【正文】 o make the heating engineering is pleted, after foam insulation with sinter process, EPS foam has preliminarily forming, at this time again after sewage cooling to finalize the design,it can be made into the corresponding plate products[1]. Keywords： EPS Application Molding Machine 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 III 目 錄 摘要 ................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 它具有以下化學(xué)特性： EPS 的物理外形是直徑在 － 之間的小型顆粒狀樹脂 。 1925 年， EPS 作為橡膠中間 體首次開始在德國生產(chǎn)，這為日后 EPS 在全球范圍內(nèi)的生產(chǎn)打下了基礎(chǔ) ； 40 年代初， 懸浮 PS 問世； 1943 年，美國 DOW 化學(xué)公司 嘗試將 PS 泡沫塑料投入實際生產(chǎn)，結(jié)果大獲成功 ； 19 實際中葉， 日本成功地開發(fā)擠塑聚苯乙烯泡沫塑料 （ XPS） ，并用于產(chǎn)品包裝； 而到了 1952 年，德國的塑料貿(mào)易交易會上，已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)的 EPS 制品的身影。 ②道路建設(shè)領(lǐng)域。用于制作 可儲存各種冷熱食物、飲料 的容器；用于制作 各種電器、家電產(chǎn)品、儀器儀表的包裝；用于制作蔬菜保鮮箱等；以及在糧油儲藏技術(shù)上的應(yīng)用。這樣每塊 EPS 型塊都由兩片平行相向的 EPS 板組成，兩片之間的距離由插入片固定。換句話說，中國已成為全球 EPS 行業(yè)最大的生產(chǎn)基地。目前，中國這一龐大的市場正在吸引 EPS 國際主要出口商從歐、美、日、韓等國轉(zhuǎn)移，國內(nèi) EPS 企業(yè)應(yīng)抓住這一機會作好合理規(guī)劃，創(chuàng)造更大的產(chǎn)值 [4]。 EPS 成型工藝如圖 所示，根據(jù)不同制品的規(guī)格、尺寸、厚薄等因素控制加熱及水冷卻時間的長短；一般成型過程中，水冷卻時間占成型總循環(huán)時間的一半； 如果有優(yōu)質(zhì)的相關(guān)原料的來源， EPS制品的脫模能力、成熟度、光滑性等參數(shù)將有明顯提升，并且其加工時間也能大大縮短 。一下對三者作為工業(yè)設(shè)備中的控制原件的優(yōu)缺點作簡略的分析： ① PLC。優(yōu)點：工控機基于 windows 或 linux 操作系統(tǒng)，擁有友好的人機界面， CPU處理速度較快，可以實現(xiàn)多線程處理各類任務(wù)，資源豐富，可以搭載不同的 PCI 卡，可以實時采集各類數(shù)據(jù)信息，抗干擾能力強，并能防電磁干擾。缺點：抗干擾能力較差，只能處理單一任務(wù)，運算速度 較其他控制元件較慢。 PLC 選用 Koyo 光洋 SN 系列 PLC（型號： SN64DRA3） ,部分參數(shù)列舉： DC 輸入 32點，繼電器輸出 32 點，定時器 128 點，計數(shù)器 128 點，最多可帶 3 個擴充模塊和一個特殊功能選件板；擴展輸入 /輸出模塊（型號： Z16CDR1），為 8 點 24VDC 匯點 /源輸入 /8點繼電器輸出。 控制系統(tǒng)原理圖如圖 所示 [6]。成型工藝原理圖見圖 。金屬量越高，預(yù)熱時間就越久；同時，還會隨著模腔內(nèi)表面或者模型件數(shù)的增加而延長 。 ②合模。在加料過程中，需保持真空閥開啟，排氣閥和排泄閥關(guān)閉 。 加熱 這是 EPS 成型過程中關(guān)鍵性的一步，加熱過程是否順利（是否均勻加熱整個模腔）關(guān)系到能否獲得充分熔合的制品成品 ，對于本課題中模腔壁厚在 2mm 左右 的制件，可以使用蒸汽洗吹法。 冷卻 常用的冷卻方法有水冷、常壓冷卻和真空冷卻。本課題選用水冷作為模具的冷卻方式。其中 PLC 選用 Koyo光洋 SN64DRA3 型 PLC，人機 界面選用屏通 PT1004 型觸摸屏。再附以 AD/DA 模塊， PLC 還可借由數(shù)字量、模擬量的輸入與輸出來完成控制類種類型的機械或生產(chǎn)過程 。模塊式 PLC 在整體式的基礎(chǔ)上增加了底板或機架， 而去除了顯示界面，用戶可按照一定規(guī)則自由組裝這些部件 [8]。在應(yīng)用軟件中 ,應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序 ,使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。除了邏輯處理功能以外 ,PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力 ,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。