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1 供稿:中达电通股份有限公司 刘红峰 摘要:本文主要介绍了台达机电产品在熔体流动速率仪上的集成应用.该控制系统结合台达 HMI、PLC、温控模块和 编码器等自动化产品,操作界面友好简单,实现了设备的技术升级与高效节能.系统运行证明:台达产品稳定可靠, 控制效率高,值得业界同行借鉴和推广. 一.前言 熔体流动速率仪属于测试仪器的一种,主要用于测定热塑性高聚物如聚乙烯,聚丙烯,聚甲醛,ABS 树脂、聚碳 酸脂等,在高温下的熔体质量流动速率(MFR)和体(MVR)积流动速率.测定熔体体积流动速率,采用手动取样, 切段时间间隔由控制系统报警提示,天平称量的方式;

测定熔体体积流动速率是通过位移传感器和自动计时系统先测 量出活塞移动规定的距离所需的时间,然后根据公式计算出体积流动速率.两种测定方法的结果需要由微型打印机打 印出来.该设备广泛应用与塑料生产、塑料制品、石油化工等行业以及大专院校、科研单位、商检部门.图1即为一 熔体流动速率仪. 台达机电至今已经能为客户提供 PLC 控制器、温度控制器、计数器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数 控系统等一系列产品,可以向客户提供完善可靠的机电一体化解决方 案.本文基于台达 HMI、PLC、温控模块和编码器等自动化产品构建 了一套先进的熔体流动速率仪自动控制系统,运行稳定,控制简单, 值得业界借鉴并推广. 二.工艺介绍 熔体流动速率仪是塑料挤出仪器.它是在规定的温度下,用高温 加热炉是被测物体达到熔融状态.在规定负荷下通过一定的直径的小 孔经行挤出试验.熔体质量流动速率就是指挤出的各段试样的平均质 量折算为

10 分钟的挤出量. 熔体质量流动速率公式:MFR= T M/t 式中:m―切取多段的平均值,单位 g T―参比时间 600s t―切样间隔时间 单位 s 熔体体积流动速率公式: MVR= 427L/t 式中:L―活塞移动规定距离(0.625cm 或2.54cm) t―切样间隔时间 单位 s 三.控制系统 控制系统框图如图

2 所示. 熔体流动速率仪主要由六部分组成:基座部分、熔炉部分、切断挤出部分、控温/测温部分、定位移/测时间部分、结果输出部分 图1熔体流动速率仪实物图 System Solution 应用案例 传感器世界www.sensorworld.com.cn

2 图2为其系统框图的示意图.在该设备 控制系统中主要使用的产品有 PLC,HMI,编码 器,温控器,微型打印机,步进电机及步进 控制器. 产品型号如下:

1、可编程控制器:DVP-14SS11T2 特点:Slim 标准型主机,主机

14 点,4K Step 程序存贮器,最大

238 数位扩充点数, 30KHz 高速计数器、10KHz 脉冲输出,内建 RS-232 与RS-485 双通讯口,可连接

8 台模拟 量、温度扩充模块,小体积 多机能 更佳扩 充性丰富的扩充模块,包括标准信号的输入 输出,热电阻,热电偶.

2、人机界面:DOP-AS38BSTD 特点:16 色灰阶蓝白色显示(320*240),支援

3 个COM (RS232/422/485),利用 USB 快速画面上下载,USB Host 功能,支持打印机、U 盘,台达 PLC 编程软件可透过人机的,COM 或USB 下载程序或监控 PLC,支持 U 盘刷新 画面程序及韧体,对编程画面更提供了绝佳的版权保护,可以限制终端用户的刷新台数.

3、温控器:DTC1000 特点:模块式结构,多种输入传感器,支持 PID 过程控制功能,提供十二种输入警报模式,可自行规划输出功 能,可选择控制输出(加热,冷却)、警报输出或输入比例输出,RS-485 数字通讯,支持 2400bps~38400bps 传输速度.

4、编码器:ES3-20CG8941

5、微型打印机: 微达面板式微型打印机,该机型采用标准 字库,5 伏电源供电,串行接口与 RS-232C 标准 兼容.

