自動(dòng)泡沫成型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

.III各個(gè)過程時(shí)間都有PLC程序控制,一旦達(dá)到加熱時(shí)間,進(jìn)氣閥立即關(guān)閉,從而確保在前兩項(xiàng)保護(hù)措施失效的情況下仍不至于造成重大安全事故。3.3控制系統(tǒng)外部接線圖本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件組成除了PLC、觸摸屏、傳感器等基本配置和加料系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等執(zhí)行系統(tǒng)之外,還包括必要的控制系統(tǒng)外部接線圖。接線圖是根據(jù)電氣設(shè)備和電器元件的實(shí)際位置和安裝情況繪制的,用來表示電氣設(shè)備和電器元件的位置、配線方式和接線方式,其所描繪的成套裝置、設(shè)備或裝置的電路連接關(guān)系[15]。本次課題中所用到的外部接線圖〔電氣原理圖、基板布局圖詳見附錄一。3.4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(jìn)料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等執(zhí)行系統(tǒng)的硬件組成及主要功能,并在3.3節(jié)中給出了本次設(shè)計(jì)中的EPS自動(dòng)泡沫成型機(jī)的電氣原理圖與基板布局圖?？刂葡到y(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)4.1人機(jī)界面的簡單介紹人機(jī)界面〔Human-MachineInterface>,是人與機(jī)器進(jìn)行交互的操作方式,即用戶與機(jī)器互相傳遞信息的媒介,其中包括信息的輸入與輸出。好的人機(jī)界面美觀易懂、操作簡單且具有引導(dǎo)功能,使用戶感覺愉快、增強(qiáng)興趣,從而提高使用效率。4.1.1關(guān)于人機(jī)界面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和人共同構(gòu)成的人機(jī)系統(tǒng),人與硬件、軟件結(jié)合而構(gòu)成了人機(jī)界面,如圖4.1所示。其工作過程是：人-機(jī)界面為用戶提供觀感形象〔lookandfeel,支持用戶應(yīng)用知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、感知和思維等獲取界面信息,并使用交互設(shè)備完成人-機(jī)交互,如向系統(tǒng)輸入命令、參數(shù)等,計(jì)算機(jī)將處理所接受的信息,通過人-機(jī)界面向用戶回送相應(yīng)信息或運(yùn)行結(jié)果。人機(jī)界面人機(jī)界面人硬件軟件圖4.1人-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成示意圖隨著信息社會(huì)的發(fā)展,人們生活水平的提高以及審美情趣的變化,各種器具和技術(shù)日益涌現(xiàn),對(duì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)也提出了越來越高的要求。就當(dāng)今趨勢而言,人機(jī)界面設(shè)計(jì)的可能發(fā)展方向可分為以下幾點(diǎn)。①高科技化信息技術(shù)的革命,帶來了計(jì)算機(jī)業(yè)的巨大變革。計(jì)算機(jī)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(biāo)輸入,朝著多通道輸入發(fā)展。追蹤球、觸摸屏、光筆、語音輸入等競相登場；藍(lán)牙等技術(shù)的出現(xiàn),改變了接口方式；多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)及強(qiáng)有力的視覺工作站提供了真實(shí)、動(dòng)態(tài)的影像和刺激靈感的用戶界面。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,各種技術(shù)各顯其能,使產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)更加豐富多彩,變化紛呈。②自然化早期的人機(jī)界面很簡單,人機(jī)對(duì)話使用的都是機(jī)器語言。