1 前言
熔體流動(dòng)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(zhì)量流動(dòng)速率（MFR）和體（MVR）積流動(dòng)速率。測定熔體體積流動(dòng)速率，采用手動(dòng)取樣，切段時(shí)間間隔由控制系統(tǒng)報(bào)警提示，天平稱量的方式；測定熔體體積流動(dòng)速率是通過位移傳感器和自動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng)先測量出活塞移動(dòng)規(guī)定的距離所需的時(shí)間，然后根據(jù)公式計(jì)算出體積流動(dòng)速率。兩種測定方法的結(jié)果需要由微型打印機(jī)打印出來。該設(shè)備廣泛應(yīng)用與塑料生產(chǎn)、塑料制品、石油化工等行業(yè)以及大專院校、科研單位、商檢部門。圖1即為一熔體流動(dòng)速率儀。
臺(tái)達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺(tái)達(dá)HMI、PLC、溫控模塊和編碼器等自動(dòng)化產(chǎn)品構(gòu)建了一套先進(jìn)的熔體流動(dòng)速率儀自動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定，控制簡單，值得業(yè)界借鑒并推廣。
圖1 熔體流動(dòng)速率儀實(shí)物圖
2 工藝介紹
熔體流動(dòng)速率儀是塑料擠出儀器。它是在規(guī)定的溫度下，用高溫加熱爐是被測物體達(dá)到熔融狀態(tài)。在規(guī)定負(fù)荷下通過一定的直徑的小孔經(jīng)行擠出試驗(yàn)。熔體質(zhì)量流動(dòng)速率就是指擠出的各段試樣的平均質(zhì)量折算為10分鐘的擠出量。
熔體質(zhì)量流動(dòng)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(shí)間（10分鐘）600s
t 切樣間隔時(shí)間 單位s
熔體體積流動(dòng)速率公式： MVR= 427L/t
公式中：L 活塞移動(dòng)規(guī)定距離（0.625cm或2.54cm）
t 切樣間隔時(shí)間 單位s
熔體流動(dòng)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(shí)間部分6、結(jié)果輸出部分
3 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。
圖2 控制系統(tǒng)框圖
上圖為其系統(tǒng)框圖的示意圖。在該設(shè)備控制系統(tǒng)中主要使用的產(chǎn)品有PLC,HMI,編碼器，溫控器，微型打印機(jī)，步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)控制器。
產(chǎn)品型號(hào)如下：
1、可編程控制器：DVP-14SS11T2
特點(diǎn)：Slim標(biāo)準(zhǔn)型主機(jī)，主機(jī)14點(diǎn)，4K Step程序存貯器，最大238數(shù)位擴(kuò)充點(diǎn)數(shù)，30KHz高速計(jì)數(shù)器、10KHz脈沖輸出，內(nèi)建RS-232與RS-485雙通訊口，可連接8臺(tái)模擬量、溫度擴(kuò)充模塊，小體積 多機(jī)能 更佳擴(kuò)充性豐富的擴(kuò)充模塊，包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的輸入輸出，熱電阻，熱電偶。
2、人機(jī)界面：DOP-AS38BSTD
特點(diǎn)：16色灰階藍(lán)白色顯示(320*240)，支援3個(gè) COM (RS232/422/485)，利用 USB 快速畫面上下載，USB Host功能，支持打印機(jī)、U盤，臺(tái)達(dá) PLC 編程軟件可透過人機(jī)的，COM 或 USB 下載程序或監(jiān)控 PLC，支持 U 盤刷新畫面程序及韌體,對(duì)編程畫面更提供了絕佳的版權(quán)保護(hù),可以限制終端用戶的刷新臺(tái)數(shù)。
3、溫控器：DTC1000
特點(diǎn)：模塊式結(jié)構(gòu)，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(bào)模式，可自行規(guī)劃輸出功能，可選擇控制輸出(加熱,冷卻)、警報(bào)輸出或輸入比例輸出，RS-485數(shù)字通訊，支持2400bps~38400bps傳輸速度。
