【正文】 yrene， EPS）， 化學名稱為 聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物， 它一種 是由樹脂、物理發(fā)泡劑以及其他添加劑以一定比例混合而成的物質 。 其 被大量應用于如建筑領域的屋面隔熱、墻體保溫、 EPS 夾芯板、簡易活動板房等方面。 關鍵字： EPS 應用 成型機 浙江科技學院畢業(yè)設計 II Automatic Foam Molding Machine Control System Design and Development Student： Zhangjun Shen Adviser： Dr. Zhiyi Zhang School of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and Technology ABSTRACT Polystyrene (Expandable Polystyrene, EPS), its chemical name is Polystyrene and styrene copolymer, it is a kind of material mixed by the resin, the physical foaming agent and other additives to mixed with certain is widely applied in roof insulation, wall, such as the construction sector EPS sandwich panel, simple prefabricated houses, foam plastics is mainly posed of EPS molding machine processing and manufacturing, EPS foam raw particles within it through pretest, then after drying, curing and other related treatment are fed into the forming mould cavity, the followup to pass into the steam heating and maintain the steam pressure in the cavity to 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 浙江科技學院畢業(yè)設計 III 目 錄 摘要 ................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 目錄 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 它具有以下化學特性： EPS 的物理外形是直徑在 － 之間的小型顆粒狀樹脂 。 因此，最終加工得到的泡沫制品的厚度完全取決于加工時采用的珠粒的尺寸 ， 若想得到低密度凹模制品，則應選用較大的珠粒加工；若目標制品是均勻填充的，則選用尺寸較小的珠粒更理想 [1]。 1925 年， EPS 作為橡膠中間 體首次開始在德國生產，這為日后 EPS 在全球范圍內的生產打下了基礎 ； 40 年代初， 懸浮 PS 問世； 1943 年，美國 DOW 化學公司 嘗試將 PS 泡沫塑料投入實際生產，結果大獲成功 ； 19 實際中葉， 日本成功地開發(fā)擠塑聚苯乙烯泡沫塑料 （ XPS） ，并用于產品包裝； 而到了 1952 年，德國的塑料貿易交易會上，已經出現(xiàn)了相關的 EPS 制品的身影。 ①建筑領域。 ②道路建設領域。 EPS也用來作為“填充”料或孔隙模，有助于解決橋梁、路堤、水壩、碼頭、港口中較差的地基帶來的問題。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上的應用。 ICF 的制造方法是，在兩層 EPS 端墻的間隙內澆筑混凝土，這樣既可以減少混凝土用量，減輕工作量，又可保證強度，使房屋建筑做到快捷、節(jié)能兩不誤 [3]。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。 浙江科技學院畢業(yè)設計 第 2 頁 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來，中國 EPS 產業(yè)在全球市場中占據著越來越重要的地位。換句話說，中國已成為全球 EPS 行業(yè)最大的生產基地。而到 2020 年，我國 EPS 的年 總產量已經在 550 萬噸以上。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、韓等國轉移，國內 EPS 企業(yè)應抓住這一機會作好合理規(guī)劃，創(chuàng)造更大的產值 [4]。 但在相關方面的研究仍顯不足，如 EPS 在工程作業(yè)的監(jiān)測方面的探究；EPS 輕質材料在實際使用場合中所受外力作用與其形變程度的線性關系等 ，使 EPS 材料厚度與填土高度、減荷工程效果有機結合起來， EPS 用于建筑中時的表面改性的研究等等，另外，基于我國現(xiàn)今鐵路、高速公路建設總長度的迅猛發(fā)展， EPS 在山體隧道中的表現(xiàn)情況的研究的重要性也不言而喻，這將對我國未來的交通建設產生深遠的影響 。 EPS 成型工藝如圖 所示，根據不同制品的規(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)質的相關原料的來源， 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 。 EPS 自動泡沫成型機采用可編程控制器作為控制核心，控制 EPS 成型機的開模、合模、進料、加熱、保溫、冷卻、脫模、制品頂出等自動循環(huán)程序，具有較高的生產率與適應不同工藝要求的能力。