由于硬件技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)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(jìn)步,圖形用戶界面〔GraphicUserInterface>/直接控制〔DirectManipulation、"所見即所得"〔Whatyouseeiswhatyouget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(dòng)人機(jī)界面自然化向前邁進(jìn)了一大步。然而,人們不僅僅滿足于通過屏幕顯示或打印輸出信息,還進(jìn)一步要求能夠通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺以及形體、手勢或口令,更自然地"進(jìn)入"到工作空間中去,形成人機(jī)"直接對(duì)話",從而取得"身臨其境"的體驗(yàn)。③人性化現(xiàn)代設(shè)計(jì)已經(jīng)從功能主義逐步走向了多元化和人性化。今天的消費(fèi)者紛紛要求表現(xiàn)自我意識(shí)、個(gè)人風(fēng)格和審美情趣,反映在設(shè)計(jì)上亦使產(chǎn)品越來越豐富、細(xì)化,體現(xiàn)一種人情味和個(gè)性。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(rèn)知的精神需要。20世紀(jì)最偉大的10中人機(jī)界面裝置：擴(kuò)音器、按鍵式電話、方向盤、磁卡、交通指揮燈、遙控器、陰極射線管、液晶顯示屏、鼠標(biāo)/圖形用戶界面和條形碼掃描器[16]。4.1.2人機(jī)界面的設(shè)計(jì)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)必須考慮到很多方面,一個(gè)好的人機(jī)界面必然是兼顧認(rèn)知心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、藝術(shù)設(shè)計(jì)、色彩設(shè)計(jì)等多個(gè)方面的。了解并遵循認(rèn)知心理學(xué)的原理是進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。人機(jī)界面設(shè)計(jì),主要用理論來指導(dǎo)設(shè)計(jì),一方面防止出錯(cuò),另一方面用以提高工作效率。為了提高人機(jī)界面設(shè)計(jì)的水平,增強(qiáng)用戶與計(jì)算機(jī)之間的友好程度,必須對(duì)用戶,即使用計(jì)算機(jī)的人,有一個(gè)較為清晰的認(rèn)識(shí),也就是說對(duì)人的心理基礎(chǔ)要有所了解。既要了解人的感覺器官〔視覺、聽覺、觸覺是如何接受信息的,也要了解人是怎樣理解、處理信息的,以及學(xué)習(xí)記憶有哪些過程,人又是如何進(jìn)行推理的等。由此,盡量使自己的設(shè)計(jì)適應(yīng)于人的自然特性,以使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)滿足用戶的要求。與認(rèn)知心理學(xué)相比,人機(jī)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(jī)關(guān)系。它是人機(jī)界面學(xué)的初期發(fā)展階段的主要研究內(nèi)容,并對(duì)人機(jī)界面學(xué)以后的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響。從這個(gè)意義上說,它與用戶認(rèn)知心理學(xué)起著異曲同工的作用。人機(jī)工程不同的命名充分體現(xiàn)了該學(xué)科是"人體科學(xué)"與"工程技術(shù)"的結(jié)合。實(shí)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。從人機(jī)工程學(xué)的構(gòu)成體系來看,它是一門綜合性的邊緣學(xué)科,其研究領(lǐng)域是多方面的。藝術(shù)設(shè)計(jì)是一種特殊的審美活動(dòng),包括藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)作、藝術(shù)設(shè)計(jì)作品和藝術(shù)設(shè)計(jì)欣賞的整個(gè)過程。藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)研究這個(gè)過程的一些主要環(huán)節(jié),如藝術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)思、藝術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)思的物質(zhì)體現(xiàn),以及作為藝術(shù)設(shè)計(jì)主題的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中的作用等。