4、編碼器：ES3-20CG8941
5、微型打印機(jī)：
微達(dá)面板式微型打印機(jī)，該機(jī)型采用標(biāo)準(zhǔn)字庫，5伏電源供電，串行接口與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)兼容。
6、步進(jìn)系統(tǒng)：采用的是深圳研控的步進(jìn)系統(tǒng)。
4 應(yīng)用規(guī)劃及效果
4.1 PLC程序規(guī)劃
根據(jù)控制工藝要求，選用臺(tái)達(dá)DVP14SS11T2型PLC完成主要控制功能。系統(tǒng)PLC程序分為以下三個(gè)部分：
（1）通訊設(shè)置部分
主要完成PLC與DTC的通訊；
（2）控制方式選擇
根據(jù)工藝主要涉計(jì)了2中工作模式：MFR,MVR.2種工作狀態(tài),自動(dòng)和手動(dòng)。這兩種工作模式和工作狀態(tài)可以互相單配。其選擇方式主要是通過判斷兩個(gè)寄存器M520,M521的狀態(tài)完成。在選狀態(tài)后，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的步進(jìn)程序上（觸摸屏也會(huì)調(diào)整到相應(yīng)界面）；工藝參數(shù)設(shè)置（計(jì)算公式中，切刀等參數(shù)設(shè)定）；手動(dòng)工作，MFR自動(dòng)工作狀態(tài)和MVR自動(dòng)工作狀態(tài)：手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)作控制部份使用步進(jìn)指令完成；
（3）數(shù)據(jù)處理
計(jì)算測量數(shù)據(jù)等。
下面是部份程序?qū)嵗鐖D3所示：
圖3 部分PLC程序?qū)嵗?/p>
4.2人機(jī)界面規(guī)劃
根據(jù)現(xiàn)場使用人員和設(shè)計(jì)人員的要求，主要完成了一下主要界面，并通過人機(jī)完成與打印機(jī)的連接。主要界面:準(zhǔn)備測試，參數(shù)設(shè)定，手動(dòng)測試，自動(dòng)測試，PID調(diào)整，位移修正，溫度修正，計(jì)算結(jié)果等等界面。通過宏指令完成對(duì)對(duì)微型打印機(jī)的控制。規(guī)劃COMI為485（通過宏指令定義），用于和微型打印機(jī)的通訊，COM3為232 ,用于和DVP14SS的通訊。下面是部份人機(jī)接口的實(shí)例。
（1） 測試準(zhǔn)備界面
測試準(zhǔn)備界面如圖4所示。
圖4 測試準(zhǔn)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(hào)。此兩個(gè)參數(shù)會(huì)在試驗(yàn)完畢后打印在測試報(bào)告中。
（2） 參數(shù)設(shè)定界面
參數(shù)設(shè)定界面如圖5所示
圖5 參數(shù)設(shè)定界面
該界面是手動(dòng)的監(jiān)控界面。主要是通過監(jiān)控完成正式試驗(yàn)前的一些動(dòng)作。其中左側(cè)為控制部份，右側(cè)為狀態(tài)顯示，中間為機(jī)器的簡單示意圖。圖6 手動(dòng)監(jiān)控界面
圖7 MFR自動(dòng)監(jiān)控界面
圖8 計(jì)算結(jié)果界面
5 結(jié)束語
由臺(tái)達(dá)人機(jī)、PLC、DTC,編碼器組成的控制系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn)用戶提出的要求；穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品品質(zhì)，簡單便易的操作方法，體現(xiàn)了臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品整合系統(tǒng)的優(yōu)越性；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)生產(chǎn)，大大提高了檢測效率。為檢測機(jī)行業(yè)提供了很好的案例。
【參考文獻(xiàn)】
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[3] 《通信原理》，第3版，北京郵電大學(xué)出版社2008，周炯盤等編著
