摘要：本文主要介紹了臺達機電產(chǎn)品在熔體流動速率儀上的集成應(yīng)用。該控制系統(tǒng)結(jié)合臺達HMI、PLC、溫控模塊和編碼器等自動化產(chǎn)品，操作界面友好簡單，實現(xiàn)了設(shè)備的技術(shù)升級與高效節(jié)能。系統(tǒng)運行證明：臺達產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，控制效率高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。

    關(guān)鍵字：臺達、編碼器、PLC、人機界面、溫控器

    1 前言

    熔體流動速率儀屬于測試儀器的一種，主要用于測定熱塑性高聚物如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛，ABS樹脂、聚碳酸脂等，在高溫下的熔體質(zhì)量流動速率（MFR）和體（MVR）積流動速率。測定熔體體積流動速率，采用手動取樣，切段時間間隔由控制系統(tǒng)報警提示，天平稱量的方式；測定熔體體積流動速率是通過位移傳感器和自動計時系統(tǒng)先測量出活塞移動規(guī)定的距離所需的時間，然后根據(jù)公式計算出體積流動速率。兩種測定方法的結(jié)果需要由微型打印機打印出來。該設(shè)備廣泛應(yīng)用與塑料生產(chǎn)、塑料制品、石油化工等行業(yè)以及大專院校、科研單位、商檢部門。圖1即為一熔體流動速率儀。

    臺達機電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數(shù)器、人機界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機電一體化解決方案。本文基于臺達HMI、PLC、溫控模塊和編碼器等自動化產(chǎn)品構(gòu)建了一套先進的熔體流動速率儀自動控制系統(tǒng)，運行穩(wěn)定，控制簡單，值得業(yè)界借鑒并推廣。

                            

                       圖1 熔體流動速率儀實物圖

    2 工藝介紹

    熔體流動速率儀是塑料擠出儀器。它是在規(guī)定的溫度下，用高溫加熱爐是被測物體達到熔融狀態(tài)。在規(guī)定負荷下通過一定的直徑的小孔經(jīng)行擠出試驗。熔體質(zhì)量流動速率就是指擠出的各段試樣的平均質(zhì)量折算為10分鐘的擠出量。

    熔體質(zhì)量流動速率公式：MFR= T * M/t
    公式中：m 為切取多段的平均值，單位 g
    T 參比時間（10分鐘）600s
    t 切樣間隔時間 單位s
    熔體體積流動速率公式： MVR= 427L/t
    公式中：L 活塞移動規(guī)定距離（0.625cm或2.54cm）
    t 切樣間隔時間 單位s

    熔體流動速率儀主要由六部分組成：1、基座部分 2、熔爐部分3、切斷擠出部分4、控溫，測溫部分5、定位移，測時間部分6、結(jié)果輸出部分

    3 控制系統(tǒng)

    控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。

             

                                     圖2 控制系統(tǒng)框圖

    上圖為其系統(tǒng)框圖的示意圖。在該設(shè)備控制系統(tǒng)中主要使用的產(chǎn)品有PLC,HMI,編碼器，溫控器，微型打印機，步進電機及步進控制器。

    產(chǎn)品型號如下：

    1、可編程控制器：DVP-14SS11T2
    特點：Slim標準型主機，主機14點，4K Step程序存貯器，最大238數(shù)位擴充點數(shù)，30KHz高速計數(shù)器、10KHz脈沖輸出，內(nèi)建RS-232與RS-485雙通訊口，可連接8臺模擬量、溫度擴充模塊，小體積 多機能 更佳擴充性豐富的擴充模塊，包括標準信號的輸入輸出，熱電阻，熱電偶。

    2、人機界面：DOP-AS38BSTD 
    特點：16色灰階藍白色顯示(320*240)，支援3個 COM (RS232/422/485)，利用 USB 快速畫面上下載，USB Host功能，支持打印機、U盤，臺達 PLC 編程軟件可透過人機的，COM 或 USB 下載程序或監(jiān)控 PLC，支持 U 盤刷新畫面程序及韌體,對編程畫面更提供了絕佳的版權(quán)保護,可以限制終端用戶的刷新臺數(shù)。

    3、溫控器：DTC1000
    特點：模塊式結(jié)構(gòu)，多種輸入傳感器，支持PID過程控制功能，提供十二種輸入警報模式，可自行規(guī)劃輸出功能，可選擇控制輸出(加熱,冷卻)、警報輸出或輸入比例輸出，RS-485數(shù)字通訊，支持2400bps~38400bps傳輸速度。