它接口容易， 編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。 PLC 的 I/O 接線圖如圖 所示 [10]。關(guān)浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 于觸摸屏的詳細介紹如下： 觸摸屏是一種最新的電腦出入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。減少了畫面操作的重復(fù)；更 具豐富的表現(xiàn)力，高清晰、高視角 LCD 液晶屏；該觸摸屏的優(yōu)點有： ① 高速顯像。 表 屏通 PT1004 觸摸屏參數(shù) 型號 PT1004 解析度 1025600 液晶屏 TFT 真彩， 65536 色 背光壽命 20200 小時 液晶屏亮度 （ cd/m2） 250 觸控面板 4 線電阻式 中央處理 器 ARM926EJS 32 位 圖形加速器 2D 引擎圖形加速器 程序閃存 8MB 程序擴充閃存 128MB USB 1 主 （ 后置 ),1 客 （ 后置 ） 串口 COM1： RS232/422/485； COM2： RS422/485(A 型）、 RS232/485（ B 型 ） 、 RS232（ C 型 ） ； COM3： RS232 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 （接表 ） 各類傳感器 該自動泡沫成型機的各項數(shù)據(jù)，包括預(yù)熱、加熱環(huán)節(jié)時所需的溫度；進料時模腔內(nèi)所受壓力所反映的進料量；脫模時頂桿是否成功將成型件頂出等參數(shù)，都需要各類傳感器收集數(shù)據(jù)，然后再通過 AD 模塊把模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量傳遞給 PLC 處理。 溫度采集處理單元由溫度傳感器、熱電阻全隔離信號調(diào)理器等組成。℃ 之內(nèi)； 擁有先進的非線性校正電路，輸出信號與被測溫度呈線性關(guān)系； 附有特殊的控?zé)釞C構(gòu)，有效地控制熱傳導(dǎo)作用； 應(yīng)用面廣，既可與熱電偶、熱電阻形成一體化現(xiàn)場安裝機構(gòu)，也可作為功能模塊安裝在監(jiān)測設(shè)備中。%FS； 環(huán)境穩(wěn)溫度變化影響： 級： %FS/℃ ； 級： %FS/℃ ； 輸出信號： 4~20mA，電源、輸出二線制傳輸； 負載電阻： 0~600Ω； 供電電源： 12~36VDC； 工作環(huán)境： （ 1） 環(huán)境溫度： 25℃ ~85℃ （ 普通型溫度變送器 ） 30℃ ~120℃ （ 高溫環(huán)境溫度變送器 ） 20℃ ~60℃ （ 防爆型溫度變送器 ） （ 2） 相 對濕度： 5~95%RH，無冷凝。隨著進料量逐漸增加，模腔內(nèi)部所受壓力也相應(yīng)變大，通過壓力傳感器傳遞到 PLC，當達到規(guī)定值時， PLC 控制進料系統(tǒng)停止進料，并進行后續(xù)動作。 具體參數(shù)如下： 輸出信號： 4~20mA 輸出疊加 HART 協(xié)議數(shù)字信號 （ 兩線制 ） ； 電源：外部供電： 24VDC， （ 電源范圍 12V~45V） ； 相對濕度： 0~100%； 阻尼：時間常數(shù)在 ~16s 之間可調(diào)； 過程接口：法蘭連接螺紋 1/418NPT（ 錐管螺紋 ） 接頭連接螺紋 1/214NPT（ 錐管螺紋 ） 或 M20 平行螺紋； 電氣接口：用 1/214NPT 帶螺紋端導(dǎo)線管及接線端子和配套的試驗片； 啟動接口： 3s，無需加熱。 在上網(wǎng)搜索了位置傳感器的相關(guān)信息之后，我選擇了上海極典電子有點公司生產(chǎn)的GD19 通用型直流 LVDT 位移傳感器。 在本次設(shè)計中一共用到了壓力傳感器、溫度傳感器和位置傳感器三個傳感器，其中壓力傳感器自帶模 /數(shù)信號轉(zhuǎn)換器，因而可以直接輸出數(shù)字量信號 至 PLC，而 溫度傳感器和位置傳感器則不具有模 /數(shù)信號轉(zhuǎn)換器，輸出的是模擬量信號，因而需要 AD 模塊來實現(xiàn)傳感器和 PLC 的對接。 模腔結(jié)構(gòu) 模腔的整體結(jié)構(gòu)為長方體形，由上下板、前后板、左右板圍成，內(nèi)襯為不銹鋼板，上面開有小孔和通氣槽，模腔內(nèi)部還有可以將產(chǎn)品頂出的頂桿，用于在加工完成時將產(chǎn)品頂出。此時，模腔內(nèi)部的頂 V1/I1 COM V2/I2 F204AD 溫度傳感器 位置傳感器 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 桿將成品制件從模腔內(nèi)頂出。用自動進料槍作進料機構(gòu)的優(yōu)點是，這樣可以使得充料縫隙均勻，且自動化程度較高，工人勞動強度降低，生產(chǎn)文明。 