6、步进系统:采用的是深圳研控的步进系 统. 四.应用规划及效果 1.PLC 程序规划 根据控制工艺要求,选用台达DVP14SS11T2 型PLC 完成主要控制功能.系统 PLC 程序分为以下三个部分: (1)通讯设置部分 主要完成 PLC 与DTC 的通讯 (2)控制方式选择 根据工艺主要涉计了2中工作模式:MFR,MVR.2 种工作状态,自动和手动.这两种工 作模式和工作状态可以互相单配.其选择方式主 要是通过判断两个寄存器 M520,M521 的状态完 成.在选状态后,程序会跳转到对应的步进程序 图3部分 PLC 程序实例 温控温 步进电机 驱动 打印机 人机 PLC 温控模 块 编码器 5V电源 24V电源通讯Q 通讯Q 通讯Q 电源Q 电源Q M 图2控制系统框图 System Solution 应用案例 传感器世界www.sensorworld.com.cn

3 上(触摸屏也会调整到相应界面);

工艺参数设置(计算公式中,切 刀等参数设定);

手动工作,MFR 自动工作状态和 MVR 自动工作状 态:手动和自动状态的动作控制部份使用步进指令完成;

(3)数据处理 计算测量数据等. 图3是部份程序实例 2.人机界面规划 根据现场使用人员和设计人员的要求,主要完成了一下主要界 面,并通过人机完成与打印机的连接.主要界面:准备测试,参数设 定,手动测试,自动测试,PID 调整,位移修正,温度修正,计算结 果等等界面.通过宏指令完成对对微型打印机的控制.规划 COMI 为485(通过宏指令定义),用于和微型打印机的通讯,COM3 为232 , 用于和 DVP14SS 的通讯.下面是部份人机接口的实例. (1)测试准备界面 测试准备界面如图

4 所示. 该界面主要用于测试人员在测试物料之前填写,目的是明却测试 人员和所测物料的代号.此两个参数会在试验完毕后打印在测试报告 中. (2)参数设定界面 参数设定界面如图

5 所示 该界面是手动的监控界面.主要是通过监控完成正式试验前的一 些动作.其中左侧为控制部份,右侧为状态显示,中间为机器的简单 示意图. (3)手动监控界面 手动监控界面如图

6 所示. 该界面同样用于测试人员在测试物料之前填写或核对测试数据. 测试人员会跟据国家标准中规定的测试条件设置所需参数,并确定当 次测试的工作模式. (4)MFR 自动监控界面 MFR 自动监控界面如图

7 所示. 该界面是 MVR 自动模式下的监控介面.可在手动界面完成准备 后自动跳转该界面.主要用于监视测试的一些数据和状态. (5)计算结果界面 计算结果界面如图

8 所示. 该界面是 MFR 模式下的测试结果显示界面.并可以计算结果和打 印结果. 相关重要设置如下: (1) 选择 COM1 端口,通过宏指令与微型打印机连接.台达人机 界面的宏指令是一个非常强大的功能,通讯指令的存在更是与针式打 印机一类的带通讯的设备提供了非常简便的连接方式. 图4测试准备界面 图5参数设定界面 图6手动监控界面 图7MFR 自动监控界面 System Solution 应用案例 传感器世界www.sensorworld.com.cn

4 (2) 温控器型号为 DTC1000V,通讯程序:通过设定 RS-485 的通讯协议、逾时时间,利用 MODWR 和MODRD 指 令将温控设定值,温度当前值,温控启动,温控自动调整,PID 参数,误 差调整值读取或写入 DTC 中,已完成工艺需要的控制要求. 五.结束语 由台达人机、PLC、DTC,编码器组成的控制系统轻松实现用户提出 的要求;

稳定可靠的产品品质,简单便易的操作方法,体现了台达机电 产品整合系统的优越性;

系统实现了全自动生产,大大提高了检测效 率.为检测机行业提供了很好的案例. 供稿:中达电通股份有限公司 刘红峰 刘红峰,中达电通机电事业部资深技术专家,在橡塑、印刷、纺织等领 域具有丰富的应用经验,现从事台达自动化产品技术整合应用与研究. 通讯地址:北京市朝阳区裕民路12号E3座 邮编:100029

电话:010-82253225 图8计算结果界面