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    摘要：本文主要介紹了臺達機電產品在熔體流動速率儀上的集成應用。該控制系統結合臺達HMI、PLC、溫控模塊和編碼器等自動化產品，操作界面友好簡單，實現了設備的技術升級與高效節能。系統運行證明：臺達產品穩定可靠，控制效率高，值得業界同行借鑒和推廣。

    關鍵字：臺達、編碼器、PLC、人機界面、溫控器

    1 前言

    熔體流動速率儀屬于測試儀器的一種，主要用于測定熱塑性高聚物如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛，ABS樹脂、聚碳酸脂等，在高溫下的熔體質量流動速率（MFR）和體（MVR）積流動速率。測定熔體體積流動速率，采用手動取樣，切段時間間隔由控制系統報警提示，天平稱量的方式；測定熔體體積流動速率是通過位移傳感器和自動計時系統先測量出活塞移動規定的距離所需的時間，然后根據公式計算出體積流動速率。兩種測定方法的結果需要由微型打印機打印出來。該設備廣泛應用與塑料生產、塑料制品、石油化工等行業以及大專院校、科研單位、商檢部門。圖1即為一熔體流動速率儀。

    臺達機電至今已經能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數器、人機界面、變頻驅動器、伺服驅動器、數控系統等一系列產品，可以向客戶提供完善可靠的機電一體化解決方案。本文基于臺達HMI、PLC、溫控模塊和編碼器等自動化產品構建了一套先進的熔體流動速率儀自動控制系統，運行穩定，控制簡單，值得業界借鑒并推廣。

                            

                       圖1 熔體流動速率儀實物圖

    2 工藝介紹

    熔體流動速率儀是塑料擠出儀器。它是在規定的溫度下，用高溫加熱爐是被測物體達到熔融狀態。在規定負荷下通過一定的直徑的小孔經行擠出試驗。熔體質量流動速率就是指擠出的各段試樣的平均質量折算為10分鐘的擠出量。

    熔體質量流動速率公式：MFR= T * M/t
    公式中：m 為切取多段的平均值，單位 g
    T 參比時間（10分鐘）600s
    t 切樣間隔時間 單位s
    熔體體積流動速率公式： MVR= 427L/t
    公式中：L 活塞移動規定距離（0.625cm或2.54cm）
    t 切樣間隔時間 單位s

    熔體流動速率儀主要由六部分組成：1、基座部分 2、熔爐部分3、切斷擠出部分4、控溫，測溫部分5、定位移，測時間部分6、結果輸出部分

    3 控制系統

    控制系統框圖如圖2所示。

             

                                     圖2 控制系統框圖

    上圖為其系統框圖的示意圖。在該設備控制系統中主要使用的產品有PLC,HMI,編碼器，溫控器，微型打印機，步進電機及步進控制器。

    產品型號如下：

    1、可編程控制器：DVP-14SS11T2
    特點：Slim標準型主機，主機14點，4K Step程序存貯器，最大238數位擴充點數，30KHz高速計數器、10KHz脈沖輸出，內建RS-232與RS-485雙通訊口，可連接8臺模擬量、溫度擴充模塊，小體積 多機能 更佳擴充性豐富的擴充模塊，包括標準信號的輸入輸出，熱電阻，熱電偶。

    2、人機界面：DOP-AS38BSTD 
    特點：16色灰階藍白色顯示(320*240)，支援3個 COM (RS232/422/485)，利用 USB 快速畫面上下載，USB Host功能，支持打印機、U盤，臺達 PLC 編程軟件可透過人機的，COM 或 USB 下載程序或監控 PLC，支持 U 盤刷新畫面程序及韌體,對編程畫面更提供了絕佳的版權保護,可以限制終端用戶的刷新臺數。

    3、溫控器：DTC1000
    特點：模塊式結構，多種輸入傳感器，支持PID過程控制功能，提供十二種輸入警報模式，可自行規劃輸出功能，可選擇控制輸出(加熱,冷卻)、警報輸出或輸入比例輸出，RS-485數字通訊，支持2400bps~38400bps傳輸速度。