此外,還要研究設(shè)計(jì)風(fēng)格的內(nèi)涵、表現(xiàn)形式和發(fā)展等。藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)作過程"消融"在藝術(shù)設(shè)計(jì)作品中,反映在界面上,主要體現(xiàn)為硬件界面和軟件界面。這些作品的使用價(jià)值體現(xiàn)在用戶的消費(fèi)和使用之中,它的文化價(jià)值也只有在使用、欣賞過程中才能實(shí)現(xiàn)。色彩對(duì)人的心理和生理作用,是客觀物質(zhì)世界對(duì)人的主觀反映。色彩給人以刺激,引起一定的生理變化,伴隨著會(huì)產(chǎn)生一定的心理活動(dòng)；同樣,一定的心理活動(dòng),也會(huì)產(chǎn)生一定的生理變化?？茖W(xué)家的實(shí)驗(yàn)證明,和諧美麗的色彩,會(huì)使人分泌一種有益生理健康的物質(zhì),可以協(xié)調(diào)人的血液流量和神經(jīng)通絡(luò),使人生機(jī)勃勃,精神愉快[17]。4.2操作面板界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)部分,可以通過觸摸屏來實(shí)現(xiàn)。第三章中已經(jīng)通過比較選擇出了PT-100-4型觸摸屏作為本課題的人機(jī)界面,所以選用的觸摸屏編程軟件也是屏通公司的PMDesigner軟件,該軟件出了具有市面上常用人機(jī)界面編輯軟件的大部分功能外,還增加了很多特有的新功能方便設(shè)計(jì)者使用,可充分發(fā)揮使用者的想象力,是一款多數(shù)設(shè)計(jì)者都給予好評(píng)的人機(jī)設(shè)計(jì)軟件。4.2.1主操作界面圖4.2PMDesigner人機(jī)界面主操作界面如圖4.2所示,人機(jī)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(gè)往復(fù)移動(dòng)的XX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(shí)間、泡沫成型機(jī)的工作時(shí)間、產(chǎn)量和該臺(tái)成型機(jī)的PLC型號(hào)、觸摸屏型號(hào)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(dòng)"、"工藝"、"設(shè)定"、"中間"、"故障"、"保存"、"監(jiān)控"和"說明"。其中,"首頁面"按鈕底色為黑色,表明當(dāng)前用戶正停留在首頁面,用戶可以通過點(diǎn)擊其他按鈕來切換至其他頁面,其他按鈕的功能分別如下："流程"：可切換至自動(dòng)泡沫成型機(jī)的動(dòng)作流程圖界面,顯示各工步流程以及實(shí)際測量值,用戶還可以自由地對(duì)每個(gè)工步設(shè)置設(shè)定值,以供對(duì)比；"手動(dòng)"：可切換至"手動(dòng)"界面,在此界面,用戶可自行控制成型機(jī)各個(gè)工步開閉或動(dòng)作的執(zhí)行與否；"工藝"：切換至"工藝選擇"界面,再次界面中,用戶可以直截了當(dāng)?shù)乜吹礁鞴げ降膱?zhí)行情況,對(duì)成型機(jī)的工作情況有全面的掌控；"設(shè)定"：切換至"設(shè)定"界面,分為三部分,"位置設(shè)定"、"時(shí)間設(shè)定"、"脫模設(shè)定",分別可以設(shè)置成型機(jī)各部件的位置情況、各工步的執(zhí)行時(shí)間、與脫模相關(guān)的設(shè)置；"中間"：可顯示成型機(jī)的工作流程圖；"故障"：若用戶操作不當(dāng)導(dǎo)致運(yùn)行失敗,則該界面會(huì)顯示錯(cuò)誤消息及錯(cuò)誤類型；"保存"：用戶可將原料配方、機(jī)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到機(jī)器中并隨時(shí)讀??；"監(jiān)控"：實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器運(yùn)行狀態(tài),按鈕顯示亮色則表明該按鈕對(duì)應(yīng)動(dòng)作處于運(yùn)行狀態(tài)；"說明"：對(duì)PMDesigner軟件作必要說明并提供切換至其他頁面的快捷按鈕。