在成型原理上采用 EPS 穿透加熱成型工藝，分三次加熱和保溫，用這種加熱方式具有浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 穿透能力強、粘接性好、成型速度快、用蒸汽量少、板材表面平整、節(jié)省能源，加熱工藝可隨時通過閥門來改變管路而調(diào)整等優(yōu)點。圖 為本次設(shè)計中 EPS 成型機的液壓系統(tǒng)工作原理圖。板機上有兩塊電壓點壓力表起限壓保護作用，分別 限制左右型腔及周邊型腔的壓力，將其內(nèi)壓力控制在 ~ 以內(nèi)。 ③ 電氣控制的安全裝置 電氣裝置的其中一個作用就是在加熱之前必須使模腔處于鎖緊狀態(tài)，并且 加熱 I、加熱 II、加熱 III 各個過程時間都有 PLC 程序控制，一旦達到加熱時間，進氣閥立即關(guān)閉，從而確保在前兩項保護措施失效的情況下仍不至于造成重大安全事故。 本章小結(jié) 本章主要介紹了 PLC、觸摸屏、傳感器等控制系統(tǒng)硬件的選型以及進料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷 卻系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)等執(zhí)行系統(tǒng)的硬件組成及主要功能，并在 節(jié)中給出了本次設(shè)計中的 EPS 自動泡沫成型機的電氣原理圖與基板布局圖。其工作過程是：人 機界面為用戶提供觀感形象 （ look and feel） ，支持用戶應(yīng)用知識、經(jīng)驗、感知和思維等獲取界面信息，并使用交互設(shè)備完成人 機交互，如向系統(tǒng)輸入命令、參數(shù)等，計算機將處理所接受的信息，通過人 機界面向用戶回送相應(yīng)信息或運行結(jié)果。計算機越來越趨向于平面化、超薄型化；輸入方式已經(jīng)由單一的鍵盤、鼠標輸入，朝著多通道輸入發(fā)展。由于硬件技術(shù) 的發(fā)展以及計算機圖形學(xué)、軟件工程、人工只能、窗口系統(tǒng)等軟件技術(shù)的進步，圖形用戶界面 （ Graphic User Interface)/直接控制 （ Direct Manipulation） 、“所見即所得”（ What you see is what you get）等交互原理和方法相繼產(chǎn)生并得到了廣泛應(yīng)用，取代了舊有“鍵入命令”式的操作方式，推動人機界面自然化向前邁進了一大步。它一方面要求產(chǎn)品功能齊全、高效，適于人的操作使用，另一方面又要滿足人們的審美和認知的精神需要。人機界面設(shè)計，主要用理論來指導(dǎo)設(shè)計，一方面防止出錯，另一方面用以提高工作效率。 與認知心理學(xué)相比，人機工程學(xué) （ Ergonomics） 更多地從人本身和系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究人機關(guān)系。實際上，這一學(xué)科就是人體科學(xué)、環(huán)境科學(xué)不斷向工程科學(xué)滲透和交叉的產(chǎn)物，它是以人體科學(xué)為“一肢”；以環(huán)境科學(xué) 為“另一肢”，而以技術(shù)科學(xué)為“軀干”，形象地構(gòu)成了本學(xué)科的體系。此外，還要研究設(shè)計風(fēng)格的內(nèi)涵、表現(xiàn)形式和發(fā)展等。色彩給人以刺激，引起一定的生理變化，伴隨著會產(chǎn)生一定的心理活動；同樣，一定的心理活動，也會產(chǎn)生一定的生理變化。 主操作界面 圖 PM Designer 人機界面主操作界面 如圖 所示，人機界面主操作面板大致由三部分組成，位于屏幕中間的是一個往復(fù)浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 移動的浙江科技學(xué)院 Logo；第二部分是居于屏幕左側(cè)及下方的表格，分別顯示了時間、泡沫成型機的工作時間、產(chǎn)量和該臺成 型機的 PLC 型號、觸摸屏型號等相關(guān)信息；第三部分是位于屏幕頂端的一系列畫面按鈕，分別是“首頁面（主操作界面）”、“流程”、“手動”、“工藝”、“設(shè)定”、“中間”、“故障”、“保存”、“監(jiān)控”和“說明”。 在 “手動”界面， 用戶可自行控制成型機各個工步（開模、合模、各類閥、蒸汽、冷卻方式、冷 卻液、報警燈等）開閉或動作的執(zhí)行與否（見圖 ）。從而使用戶對成型機的工作情況有全面的掌控（見圖 ）。 在“監(jiān)控”界面中，可以顯示該臺成型機各工作部件的工作情況是否正常，若按鈕處于亮色，則表明該按鈕對應(yīng)工步或部件處于正常工作狀態(tài)。 圖 “保存”界面 “說明”界面用于對 PM Designer 軟件作必要說明并提供切換至其他頁面的快捷按鈕，包括“主菜單”、“時間設(shè)定”、“行程設(shè)定”、“步驟選擇”、“版本說明”以及 “存儲說明”（如圖 ）。 上文已經(jīng)闡述，本課題選用光洋 Koyo 生產(chǎn)的型號為 SN64DRA3 的 PLC，因此， PLC編程軟件也選用光洋公司的 DirectSOFT 編程軟件。操作時可聯(lián)機編程，也可以脫機離線編程。 圖 DirectSOFT 軟件初始界面視圖 下面主要介紹由 DirectSOFT 編程軟件所編寫的本臺泡沫成型機控制系統(tǒng)