滚筒式门发泡控制系统的设计

摘 要：该文给出了一种用于电冰箱生产线中八工位门体发泡设备的基于PLC控制系统的结构和工作原理，介绍了用PLC、人机界面、编码器、变频器进行发泡工艺流程控制、精确定位和变速控制的实现方法。

关键词：门发泡 控制系统 PLC

中图分类号：TH69 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0039-01

八工位滚筒式门体发泡机是典型的机电一体化无氟发泡设备，它的工艺流程主要包括上料、冲注发泡剂、旋转、锁模等工序。其电气控制系统的主要功能是实现发泡工序逻辑流程控制。该文介绍的PLC控制系统应用于某冰箱制造厂的门体发泡新型设备上，与同类进口设备相比，整套设备在可靠性、安全性、适应性、方便性、经济性各方面都达到了更高的水平。

1 设备的组成

滚筒式八工位门体发泡设备的主要组成部分：液压系统、水加热循环系统、电气控制系统、发泡剂设备等部分组成。设备主体包括主机架、八边形转盘、模具夹具、八边形转盘驱动机构、模具夹具托举定位机构、夹具开锁机构、夹具闭锁机构、自动注料装置等部分组成。设备整体结构框图如图1所示。工作原理是：门壳体和内衬分别放入模具，夹具托举油缸上升到水平位，自动充注系统自动回程充注。之后枪头移栽小车退回。旋转驱动油缸旋转。同时下模架合模。旋转到位后，定位油缸定位，锁模油缸锁模，接模油缸上升，旋转油缸在上定位油缸退出后返回，接模油缸上升到位后，开锁油缸开锁，接模油缸下降到原位开模，操作人员可取出成品，再放入门壳体及内胆，一个动作循环完成。

2 PLC控制系统的程序组成和总体结构

2.1 硬件组态

设备中采用的是S7控制系统，硬件部分主要包括PS307一块，CPU315一块【2】，SM321输入模块，SM322输出模块，高速计数器模块FM350等，由于S7-300最多能够在同一块导轨上扩展8块，所以该系统需要扩展一个机架，两个机架轨道之间用IM365进行通讯连接。通过STEP-7【3】进行硬件组态和软件编程。

本系统涉及的控制子程序有：主体运行程序、冲注发泡剂枪头移动程序（以下简称小车程序）、模拟量程序、冲住量程序、模架识别程序、报警程序等几大块。其中注料枪头程序是控制对象的重点和难点。

2.1.1 主体运行程序

主要是设备主体-圆周上的八个模架的逻辑顺序控制，其工序为：平模、定位退、旋转驱动进、定位进、锁模、旋转抓紧退、旋转驱动退、旋转抓紧进、托架上、开模、托架下到位。这一部分的动力全部来自油缸。

2.1.2 注料枪头程序

本程序是项目中的重点和难点。它运用到逻辑关系非常复杂的子程序。因为每个模架上有两个不同门体工位，每个门体要求的冲住范围、冲住速度是不一样的，这要求用编码器来定位冲注范围、用变频器来适应各种速度要求。

数据传输子程序用于在触摸屏设置的模架参数传输到PLC中，用于控制每个模架冲注位置，冲注量和枪头速度等。部分程序大致如图2所示。

2.2 人机界面设计

人机界面是控制系统的操作终端，是操作者与机器交流的纽带。对人机界面的操作平台的设计决定了机器的操作方便性与智能化程度。参数设置画面即工艺参数的设定，每个模架最多可安装三个门模，可在触摸屏上分别设定夹具选择、工作模式、距离设置、注泡代码、注泡时间和固化时间等。

3 结语

该文介绍了八工位滚筒式门体发泡线电气控制设计方案，系统以SIEMENS S7-300PLC为控制核心，配合触摸屏人机界面TP277对系统进行全自动控制，枪头采用变频器无级调速控制，能满足不同发泡要求。

参考文献

[1] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[2] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.SIMATIC STEP7 V5.4编程手册.2006.

[3] 柴瑞娟，孙继承.西门子PLC高级培训教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.