海信科龍電器股份有限公司 夏樹勝

摘要：臺達自動化產品在真空成型機系統(tǒng)中的應用及優(yōu)點。
關鍵詞：臺達 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
　 在冰箱生產線的設備中，真空吸塑成型機系統(tǒng)使用非常普及，對每種不同的冰箱內膽型號都要對生產工藝的參數(shù)和模具進行調整，隨著PLC的國產化和成本的不斷降低，PLC在工業(yè)生產線的節(jié)能及提高生產效率等方面起到日趨重要的作用。
　　目前在工業(yè)領域能源問題已成為中國未來發(fā)展的主要瓶頸，而臺達自動化及驅動系統(tǒng)(產品)對生產制造型企業(yè)的節(jié)能降耗方面有一定的推進作用。針對真空吸塑成型機控制系統(tǒng)的工作環(huán)境和節(jié)能性要求，使用臺達公司的DVP EH2系列PLC和臺達公司的DOP-A系列觸摸屏組成新的控制系統(tǒng)。應用了新的控制系統(tǒng)后，提高了生產效率約22%、降低了故障率及節(jié)約電能約10%。
　　臺達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)生產現(xiàn)場控制器的首選。它能適應各種強電磁干擾及高溫度，高濕度的現(xiàn)場環(huán)境。
2 控制系統(tǒng)構成
　　 本系統(tǒng)核心采用臺達PLC DVP80EH00T2模塊，再加入數(shù)字量擴展模塊DVP32HP11T及模擬量輸入模塊DVP04TC-H2，模擬量輸出模塊DVP04DA-H2組成。 DVP80EH00T2共擴展6個模塊（4塊DVP32HP11T+ DVP04TC-H2 + DVP04DA-H2組成）。
　　DVP80EH00T2模塊有兩個通訊接口（RS485/RS232）相容Modbus ASC‖/RTU通訊協(xié)議 。在應用上非常方便，一個用于觸摸屏的通訊；另一個作為自由口通訊，通過編寫程序與臺達DT溫度控制器及檢測儀表之間進行串行通迅。
　　人機介面采用觸摸屏DOP-A10TCTD，設計簡單。為確?？煽康呐c臺達DVP80EH00T2模塊通訊，建議使用臺達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，實際通訊距離可以達到15米。

3 控制策略及工藝
（1）主界面介紹：如圖1所示,開機進入系統(tǒng)主界面選擇需要的工作方式。如選擇英文工作模式，進入如圖 2所示的英文界面；如選擇調整界面或是選擇手動界面系統(tǒng)就會進入相應的控制界，用于裝模調試和手動復位工作。
?。?）當系統(tǒng)進入自動運行控制后，可以通過觀察位狀態(tài)指示燈，來了解真空吸塑成型機的運行情況。循環(huán)起動多功能按鈕能在不同的運行狀態(tài)下完成循環(huán)起動、加熱結束、冷卻結束三種功能。
　 （3）自動工作循環(huán)動作順序,如圖1所示。

圖1自動工作循環(huán)動作順序圖

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)動作時如發(fā)生意外可以按急停按鈕，循環(huán)動作會立即停止；所有動作在觸摸屏動態(tài)監(jiān)控界面上都有模擬監(jiān)控顯示?！?
　　（4）參數(shù)調整：通過觸摸屏參數(shù)調整界面對生產工藝中的產品型號、動作時間設定、溫度設定、壓力和速度設定、加熱板加熱位置及加熱功率百分比。
　 （5）配方型號選擇畫面：根據(jù)工裝模具選擇符合的型號保存或打開配方。 其它的功能界面根據(jù)屏幕提示操作。
　 （6）PLC程序的編制：臺達PLC DVP80EH00T2使用臺達的WPLSoft 2.10 來進行方便快捷的編程。它可以在指令圖、梯形圖、步進邏輯方框圖之間切換編程、在線修改程序（在運行中寫入），豐富的指令集基本上可以滿足中小型工業(yè)設備的應用。真空成型系統(tǒng)的動作流程簡單使用梯形圖編程就可以解決，臺達WPLSoft 2.10系統(tǒng)的功能比較強大，所以在編程時盡可能的應用軟件程序來解決抗干擾、系統(tǒng)容錯、故障報警提示等方面問題。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