一下對三者作為工業(yè)設備中的控制原件的優(yōu)缺點作簡略的分析： ① PLC。缺點：只能處理單一任務。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，資源豐富，可以搭載不同的 PCI 卡，可以實時采集各類數(shù)據信息，抗干擾能力強，并能防電磁干擾。 ③單片機。缺點：抗干擾能力較差，只能處理單一任務，運算速度 較其他控制元件較慢。 基于以上對三者的優(yōu)缺點的分析，本文得出結論，應選擇 PLC 作為本臺自動泡沫成型機的控制元件。 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。綜其優(yōu)點，該型觸摸屏較適合本臺自動泡沫成型機中人機界面的應用。 控制系統(tǒng)原理圖如圖 所示 [6]。整體過程大致如下：合模并預熱后，加料槍開始將 EPS 珠粒注入模腔內， 氣室壁上開有小孔可供蒸汽通過并進入 模腔內加熱，珠粒在模腔內被加熱后膨脹，互相擠壓并發(fā)生交聯(lián)反應，最終熔結成為整體制品。成型工藝原理圖見圖 。若無預熱過程，高溫蒸汽在直接通入模腔的情況下，因遇到常溫的金屬模腔而發(fā)生冷凝現(xiàn)象，則模腔內出現(xiàn)液態(tài)水，這將會阻礙發(fā)泡珠粒的熔結，并破壞最終產品的質量 ，因此要盡量避免冷凝現(xiàn)象產生，在本課題中使用蒸汽吹洗法對模腔進行預熱，預熱溫度控 制范圍為90℃ ~110℃ 。金屬量越高，預熱時間就越久；同時，還會隨著模腔內表面或者模型件數(shù)的增加而延長 。 開啟模具，同時，排空閥、排泄閥工作。 ②合模。 圖 開模動作結構圖 蒸汽室 蒸汽閥 蒸汽室 空氣閥 排泄閥 頂桿 浙江科技學院畢業(yè)設計 第 7 頁 入料 ①加料。在加料過程中，需保持真空閥開啟，排氣閥和排泄閥關閉 。 加料過程中，有可能發(fā)生加料過量的情況，此時就需要從加料管、料斗吹出壓縮空氣，將料管內所剩的余料吹回料斗，防止加熱過程中余料亦熔結而發(fā)生堵塞 。 加熱 這是 EPS 成型過程中關鍵性的一步，加熱過程是否順利（是否均勻加熱整個模腔）關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。加熱完成之后，隨著蒸汽停止通入和排氣過程開始，模內壓力逐漸變小。 冷卻 常用的冷卻方法有水冷、常壓冷卻和真空冷卻。 經過水冷方式成型的制 品，可提高整體舒適度，并且產品的強度也會隨之提升 。本課題選用水冷作為模具的冷卻方式。自動泡沫成型機主要工藝流程可分為開模（預熱） 進料 合模 加熱 保溫 冷卻 脫模（開模）。其中 PLC 選用 Koyo光洋 SN64DRA3 型 PLC，人機 界面選用屏通 PT1004 型觸摸屏。下面，我僅結合我自身對 PLC 的了解對 PLC 的功能特點作簡略闡述： PLC 作為一種通過數(shù)字運算的電子化操作系統(tǒng)，是隨著工業(yè)環(huán)境的需要應運而生的。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過程 。 按照組成結構的差異區(qū)分， PLC 可分成整體式和組合式（模塊式）兩類。模塊式 PLC 在整體式的基礎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]。 作為精密電器控制單元，最重要的性能之一就是高可靠性。在應用軟件中 ,應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 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。 ②配套齊全、功能完善、實用性強。除了邏輯處理功能以外 ,PLC 大多具有完善的數(shù)據運算能力 ,可用于各種數(shù)字控制領域。 ③易學易用。它接口容易， 編程語言易于為工程技術人員接受。 浙江科技學院畢業(yè)設計 第 9 頁 起初，我想選用西門子系列的 PLC 來應用于該臺泡沫成型機，因其 性能優(yōu)越、功能強大、配置靈活方便 ，但是，我也發(fā)現(xiàn)其有一個嚴重的缺點，就是價格相對較高，要應用在該課題中難度較高；同時，我也發(fā)現(xiàn)光洋系列 PLC 功能 豐富 、可靠性 比較穩(wěn)定 ， 而且 編程容易 ， 價格也易于接受， 可以較好地替代西門子，作為該臺泡沫成型機的控制元件。 PLC 的 I/O 接線圖如圖 所示 [10]。在確定具體型號時，我主要根據本課題中所需的輸入浙江科技學院畢業(yè)設計 第 10 頁 /輸出點數(shù)要求，經過反復地對比，最終選擇了 SN64DRA3 型號的 PLC，該型 PLC 有 DC輸入 32 點 /繼電器輸出 32 點的最大 I/O 構成。關浙江科技學院畢業(yè)設計 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備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。為了增加操作上的方便，在工業(yè)控制設備中，人們多使用觸摸屏來代替鼠標和鍵盤作為輸入設備。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。 在本次設計中，我選擇使用屏通系列的 PT1004 型觸摸屏。減少了畫面操作的重復；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。內置數(shù)據處理器，內置的數(shù)據處理器實現(xiàn)了高速運算功能，使其操作更為快捷簡便。 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 浙江科技學院畢業(yè)設計 第 12 頁 （接表 ） 各類傳感器 該自動泡沫成型機的各項數(shù)據，包括預熱、加熱環(huán)節(jié)時所需的溫度；進料時模腔內所受壓力所反映的進料量；脫模時頂桿