4.2.2用戶操作界面正如節(jié)所述,用戶操作界面為"流程"界面、"手動(dòng)"界面和"設(shè)定"界面。在"流程"界面中,用戶可以較為明白地看到自動(dòng)泡沫成型機(jī)的動(dòng)作流程圖界面,并可以設(shè)定每個(gè)工步〔包括入料、加壓、補(bǔ)料、發(fā)泡、保溫、冷卻、脫模等的設(shè)定值,以供對(duì)比〔見圖4-3。在"手動(dòng)"界面,用戶可自行控制成型機(jī)各個(gè)工步〔開模、合模、各類閥、蒸汽、冷卻方式、冷卻液、報(bào)警燈等開閉或動(dòng)作的執(zhí)行與否〔見圖4.4。在"設(shè)定"界面,用戶可以分別設(shè)置成型機(jī)各部件的位置情況〔開模速度、關(guān)模速度、入料位置、脫模間隙、脫模頂出位置等,各工步的執(zhí)行時(shí)間〔入料時(shí)間、加熱時(shí)間、冷卻時(shí)間、排氣時(shí)間、一/二/三次發(fā)泡時(shí)間、穿透加熱時(shí)間等以及與脫模相關(guān)〔移模增壓、移模吹氣、脫模吹氣、脫模加水、離型吹氣、脫模頂出次數(shù)選擇、機(jī)器等待等的設(shè)置〔見圖4.5。圖4.3"流程"界面圖4.4"手動(dòng)"界面圖4.5"設(shè)定"界面4.2.3信息顯示界面如上所述,信息顯示界面分別包括"工藝"界面、"中間"界面、"故障"界面以及"監(jiān)控"界面。在"工藝"界面中,用戶可以直截了當(dāng)?shù)乜吹礁鞴げ降膱?zhí)行情況,包括預(yù)熱、送風(fēng)、入料、發(fā)泡、冷卻等環(huán)節(jié)是否正常工作,若按鈕顯示"on"并處于亮色,則說明該按鈕對(duì)應(yīng)工步運(yùn)行正常；若為"off"且為暗色,則說明該工步未運(yùn)行或運(yùn)行不正常。從而使用戶對(duì)成型機(jī)的工作情況有全面的掌控〔見圖4.6。"中間"界面能夠顯示該臺(tái)成型機(jī)的主要工作流程圖,并以亮色塊的方式告知用戶當(dāng)前正進(jìn)行到哪一工步〔見圖4.7。"故障"界面負(fù)責(zé)及時(shí)告知用戶當(dāng)前機(jī)器正處于故障狀態(tài)并顯示故障類型,當(dāng)用戶誤操作或者機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí),自動(dòng)停止當(dāng)前動(dòng)作并跳到"故障"界面。此外,在"故障"界面中,用戶還可選擇初始化機(jī)器的"移模歸零"按鈕或者選擇閱讀正確操作機(jī)器及觸摸屏說明書的"操作說明書"按鈕〔見圖4.8。在"監(jiān)控"界面中,可以顯示該臺(tái)成型機(jī)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(duì)應(yīng)工步或部件處于正常工作狀態(tài)。該界面還可提供用戶臨時(shí)控制機(jī)器的其他操作按鈕〔見圖4.9。圖4.6"工藝"界面圖4.7"中間"界面圖4.8"故障"界面圖4.9"監(jiān)控"界面4.2.4其他界面該觸摸屏除了以上三種類型的顯示界面之外,還設(shè)有其他界面,用于提供其他信息,包括"保存"界面和"說明"界面。"保存"界面,提供用戶輸入并保存廠家代號(hào)、原料代號(hào)、模具代號(hào)、操作員號(hào)、材料重量等相關(guān)生產(chǎn)信息,并提供"數(shù)據(jù)讀取"選項(xiàng),用于用戶讀取之前儲(chǔ)存的信息〔如圖4.10。圖4.10"保存"界面"說明"界面用于對(duì)PMDesigner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(shí)間設(shè)定"、"行程設(shè)定"、"步驟選擇"、"版本說明"以及"存儲(chǔ)說明"〔如圖4.11。圖4.11"說明"界面4.3本章小結(jié)本章主要介紹了人機(jī)界面〔觸摸屏的設(shè)計(jì)要求〔認(rèn)知心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、藝術(shù)設(shè)計(jì)、色彩設(shè)計(jì)；并嘗試著利用PMDesigner觸摸屏編程軟件自己設(shè)計(jì)一款適用于本臺(tái)EPS自動(dòng)泡沫成型機(jī)的觸摸屏,并作了相關(guān)的簡要說明。爭取利用這個(gè)軟件,對(duì)控制系統(tǒng)的程序進(jìn)行編寫和修改,做到最準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)。