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LM在聚氨酯双色浇注机中的应用

LM在聚氨酯双色浇注机中的应用

2009/11/13 15:21:00

      1 引言
  聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称,英文名称是polyurethane,它是一种高分子材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料,被誉为“第五大塑料”,因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。
 

  聚鞍酯材料也被广泛应用于制鞋行业,聚氨酯鞋底具有诸多优点:密度低,质地柔软,穿着舒适轻便;尺寸稳定性好,储存寿命长;优异的耐磨性能、耐弯曲性能;优异的减震、防滑性能;较好的耐温性能;良好的耐化学品性能等等。聚氨酯多用于制造高档皮鞋、运动鞋、旅游鞋等。
 

  在聚氨酯鞋底制造行业,所用的浇注机械主要依赖于进口,浇注机械的控制方式一般分为单片机控制和PLC控制两种。国内生产的浇注机械的控制方式以单片机控制为主,单片机控制存在一些不足,主要反映在以下三个问题上。问题一:单片机抗干扰能力差,计量泵是浇注机的重要组成部分,主要完成聚氨酯原料的精确计量,为了控制出料的速度,需要通过变频器对计量泵进行无极调速,由于变频器与主控单片机的距离很近,对主控单片机的工作有干扰,会出现计量不准确的情况;问题2:浇注机的操作系统主要由按钮和数码管组成,操作过程相当繁琐,增加了对系统操作人员的培训时间;问题三:单片机由于采用汇编语言编程,程序的可读性比较差,程序修改相当困难,无形中增加了新设备的开发周期。考虑到以上几点因素,温州一家浇注机制造商决定开发基于PLC控制的浇注机控制系统。

  2  聚氨酯浇注机控制系统的工作原理
  聚氨酯双色浇注机主要由两部分组成,机械系统和控制系统。控制系统主要由PLC、变频器、继电器及接触器组成。机械系统主要由原料罐、计量泵、罐加热装置、机头搅拌电机、罐搅拌装置、机头导轨、电磁阀及各个管路组成。
 

  聚氨酯浇注机注料是怎样一个过程呢?下面我们对注料过程进行介绍。每套系统分别有A1、A2、B三个原料罐,每个原料罐对应一个计量泵,精确计量每种料的流量,双色浇注机的意思是可以注两种料,即A1+B的混合料和A2+B的混合料。注哪种混合料由两个电磁阀进行控制,A1料、A2料和B料的比例和注料的质量通过触摸屏进行设定,由计量泵和PLC配合进行精确计量。在打开注料电磁阀的之前,打开机头搅拌电机,浇注的料经过机头搅拌,使料更加均匀。为了保证原料罐中料不凝结,需要定时开启原料罐搅拌电机。A1罐、A2罐、B罐和油箱的加热装置要根据温度控制启停。三个原料罐具有出口压力检测装置,如果超压停止计量泵的工作并报警,实现机械装置的内部保护功能。在同一条鞋底生产线上,可能生产的不是同一规格的鞋底,这样在每个工位的浇注原料质量也就不同,PLC需要存储每个工位的质量,并自动判断所处工位,进行相应质量原料的浇注。经过一个浇注流程,可能某个工位的鞋底质量不合格,需要单独对这几个工位进行浇注。这样可以把其它工位的质量设定为0,按下注料按钮,只浇注有质量设定的工位。一条生产线上可能要生产两种不同材质的鞋底,这就要求系统可以选择注那种料,并可以设定自动切换所注原料的种类和不切换所注原料的种类。
 

  3  基于PLC的控制方案
  我们对运行环境进行了现场考察和反复研究,在可靠性、稳定性、方便性等方面做了大量工作,采用先进、实用、可靠的PLC做控制,提出了基于和利时公司LM系列PLC的方案。
 

  整个控制系统有7路数字量输入信号、15路数字量输出信号、7路模拟量输入信号和4路模拟量输出信号,系统还有三路高速输入的需求。
 

  所以选择了集成40点开关量I/O的CPU模块LM3108,其输入输出分别为24点和16点,输出类型为晶体管,输入通道中有3路为高速输入通道,可以采集100KHZ以下频率的脉冲信号。1个4路模拟量输入模块LM3310,可以采集0~10V、0~20mA、4~20mA三种模拟量信号。1个4路热电阻输入模块LM3312,可以采集CU50和PT100的电阻信号。2个2路模拟量输出模块LM3320,可以对外输出标准的电压、电流模拟量信号。系统配有两块触摸屏,一块安装在机头搅拌装置上,方便操作,另一块安装在控制柜上,便于工程师修改工艺和质量参数。LM3108CPU模块有两个通讯口,RS232口用于和系统操作屏的通讯,RS485通讯口预留,便于系统的扩展需要,如果设备较多,可以组成485通讯网络进行上位机统一监控。两块触摸屏通过专有协议进行互联,可以同时对PLC进行控制。机头搅拌的变频器选用台达7.5kw变频器,计量泵变频器选用台达0.75kw变频器。系统结构图如图1所示:

图1系统结构图
 

  系统I/O分配表如表1所所示:
 

  表1 PLC系统I/O点分配
 

信号类型

名称

PLC地址

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