    4、編碼器：ES3-20CG8941

    5、微型打印機：
    微達面板式微型打印機，該機型采用標準字庫，5伏電源供電，串行接口與RS-232C標準兼容。

    6、步進系統(tǒng)：采用的是深圳研控的步進系統(tǒng)。

    4 應(yīng)用規(guī)劃及效果

    4.1 PLC程序規(guī)劃

    根據(jù)控制工藝要求，選用臺達DVP14SS11T2型PLC完成主要控制功能。系統(tǒng)PLC程序分為以下三個部分：

    （1）通訊設(shè)置部分
    主要完成PLC與DTC的通訊；

    （2）控制方式選擇
    根據(jù)工藝主要涉計了2中工作模式：MFR,MVR.2種工作狀態(tài),自動和手動。這兩種工作模式和工作狀態(tài)可以互相單配。其選擇方式主要是通過判斷兩個寄存器M520,M521的狀態(tài)完成。在選狀態(tài)后，程序會跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的步進程序上（觸摸屏也會調(diào)整到相應(yīng)界面）；工藝參數(shù)設(shè)置（計算公式中，切刀等參數(shù)設(shè)定）；手動工作，MFR自動工作狀態(tài)和MVR自動工作狀態(tài)：手動和自動狀態(tài)的動作控制部份使用步進指令完成；

    （3）數(shù)據(jù)處理
    計算測量數(shù)據(jù)等。

    下面是部份程序?qū)嵗?，如圖3所示：

               

               

                                     圖3 部分PLC程序?qū)嵗?br />
    4.2人機界面規(guī)劃

    根據(jù)現(xiàn)場使用人員和設(shè)計人員的要求，主要完成了一下主要界面，并通過人機完成與打印機的連接。主要界面:準備測試，參數(shù)設(shè)定，手動測試，自動測試，PID調(diào)整，位移修正，溫度修正，計算結(jié)果等等界面。通過宏指令完成對對微型打印機的控制。規(guī)劃COMI為485（通過宏指令定義），用于和微型打印機的通訊，COM3為232 ,用于和DVP14SS的通訊。下面是部份人機接口的實例。

    測試準備界面

    測試準備界面如圖4所示。

                         

                           圖4 測試準備界面

    該界面主要用于測試人員在測試物料之前填寫，目的是明卻測試人員和所測物料的代號。此兩個參數(shù)會在試驗完畢后打印在測試報告中。

    參數(shù)設(shè)定界面

    參數(shù)設(shè)定界面如圖5所示

                  

                     圖5 參數(shù)設(shè)定界面

    該界面是手動的監(jiān)控界面。主要是通過監(jiān)控完成正式試驗前的一些動作。其中左側(cè)為控制部份，右側(cè)為狀態(tài)顯示，中間為機器的簡單示意圖。

    手動監(jiān)控界面

    手動監(jiān)控界面如圖6所示。

                  

                   圖6 手動監(jiān)控界面

    該界面同樣用于測試人員在測試物料之前填寫或核對測試數(shù)據(jù)。測試人員會跟據(jù)國家標準中規(guī)定的測試條件設(shè)置所需參數(shù)，并確定當次測試的工作模式。

    MFR自動監(jiān)控界面

    MFR自動監(jiān)控界面如圖7所示。

                      

                    圖7 MFR自動監(jiān)控界面

    該界面是MVR自動模式下的監(jiān)控介面?？稍谑謩咏缑嫱瓿蓽蕚浜笞詣犹D(zhuǎn)該界面。主要用于監(jiān)視測試的一些數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

    計算結(jié)果界面

    計算結(jié)果界面如圖8所示。

                   

                        圖8 計算結(jié)果界面

    該界面是MFR模式下的測試結(jié)果顯示界面。并可以計算結(jié)果和打印結(jié)果。

    相關(guān)重要設(shè)置如下：
    （1）選擇COM1端口，通過宏指令與微型打印機連接。臺達人機界面的宏指令是一個非常強大的功能，通訊指令的存在更是與針式打印機一類的帶通訊的設(shè)備提供了非常簡便的連接方式。
    （2）溫控器型號為DTC1000V,通訊程序：通過設(shè)定RS-485的通訊協(xié)議、逾時時間，利用MODWR和MODRD指令將溫控設(shè)定值，溫度當前值，溫控啟動，溫控自動調(diào)整，PID參數(shù)，誤差調(diào)整值讀取或?qū)懭隓TC中，已完成工藝需要的控制要求。

    5 結(jié)束語

    由臺達人機、PLC、DTC,編碼器組成的控制系統(tǒng)輕松實現(xiàn)用戶提出的要求；穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品品質(zhì)，簡單便易的操作方法，體現(xiàn)了臺達機電產(chǎn)品整合系統(tǒng)的優(yōu)越性；系統(tǒng)實現(xiàn)了全自動生產(chǎn)，大大提高了檢測效率。為檢測機行業(yè)提供了很好的案例。

    【參考文獻】

    [1] 臺達全系列可編程序控制器 臺達內(nèi)部資料 2008
    [2] 郭宗仁等. 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù). 人民郵電出版社，2002
    [3] 《通信原理》，第3版，北京郵電大學出版社2008，周炯盤等編著