第五章部分控制系統(tǒng)軟件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)硬件設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容是介紹本次設(shè)計(jì)的PLC編程程序[18]。上文已經(jīng)闡述,本課題選用光洋Koyo生產(chǎn)的型號(hào)為SN64DR-A3的PLC,因此,PLC編程軟件也選用光洋公司的DirectSOFT編程軟件。它是Koyo全系列PLC的編程軟件,類Windows操作,通過進(jìn)行程序的上傳/下載,可以同時(shí)打開幾個(gè)窗口監(jiān)控多CPU系統(tǒng)的資料。該軟件簡單易學(xué),具有豐富的工具箱和直觀形象的視窗界面。編程時(shí),既可以鍵盤操作,也可以用鼠標(biāo)操作。操作時(shí)可聯(lián)機(jī)編程,也可以脫機(jī)離線編程。該軟件可以進(jìn)行梯形圖編程、指令表編程和SFC編程。此外,該軟件還可以對(duì)以太網(wǎng)、MELSECNET/10〔H/、CC-Link等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定,并具有完善的診斷功能,能方便地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控,程序的上傳、下載不僅可以通過CPU模塊直接連接完成,也可通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)〔如以太網(wǎng)、MELSECNET/10〔H/、CC-Link、電話線等完成。DirectSOFT軟件初始界面視圖見圖5.1。圖5.1DirectSOFT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(tái)泡沫成型機(jī)控制系統(tǒng)程序。5.1部分主程序結(jié)構(gòu)5.1.1"啟動(dòng)"動(dòng)作梯形圖"啟動(dòng)"動(dòng)作梯形圖如圖5.2所示。當(dāng)用戶按下"自動(dòng)啟動(dòng)"按鈕時(shí),33行中的"自動(dòng)啟動(dòng)"觸點(diǎn)I5閉合,PLC自動(dòng)重置觸點(diǎn)M36,38行中的觸點(diǎn)M36因被重置而始終處于斷開狀態(tài),因此暫停位始終不工作,保證了機(jī)器在運(yùn)行途中不會(huì)無故暫停。圖5.2"啟動(dòng)"動(dòng)作梯形圖5.1.2"關(guān)模"、"入料"動(dòng)作梯形圖"關(guān)模"、"入料"動(dòng)作梯形圖如圖5.3所示。在64行中,當(dāng)關(guān)模距離小于關(guān)模慢速距離觸點(diǎn)R2000的設(shè)定值時(shí),關(guān)模慢速位線圈M50開啟,此時(shí),215行中的關(guān)模慢速位常閉觸點(diǎn)M50斷開,泄壓泵線圈Q1打開。同時(shí),216行、217行、218行中的關(guān)模慢速位常開觸點(diǎn)全部閉合,此時(shí)若再輸入慢速開料槍指示,則217行中線路接通,料槍閥線圈Q15工作,料槍開始向模腔中進(jìn)料；若輸入真空入料指示,則218行中線路全部接通,真空總閥線圈開啟,開始真空進(jìn)料。圖5.3"關(guān)模"、"入料"動(dòng)作梯形圖5.1.3"開模"、"脫模"動(dòng)作梯形圖"開模"、"脫模"動(dòng)作梯形圖如圖5.4所示。在68行中,當(dāng)開模間隙大于或等于開模間隙觸點(diǎn)R2004的設(shè)定值時(shí),表示已進(jìn)入開模動(dòng)作,開模間隙位線圈M54得電工作,此時(shí),395行中的常閉觸點(diǎn)M54斷開,而此時(shí)一次脫模和二次脫模均已完成,若正在進(jìn)行的是三次脫模,則一次脫模指示常開觸點(diǎn)M220處于斷開狀態(tài),二次脫模指示常閉觸點(diǎn)M52處于閉合狀態(tài),三次脫模指示常開觸點(diǎn)M222即將閉合,再配合T23閉合,395行中的并聯(lián)線路有一路被接通,開模閥線圈Q3得電工作,模腔打開；若正在進(jìn)行的是一次脫模,則399行中的脫模間隙位常開觸點(diǎn)M54閉合,再配合一次脫模指示觸點(diǎn)M220和T24閉合,開模級(jí)線圈S37工作；而當(dāng)開模間隙未大于或等于開模間隙觸點(diǎn)R2004的設(shè)定值時(shí),459行中的脫模間隙位常閉觸點(diǎn)M54一直處于閉合狀態(tài),再配合T60閉合,開模閥線圈Q3和移模真空線圈Q30一直處于工作狀態(tài),開模間隙持續(xù)增大,直到大于設(shè)定值；當(dāng)大于或等于設(shè)定值時(shí),由于68行中的M54線圈得電工作,460行中的脫模間隙位常開觸點(diǎn)M54閉合,固模真空線圈Q27得電工作。