台达自动化EVA射出发泡成型机解决方案

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摘 要：本文重点讨论基于台达PLC的EVA射出成型自动化系统。在工艺分析的基础上给出总体系统分析和综合设计。对于系统设计和实施核心问题单列章节精要讨论。
关键词：EVA 发泡 成型 PLC

1 引言

2005年以来，中国制鞋工业迅猛发展，鞋业年生产总量近60亿双，占世界产量的51%，出口量40多亿双，制鞋总量和出口总量都已居世界第一位。在制鞋行业快速发展的同时，国产制鞋装备的自动化程度相对比较低，与全球闻名的意大利鞋机产品还有很大差距。近年来，为了产品的先进性及满足各方面客户的需求，一些实力强的企业也开始开发具有世界先进水平的产品，这使得PLC、变频器、人机界面等现代自动化技术在制鞋工业装备领域大展身手。

EVA（乙烯-醋酸乙烯二元共聚物，商品名Ethylene vinylacetate copolyme）是一种新型塑胶制鞋材料。EVA发泡塑胶具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、、质轻、无毒、环保、耐磨、耐寒、抗拉、抗化学腐蚀等鞋底材料需要的优秀物理与化学特性。

对比工序复杂产量低的传统热压EVA工艺，EVA发泡成型射出工艺采用射出机将EVA粒子直接射入机台模具里边,真空加硫模内鞋底发泡成型,再经过热、冷定型箱定型。射出发泡成型特点是产量高,一次成型，是目前最先进的EVA鞋底生产技术。EVA塑料的发泡成型工艺符合制鞋行业快速大批量高效率优质生产要求，因此倍受制鞋行业的重视。EVA材料的环保达标特性还是欧美鞋业出口贸易广泛应用的绿色鞋材。

本文重点讨论基于台达PLC的EVA射出成型自动化系统开发的技术路线。

2 系统分析

2.1 工艺原理

EVA射出成型是将颗粒状塑料加入高温料管中，一面融化一面向前移送，此时加料的速度（亦即射出胶螺杆的后退速度）和加料螺杆的转速须互相搭配，加料压力关键参数的控制。因为融料密度（塑料在料管中的密度）的稳定性，以及射胶定位的精确度直接影响了射出品的成型精度。 塑料射出成型机工艺过程主要以四个动作来完成。分别是负责模具打开关闭的锁模机构，将成型品由模具内顶出的顶出机构，把塑料颗粒绞入融料料管的加料机构，以及将融化之塑料加压射入模具的射胶机构。油压系统因具有维护容易，控制简单的优点，成为射出成型机的主流。油压系统仰赖电磁阀的开度大小来控制流过的流量和压力，进而控制各动作的进行。

2.2 工艺分析

整个系统实现EVA鞋机生产过程的集中控制，主要监控设备有：左模真空、右模真空、安全杆进退、左阻料杆、右阻料杆、安全门上下、模站下降、模站上升、锁模泄压、合模压力、开模调模压力、快慢速转换、比例阀、背压阀、工位泵、左枪泵、右枪泵、真空泵、左入料、右入料、左注射、右注射、移座电机、48路温度控制等。系统控制工艺流程说明如下：

3 系统设计

针对6工位EVA鞋机，该方案中主控制设备采用台达DVP PLC作为主控制器，台达触模屏作为人机对话的窗口。根据系统的现场实际情况，根据整个控制系统先进、可靠且性能价格优的原则，系统采用DVP PLC作为下位控制器，负责采集信号，并对信号进行逻辑运算，进而控制相关设备。该控制系统结构，考虑到省配线及性价比。

基于台达PLC的EVA发泡自动化控制系统总体架构如图1所示。自动化系统配置系统由DOP10.4HMI触模屏1台；EH 系列PLC1台； DVP 14SS系列PLC6台、相关检测元件（温度采集、位置判断、温度控制、压力检测等）；相关执行元件（行走电机、液压缸）等构成监控系统。DVP PLC作为下位机，用来监控机台的运行情况。

3.1 PLC分散控制

采用1台EH PLC做主机，PLC EASY LINK做网络通讯，将6个工位站设为子站由6台SS机控制、2个枪也控制在主站、1个移座站控制在主站构成整个PLC分散控制系统。PLC分散控制部分的控制部分PLC由DVP PLC构成，用以实现对整台机器的监控。该部分一方面通过与人机界面的通讯，另一方面通过各采集模块实现对现场信号的采集与逻辑处理。DVP PLC通过各采集模块对现场数据的采集与处理，其中PLC还能接受人机界面发送的控制逻辑、参数、指令等，并响应人机界面请求向人机界面传送实时数据，报警信息。主要设备是PLC即可编程序控制器。PLC运行控制逻辑，通过I/O接口控制现场设备。DVP 系列PLC的性能如下：

（1）基本性能：EH系列采用高速运算处理晶片(ASIC)设计架构。采用CPU+ASIC双处理器， 分工运算处理技术；基本指令速度可达0.24us；高速脉波输出可达200KHz，內建平滑加减速控制；高速计数器计数频率可达100KHz/每組，共四组；I/O模组资料更新介面， 不占用程式扫描时间；內建多组外部中断功能。

（2）DVP PLC模块丰富：直流输入，可控硅、继电器输出模块；电流电压型模拟量输入、输出模块；热电阻输入模块；热电偶输入模块；高速计数输入模块；用户定制的伺服、步进电机控制模块；EH PLC还具有用户定制协议RS-232，RS-485通讯接口卡。

（3）具有内建式的PLCLINK功能：具有PLCLINK的功能，可减轻单站PLC的工作负担，轻易实现分布式系统。

3.2人机界面上位机监控

采用1台10.4吋的DOP人机界面作为人机对话的窗口。用于实现整个系统画面监控、数据处理及报警、及工艺参数的设定功能。通过与PLC进行通讯，达到传送控制组态、实时数据，参数设定、报警监控及机器生产流程的监控。选用台达DOP人机界面，可以实现：

（1）丰富、逼真、生动的EVC发泡过程直观监控。
（2）温度、发泡时间等各种工艺参数的设定、记录、存储、等功能；有配方、万年历功
能。
（3）使生产工艺简单化、灵活化处理。
（4）可实时、动画显示设备当前运行状态，操作、监控一目了然。
（5）可实时显示设备故障、报警，并可及时弹出故障信息，提供故障排除建议。
（6）可采集、存储、记录、查询、分析、系统内各设备状态、报警信息、故障信息量等信息。

3.3 系统通讯

该系统采用二层网络，实现系统各设备之间的连接和分工协作。如图1所示。

图1 EVA发泡自动化控制系统总体架构
（1）PLC分散控制部分.DVP-PLC提供了EASY LINK的功能，您只要将写入及读出的参数地址及长度填入特殊缓存器内，不用撰写通讯程序，主站(Master)会自动作各站号间的资料交换(读出/写入各16个Word)，而从站(Slave)最多为16站，不限DVP-PLC，包含台达其它机电控制产品变频器、温控器或伺服驱动器等具有串联通讯只且支持Modbus通讯协议的装置。