圖4 系統(tǒng)主界面

圖5 自動操作界面

圖6 手動/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 配方型號選擇畫面

4 系統(tǒng)優(yōu)點

真空吸塑機是利用真空吸力，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包裝裝璜盒、冰箱內箱等產品。其主要構造是由給料送料區(qū)、電加熱區(qū)、真空成型室區(qū)、冷卻、切邊等裝置構成；
新吸塑機對控制系統(tǒng)的要求是保證操作方便、機械動作柔和溫度控制精度高、成型高度自動調節(jié)、生產速度快、在同等生產條件下盡可能節(jié)約耗電量。
4.1 新舊控制系統(tǒng)對比
（1）新方案采用交流接觸器進行限溫，溫度分區(qū)采用固態(tài)繼電器進行通斷控制。將原來的分區(qū)控制改為對每個電熱磚進行獨立溫度采樣和獨立輸出控制，可以按逐個電熱磚進行控制，提高溫度控制精度和吸塑加工質量，提高生產控制的柔性，達到準確、平穩(wěn)、快速的目標。
（2）新的系統(tǒng)采用臺達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）對加熱元件的控制采用PWM脈寬調制技術，（因為真空成型機的加熱點數(shù)較多，如果采用傳統(tǒng)的PID控制占用CPU的時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間較長，通過試驗得出PWM脈沖周期可以設在1.5到2秒之間。這樣低的開關頻率可以減少消耗在開關上的功率。溫度調節(jié)使用百分比值設定，簡單直觀。對溫度采樣反饋回的數(shù)據(jù)值采用查法跟PLC設定的參數(shù)相比較后輸出PMW脈沖，減小波動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)相比增強抗干擾性、提高了設備的可靠性，并縮短設備的預熱調溫時間。。 `
（4）采用臺達觸摸屏作為人機界面，提高機器的自動化程度、方便操作和設備升級、和原有的（文本顯示器+按鈕+指示燈+多條信號線組成的系統(tǒng)）相比只需要用一條通訊線，使設備走線美觀和節(jié)約線路成本。
4.2 新系統(tǒng)優(yōu)點
(1)采用PWM脈寬調制技術后電能節(jié)約了，可以將加熱元件的溫度調節(jié)與設備真空成型動作以最優(yōu)的方式配合，在真空成型及冷卻工藝等待過程中能自動進入節(jié)電模式，保證設備在最佳條件下進行工作，減少生產時電能的消耗、延長加熱元件的壽命，提高設備的整體性能，保證設備所生產的產品質量合格。
(2)采用觸摸屏作為人機界面操作方便了，可以隨時直觀地了解設備的生產狀況，提高機器的現(xiàn)代化程度和自動化程度，降低員工勞動強度。系統(tǒng)可以對設備生產的設備故障和操作失誤進行報警顯示，提高設備的安全性。
(3)使用臺達DOP-A10TCTD（內置3MB Flash 記憶卡）后用戶更換產品型號的時間節(jié)約了， 大量的內存可以保存不同冰箱內膽所需的控制方案，本系統(tǒng)配置的存儲卡，可以保存200種型號的配方。操作人員通過觸摸屏來選擇所要生產的產品。對已經加工過的冰箱內膽型號，可以直接調出保存的控制配方。如果有新的產品生產，配方可以快速保存。
5 應用體會
調試過程的困難及注意事項：
　　(1)實施接線時，務必關閉電源，對關系到生產安全的行程開關接線時全部使用常閉（NC）觸點。
　　(2)控制柜電源必須采用符合標準的三相五線制供電，所有設備體上之接地端子務必正確的接地，可提高生產的安全性。
　　(3)交流電源不可連接于行程開關等信號端，否則可能造成嚴重的損壞，因此在通電前請再次確認接線是否正確。
　　(4)為了防止干擾，觸摸屏與控制柜之間的連線請務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)試機前應檢查各種安全保護裝置是否可靠工作，水、電、氣表是否正常。
(6)調試過程中需要對節(jié)能比例、溫度、時間、流量、真空成型高度參數(shù)的配合比例進行測試標定，然后在PLC程序里建一張參數(shù)表。要想達到節(jié)能與性能之間的最佳狀態(tài)，需要反復調節(jié)試驗。把最終的數(shù)據(jù)存入?yún)?shù)表內。

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