由此而保持在開模和固模過程中模腔始終處于真空狀態(tài)。圖5.4"開模"、"脫模"動(dòng)作梯形圖5.1.4"停止"動(dòng)作梯形圖圖5.5"停止"動(dòng)作梯形圖"停止"動(dòng)作梯形圖如圖5.5所示。在34行中,當(dāng)移模返回停止位后,常開觸點(diǎn)S24閉合,線圈M40得電工作,35行中的常開觸點(diǎn)M40閉合,線圈M41得電工作,210行中的常閉觸點(diǎn)M41斷開,同時(shí),37行中的常開觸點(diǎn)M41閉合,210行中的常閉觸點(diǎn)M41被重置,即重新處于閉合狀態(tài),再配合M0閉合,并聯(lián)線路有一路接通,移模返回停止位線圈S24得電工作,保證模腔順利返回停止位后關(guān)閉機(jī)器。5.1.5"報(bào)警系統(tǒng)"梯形圖"報(bào)警系統(tǒng)"梯形圖如圖5.6所示。圖5.6"報(bào)警系統(tǒng)"梯形圖在整個(gè)機(jī)器運(yùn)行過程中,若發(fā)生液壓泵過載、真空泵過載、吸料風(fēng)機(jī)過載等可能導(dǎo)致錯(cuò)誤或發(fā)生危險(xiǎn)的情況時(shí),梯形圖中對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)I14、I15、I16立即閉合,32行中的并聯(lián)線路被接通,故障報(bào)警線圈Q36得電工作；另一方面,若用戶手動(dòng)操作或機(jī)器自動(dòng)運(yùn)行,左或右安全門未完全關(guān)閉前,或左側(cè)門、右側(cè)門處于暫停狀態(tài),線路亦處于接通狀態(tài),故障報(bào)警系統(tǒng)持續(xù)工作,直到上述象限解除,報(bào)警解除。表5.7所示為本次設(shè)計(jì)的PLC程序梯形圖中用到的若干指令說明。表5.7部分PLC指令說明PLC指令名稱分類,含義SET輸出命令,線圈位置動(dòng)作RST輸出命令,線圈復(fù)位動(dòng)作OUT輸出命令,線圈ON動(dòng)作ZOUT輸出命令,線圈ON動(dòng)作PD微分,一次掃描動(dòng)作TMR計(jì)時(shí)器,0.1秒計(jì)時(shí)器LDC讀入命令,讀入8位常數(shù)LDS讀入命令,讀入4位常數(shù)OUTD寫入命令,寫入32BitOUTW寫入命令,寫入16BitEND其他,主程序結(jié)束5.2部分硬件參數(shù)計(jì)算及選型5.2.1氣液增壓缸的計(jì)算與選型液壓系統(tǒng)具有壓力較為穩(wěn)定、動(dòng)作平穩(wěn)且出力較大等優(yōu)點(diǎn),而氣動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、環(huán)境清潔。結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn),在鎖模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中,選用氣液增壓缸作為壓力源,大大地縮小了氣缸的缸徑,進(jìn)一步減小EPS成型設(shè)備的體積。氣液增壓缸是由氣液轉(zhuǎn)換器、增壓裝置和油缸組成的一體型結(jié)構(gòu),使用純氣壓為動(dòng)力,利用增壓裝置的大、小活塞面積的比例,將氣壓的低壓提高數(shù)十倍,供油缸使用,使其達(dá)到液壓缸的高出力。①理論計(jì)算成型工藝要求鎖模力要求〔雙增壓缸出力,〔5-1假設(shè)氣源壓力為時(shí),即,則理論上的活塞面積,〔5-2理論氣缸缸徑=?！?-3查閱相關(guān)產(chǎn)品目錄可知,增壓出力大于30kN的氣液增壓缸的缸徑僅為63mm,約為理論氣缸缸徑的1/4。②氣液增壓缸的選型比較不同的品牌及規(guī)格的產(chǎn)品,結(jié)合工藝要求確定增壓缸的型號(hào),其主要技術(shù)性能參數(shù)如表5.7所示。表5.7氣液增壓缸的主要技術(shù)性能參數(shù)[19]參數(shù)值增壓出力/kN30油缸缸徑/mm63進(jìn)氣壓力/MPa0.3~0.8安裝方式水平氣缸增壓行程/mm200油缸行程/mm15在氣液增壓缸上安裝有油壓表,作為油壓壓力的顯示,通過調(diào)節(jié)增壓缸主氣路上的壓縮空氣調(diào)壓閥來控制調(diào)節(jié)優(yōu)雅的大小,使其達(dá)到所需的壓力值。5.2.2合模機(jī)構(gòu)的參數(shù)及尺寸計(jì)算①合模力的確定[5]合模力也稱為鎖模力,其含義為合模機(jī)構(gòu)鎖模后,熔料諸如模腔時(shí),模板對(duì)模具形成的最終鎖緊力。