tǒng)（三菱FX2N PLC、三菱文本顯示器、專用電路板及可控硅等組成的可控硅溫度控制的方式。）可以進(jìn)行溫度控制方案編程，加入節(jié)電功能。保存各種材料的控制參數(shù)，提高溫度控制精度。
（3）對(duì)加熱元件的控制采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，（因?yàn)檎婵粘尚蜋C(jī)的加熱點(diǎn)數(shù)較多，如果采用傳統(tǒng)的PID控制占用CPU的時(shí)間較多并且控制不了那么多的加熱區(qū)）。由于電熱元件的熱滯后時(shí)間較長，通過試驗(yàn)得出PWM脈沖周期可以設(shè)在1.5到2秒之間。這樣低的開關(guān)頻率可以減少消耗在開關(guān)上的功率。溫度調(diào)節(jié)使用百分比值設(shè)定，簡單直觀。對(duì)溫度采樣反饋回的數(shù)據(jù)值采用查法跟PLC設(shè)定的參數(shù)相比較后輸出PMW脈沖，減小波動(dòng)性與溫度控制傳遞滯后的影響，與原模擬量控制可控硅加熱系統(tǒng)相比增強(qiáng)抗干擾性、提高了設(shè)備的可靠性，并縮短設(shè)備的預(yù)熱調(diào)溫時(shí)間。。 `
（4）采用臺(tái)達(dá)觸摸屏作為人機(jī)界面，提高機(jī)器的自動(dòng)化程度、方便操作和設(shè)備升級(jí)、和原有的（文本顯示器+按鈕+指示燈+多條信號(hào)線組成的系統(tǒng)）相比只需要用一條通訊線，使設(shè)備走線美觀和節(jié)約線路成本。 
4.2 新系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
(1)采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)后電能節(jié)約了，可以將加熱元件的溫度調(diào)節(jié)與設(shè)備真空成型動(dòng)作以最優(yōu)的方式配合，在真空成型及冷卻工藝等待過程中能自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電模式，保證設(shè)備在最佳條件下進(jìn)行工作，減少生產(chǎn)時(shí)電能的消耗、延長加熱元件的壽命，提高設(shè)備的整體性能，保證設(shè)備所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量合格。 
(2)采用觸摸屏作為人機(jī)界面操作方便了，可以隨時(shí)直觀地了解設(shè)備的生產(chǎn)狀況，提高機(jī)器的現(xiàn)代化程度和自動(dòng)化程度，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)可以對(duì)設(shè)備生產(chǎn)的設(shè)備故障和操作失誤進(jìn)行報(bào)警顯示，提高設(shè)備的安全性。 
(3)使用臺(tái)達(dá)DOP-A10TCTD（內(nèi)置3MB Flash 記憶卡）后用戶更換產(chǎn)品型號(hào)的時(shí)間節(jié)約了， 大量的內(nèi)存可以保存不同冰箱內(nèi)膽所需的控制方案，本系統(tǒng)配置的存儲(chǔ)卡，可以保存200種型號(hào)的配方。操作人員通過觸摸屏來選擇所要生產(chǎn)的產(chǎn)品。對(duì)已經(jīng)加工過的冰箱內(nèi)膽型號(hào)，可以直接調(diào)出保存的控制配方。如果有新的產(chǎn)品生產(chǎn)，配方可以快速保存。 
5 應(yīng)用體會(huì)
調(diào)試過程的困難及注意事項(xiàng)：
　　(1)實(shí)施接線時(shí)，務(wù)必關(guān)閉電源，對(duì)關(guān)系到生產(chǎn)安全的行程開關(guān)接線時(shí)全部使用常閉（NC）觸點(diǎn)。
　　(2)控制柜電源必須采用符合標(biāo)準(zhǔn)的三相五線制供電，所有設(shè)備體上之接地端子務(wù)必正確的接地，可提高生產(chǎn)的安全性。
　　(3)交流電源不可連接于行程開關(guān)等信號(hào)端，否則可能造成嚴(yán)重的損壞，因此在通電前請(qǐng)?jiān)俅未_認(rèn)接線是否正確。
　　(4)為了防止干擾，觸摸屏與控制柜之間的連線請(qǐng)務(wù)必使用有被覆的屏蔽線，且不可與AC200V以上的回路并排走向。PLC供電采用AC220V1：1隔離變壓器供電。
　  (5)試機(jī)前應(yīng)檢查各種安全保護(hù)裝置是否可靠工作，水、電、氣表是否正常。
(6)調(diào)試過程中需要對(duì)節(jié)能比例、溫度、時(shí)間、流量、真空成型高度參數(shù)的配合比例進(jìn)行測試標(biāo)定，然后在PLC程序里建一張參數(shù)表。要想達(dá)到節(jié)能與性能之間的最佳狀態(tài)，需要反復(fù)調(diào)節(jié)試驗(yàn)。把最終的數(shù)據(jù)存入?yún)��?shù)表內(nèi)。

6 總結(jié)
  本方案在越南首都河內(nèi)，河發(fā)制冷（HOA PHAT）得到非常理想的應(yīng)用，整套吸塑成型機(jī)成本不到（50000USD），但其生產(chǎn)效率高于每小時(shí)30張箱膽；而該公司同類型的另一臺(tái)設(shè)備為國外某公司原產(chǎn)真空吸塑成型機(jī)（價(jià)值150000USD）生產(chǎn)節(jié)拍約為22張/小時(shí)。所以在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中采用了臺(tái)達(dá)DVP EH2 PLC 控制系統(tǒng)后，整臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備的效率都有所提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]《DVP可編程控制器PLC05C0812》2008.12.
[2]《臺(tái)達(dá)DOPA系列人機(jī)界面HMI02E0811》2008.11.