    4、編碼器：ES3-20CG8941

    5、微型打印機：
    微達面板式微型打印機，該機型采用標準字庫，5伏電源供電，串行接口與RS-232C標準兼容。

    6、步進系統：采用的是深圳研控的步進系統。

    4 應用規劃及效果

    4.1 PLC程序規劃

    根據控制工藝要求，選用臺達DVP14SS11T2型PLC完成主要控制功能。系統PLC程序分為以下三個部分：

    （1）通訊設置部分
    主要完成PLC與DTC的通訊；

    （2）控制方式選擇
    根據工藝主要涉計了2中工作模式：MFR,MVR.2種工作狀態,自動和手動。這兩種工作模式和工作狀態可以互相單配。其選擇方式主要是通過判斷兩個寄存器M520,M521的狀態完成。在選狀態后，程序會跳轉到對應的步進程序上（觸摸屏也會調整到相應界面）；工藝參數設置（計算公式中，切刀等參數設定）；手動工作，MFR自動工作狀態和MVR自動工作狀態：手動和自動狀態的動作控制部份使用步進指令完成；

    （3）數據處理
    計算測量數據等。

    下面是部份程序實例，如圖3所示：

               

               

                                     圖3 部分PLC程序實例

    4.2人機界面規劃

    根據現場使用人員和設計人員的要求，主要完成了一下主要界面，并通過人機完成與打印機的連接。主要界面:準備測試，參數設定，手動測試，自動測試，PID調整，位移修正，溫度修正，計算結果等等界面。通過宏指令完成對對微型打印機的控制。規劃COMI為485（通過宏指令定義），用于和微型打印機的通訊，COM3為232 ,用于和DVP14SS的通訊。下面是部份人機接口的實例。

    測試準備界面

    測試準備界面如圖4所示。

                         

                           圖4 測試準備界面

    該界面主要用于測試人員在測試物料之前填寫，目的是明卻測試人員和所測物料的代號。此兩個參數會在試驗完畢后打印在測試報告中。

    參數設定界面

    參數設定界面如圖5所示

                  

                     圖5 參數設定界面

    該界面是手動的監控界面。主要是通過監控完成正式試驗前的一些動作。其中左側為控制部份，右側為狀態顯示，中間為機器的簡單示意圖。

    手動監控界面

    手動監控界面如圖6所示。

                  

                   圖6 手動監控界面

    該界面同樣用于測試人員在測試物料之前填寫或核對測試數據。測試人員會跟據國家標準中規定的測試條件設置所需參數，并確定當次測試的工作模式。

    MFR自動監控界面

    MFR自動監控界面如圖7所示。

                      

                    圖7 MFR自動監控界面

    該界面是MVR自動模式下的監控介面。可在手動界面完成準備后自動跳轉該界面。主要用于監視測試的一些數據和狀態。

    計算結果界面

    計算結果界面如圖8所示。

                   

                        圖8 計算結果界面

    該界面是MFR模式下的測試結果顯示界面。并可以計算結果和打印結果。

    相關重要設置如下：
    （1）選擇COM1端口，通過宏指令與微型打印機連接。臺達人機界面的宏指令是一個非常強大的功能，通訊指令的存在更是與針式打印機一類的帶通訊的設備提供了非常簡便的連接方式。
    （2）溫控器型號為DTC1000V,通訊程序：通過設定RS-485的通訊協議、逾時時間，利用MODWR和MODRD指令將溫控設定值，溫度當前值，溫控啟動，溫控自動調整，PID參數，誤差調整值讀取或寫入DTC中，已完成工藝需要的控制要求。

    5 結束語

    由臺達人機、PLC、DTC,編碼器組成的控制系統輕松實現用戶提出的要求；穩定可靠的產品品質，簡單便易的操作方法，體現了臺達機電產品整合系統的優越性；系統實現了全自動生產，大大提高了檢測效率。為檢測機行業提供了很好的案例。

    【參考文獻】

    [1] 臺達全系列可編程序控制器 臺達內部資料 2008
    [2] 郭宗仁等. 可編程序控制器應用系統設計及通信網絡技術. 人民郵電出版社，2002
    [3] 《通信原理》，第3版，北京郵電大學出版社2008，周炯盤等編著