當(dāng)熔料以一定注射壓力和流速進(jìn)入模具空腔時(shí),為使模具不至于被熔料撐開,合模力應(yīng)滿足以下公式〔5-4其中Fm：合模力；S：安全系數(shù)；P：模腔平均壓力〔MPa,根據(jù)制品要求和物料特性具體確定；A：制品在分型面上的投影面積〔cm2[20]；②模板尺寸及拉桿間距的確定模板是用來固定模具的,模板承受是以拉桿中心為支承的,彎曲變形應(yīng)在模板中心。鎖模時(shí),在強(qiáng)大鎖模力的作用下,模板及其拉桿的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)是模具的分型面,因此各模板的拉桿孔必須平行并對(duì)稱。模板尺寸H〔mm×V〔mm,拉桿間H0〔mm×V0〔mm。制品的最大成型面決定了模板尺寸和拉桿間距,而拉桿間距決定了模具的尺寸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),模板面積約為成型機(jī)最大成型面積的4-10倍,為便于模具從上往下安裝,設(shè)計(jì)模板的長H水平放置。假設(shè)制品最大尺寸為180mm×180mm,按模板面積約為成型機(jī)最大成型面積的7倍計(jì)算,定模板尺寸,〔5-5拉桿間距,〔5-6③動(dòng)模板形成動(dòng)模板行程是指動(dòng)模板能夠移動(dòng)的最大距離,用Sm〔mm表示。動(dòng)模板行程一般與成型制品的寬度有關(guān),為了制品能夠順利地頂出,動(dòng)模板行程要大于制品最大寬度的2倍。5.3本章小結(jié)本章主要介紹了本次課題的EPS自動(dòng)泡沫成型機(jī)的部分控制系統(tǒng)軟件以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)硬件設(shè)計(jì)。包括使用DirectSOFT軟件編輯控制系統(tǒng)梯形圖并簡單介紹；氣液增壓缸與合模機(jī)構(gòu)的外形設(shè)計(jì)及簡單的參數(shù)計(jì)算。結(jié)論塑料工業(yè)是新興的的工業(yè),是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的,目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。塑料工業(yè)又是一個(gè)飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域。世界塑料工業(yè)從20世紀(jì)30年代前后開始開始研制到目前的塑料產(chǎn)品系列化、生產(chǎn)工藝自動(dòng)化、連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領(lǐng)域,它經(jīng)歷了初創(chuàng)階段〔30年代以前、發(fā)展階段〔30年代、飛躍發(fā)展階段〔50至60年代和穩(wěn)定增長階段〔70年代至今等這樣幾個(gè)階段。塑料作為一種新的工程材料,其不斷被開發(fā)與利用,加之成型工藝的不斷成熟、完善與發(fā)展,極大地促進(jìn)了塑料成型方法的研究與應(yīng)用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料之間和日用塑料之間的品種和需求量日益增加,這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期越來越短,因此對(duì)塑料的品種,產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了越來越高的要求。而可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料〔EPS作為一種重要材料已在現(xiàn)代社會(huì)中占有一席之地,比如：作為建筑行業(yè)的絕熱材料,以及用于各式各樣的工業(yè)用具和食品的包裝等。EPS泡沫包裝制品是目前最輕的包裝材料,具有質(zhì)輕、減震、防滑、成本低、易包裝等特點(diǎn),是優(yōu)質(zhì)的包裝防護(hù)材料。廣泛應(yīng)用于家電,電子,機(jī)械,工藝品,制藥等行業(yè)的產(chǎn)品包裝。EPS泡沫保溫箱制品具有保鮮、保溫、耐儲(chǔ)運(yùn)等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品,水果、蔬菜以及儀器行業(yè)的包裝和儲(chǔ)運(yùn)。EPS泡沫保溫板是一種新興的低導(dǎo)熱性保溫材料,具有低成本、保溫、隔音、防潮、輕質(zhì)、節(jié)能、施工方便等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于建筑、裝璜、地暖、溫室、冷庫、舞臺(tái)布景等工程?？删幊炭刂破鳌睵LC是采用微電子控制技術(shù)來完成各種控制功能的自動(dòng)化設(shè)備,可以在現(xiàn)場的輸入信號(hào)作用下,按照預(yù)先輸入的程序,控制現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu),按照一定規(guī)律進(jìn)行動(dòng)作。其主要功能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：順序邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、數(shù)據(jù)處理、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換以及通信及聯(lián)網(wǎng)[21]。其中順序邏輯控制是PLC最基本。最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,用來取代繼電器控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。它即可以用于單機(jī)控制或多機(jī)控制,又可以用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。PLC根據(jù)操作按鈕、限位開關(guān)及其他現(xiàn)場給出的指令信號(hào)和傳感器信號(hào),控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行相應(yīng)的操作。在機(jī)械加工行業(yè),可編程控制器與計(jì)算技術(shù)控〔CNC集成在一起,用以完成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制。很多PLC制造廠家已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模板。在過程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中,存在溫度、壓力、流量、速度、位移、電流及電壓等連續(xù)變化的物理量〔或稱模擬量。過去,由于PLC擅長于邏輯運(yùn)算控制,對(duì)于這些模擬量的控制主要靠儀表控制〔如果回路數(shù)較少或分布式控制系統(tǒng)DCS〔如果回路數(shù)較多。目前,不但大、中型PLC具有模擬量處理功能,甚至很多小型PLC〔如C系列P型機(jī)也具有模擬量處理功能,而且編程和使用都很方便。目前大多數(shù)PLC都具備了通信能力,能夠在PLC與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行同位鏈接及上位鏈接。通過這些通信技術(shù),使PLC更容易構(gòu)成工廠自動(dòng)化〔FA系統(tǒng)。也可與打印機(jī)、監(jiān)視器等外部設(shè)備相連,記錄和監(jiān)視有關(guān)數(shù)據(jù)。本次課題將PLC以及相關(guān)控制元件應(yīng)用于EPS自動(dòng)泡沫成型機(jī)之中,讓PLC控制成型機(jī)自動(dòng)批量生產(chǎn)EPS泡沫塑料,可以說是實(shí)現(xiàn)了PLC和EPS兩大最先進(jìn)科技技術(shù)的完美融合。誠然,在本次課題的完成過程中,不可避免地遇到了諸多難題,但是在克服了這些問題之后,課題的順利完結(jié)可以說是對(duì)我最大的鼓勵(lì),看著自己辛苦努力的結(jié)果,成就感油然而生！參考文獻(xiàn)[1]張玉龍,李萍.泡沫塑料加工350問.北京：中國紡織出版社,2011.4[2]張宇.機(jī)械工程英語.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.02[3]David·Eaves.HandbookofPolymerFoams.AuthorizedtranslationfromtheEnglishlanguageeditionpublishedbyRapraTechnologyLimited,2006.7[4]李忠,郭麗.聚苯乙烯泡沫〔EPS綜述.XX建材第38卷第5期,2012.10[5]蔣立正,董建豐,張永剛,張苗.一種新型電驅(qū)式EPS成型機(jī)合模裝置的設(shè)計(jì)及研究.工程塑料應(yīng)用第42卷第7期,2014.7[6]丁學(xué)恭.EPS板材機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)電工程技術(shù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