摘 要：本文重點討論基于臺達PLC的EVA射出成型自動化系統。在工藝分析的基礎上給出總體系統分析和綜合設計。對于系統設計和實施核心問題單列章節精要討論。
關鍵詞：EVA 發泡 成型 PLC

1 引言

2005年以來，中國制鞋工業迅猛發展，鞋業年生產總量近60億雙，占世界產量的51%，出口量40多億雙，制鞋總量和出口總量都已居世界第一位。在制鞋行業快速發展的同時，國產制鞋裝備的自動化程度相對比較低，與全球聞名的意大利鞋機產品還有很大差距。近年來，為了產品的先進性及滿足各方面客戶的需求，一些實力強的企業也開始開發具有世界先進水平的產品，這使得PLC、變頻器、人機界面等現代自動化技術在制鞋工業裝備領域大展身手。

EVA（乙烯-醋酸乙烯二元共聚物，商品名Ethylene vinylacetate copolyme）是一種新型塑膠制鞋材料。EVA發泡塑膠具有良好的緩沖、抗震、隔熱、防潮、、質輕、無毒、環保、耐磨、耐寒、抗拉、抗化學腐蝕等鞋底材料需要的優秀物理與化學特性。

對比工序復雜產量低的傳統熱壓EVA工藝，EVA發泡成型射出工藝采用射出機將EVA粒子直接射入機臺模具里邊,真空加硫模內鞋底發泡成型,再經過熱、冷定型箱定型。射出發泡成型特點是產量高,一次成型，是目前最先進的EVA鞋底生產技術。EVA塑料的發泡成型工藝符合制鞋行業快速大批量高效率優質生產要求，因此倍受制鞋行業的重視。EVA材料的環保達標特性還是歐美鞋業出口貿易廣泛應用的綠色鞋材。

本文重點討論基于臺達PLC的EVA射出成型自動化系統開發的技術路線。

2 系統分析

2.1 工藝原理

EVA射出成型是將顆粒狀塑料加入高溫料管中，一面融化一面向前移送，此時加料的速度（亦即射出膠螺桿的后退速度）和加料螺桿的轉速須互相搭配，加料壓力關鍵參數的控制。因為融料密度（塑料在料管中的密度）的穩定性，以及射膠定位的精確度直接影響了射出品的成型精度。 塑料射出成型機工藝過程主要以四個動作來完成。分別是負責模具打開關閉的鎖模機構，將成型品由模具內頂出的頂出機構，把塑料顆粒絞入融料料管的加料機構，以及將融化之塑料加壓射入模具的射膠機構。油壓系統因具有維護容易，控制簡單的優點，成為射出成型機的主流。油壓系統仰賴電磁閥的開度大小來控制流過的流量和壓力，進而控制各動作的進行。

2.2 工藝分析

整個系統實現EVA鞋機生產過程的集中控制，主要監控設備有：左模真空、右模真空、安全桿進退、左阻料桿、右阻料桿、安全門上下、模站下降、模站上升、鎖模泄壓、合模壓力、開模調模壓力、快慢速轉換、比例閥、背壓閥、工位泵、左槍泵、右槍泵、真空泵、左入料、右入料、左注射、右注射、移座電機、48路溫度控制等。系統控制工藝流程說明如下：

3 系統設計

針對6工位EVA鞋機，該方案中主控制設備采用臺達DVP PLC作為主控制器，臺達觸模屏作為人機對話的窗口。根據系統的現場實際情況，根據整個控制系統先進、可靠且性能價格優的原則，系統采用DVP PLC作為下位控制器，負責采集信號，并對信號進行邏輯運算，進而控制相關設備。該控制系統結構，考慮到省配線及性價比。

基于臺達PLC的EVA發泡自動化控制系統總體架構如圖1所示。自動化系統配置系統由DOP10.4HMI觸模屏1臺；EH 系列PLC1臺； DVP 14SS系列PLC6臺、相關檢測元件（溫度采集、位置判斷、溫度控制、壓力檢測等）；相關執行元件（行走電機、液壓缸）等構成監控系統。DVP PLC作為下位機，用來監控機臺的運行情況。

3.1 PLC分散控制

采用1臺EH PLC做主機，PLC EASY LINK做網絡通訊，將6個工位站設為子站由6臺SS機控制、2個槍也控制在主站、1個移座站控制在主站構成整個PLC分散控制系統。PLC分散控制部分的控制部分PLC由DVP PLC構成，用以實現對整臺機器的監控。該部分一方面通過與人機界面的通訊，另一方面通過各采集模塊實現對現場信號的采集與邏輯處理。DVP PLC通過各采集模塊對現場數據的采集與處理，其中PLC還能接受人機界面發送的控制邏輯、參數、指令等，并響應人機界面請求向人機界面傳送實時數據，報警信息。主要設備是PLC即可編程序控制器。PLC運行控制邏輯，通過I/O接口控制現場設備。DVP 系列PLC的性能如下：

（1）基本性能：EH系列采用高速運算處理晶片(ASIC)設計架構。采用CPU+ASIC雙處理器， 分工運算處理技術；基本指令速度可達0.24us；高速脈波輸出可達200KHz，內建平滑加減速控制；高速計數器計數頻率可達100KHz/每組，共四組；I/O模組資料更新介面， 不占用程式掃描時間；內建多組外部中斷功能。

（2）DVP PLC模塊豐富：直流輸入，可控硅、繼電器輸出模塊；電流電壓型模擬量輸入、輸出模塊；熱電阻輸入模塊；熱電偶輸入模塊；高速計數輸入模塊；用戶定制的伺服、步進電機控制模塊；EH PLC還具有用戶定制協議RS-232，RS-485通訊接口卡。

（3）具有內建式的PLCLINK功能：具有PLCLINK的功能，可減輕單站PLC的工作負擔，輕易實現分布式系統。

3.2人機界面上位機監控

采用1臺10.4吋的DOP人機界面作為人機對話的窗口。用于實現整個系統畫面監控、數據處理及報警、及工藝參數的設定功能。通過與PLC進行通訊，達到傳送控制組態、實時數據，參數設定、報警監控及機器生產流程的監控。選用臺達DOP人機界面，可以實現：

（1）豐富、逼真、生動的EVC發泡過程直觀監控。
（2）溫度、發泡時間等各種工藝參數的設定、記錄、存儲、等功能；有配方、萬年歷功
能。
（3）使生產工藝簡單化、靈活化處理。
（4）可實時、動畫顯示設備當前運行狀態，操作、監控一目了然。
（5）可實時顯示設備故障、報警，并可及時彈出故障信息，提供故障排除建議。
（6）可采集、存儲、記錄、查詢、分析、系統內各設備狀態、報警信息、故障信息量等信息。

3.3 系統通訊

該系統采用二層網絡，實現系統各設備之間的連接和分工協作。如圖1所示。

圖1 EVA發泡自動化控制系統總體架構
（1）PLC分散控制部分.DVP-PLC提供了EASY LINK的功能，您只要將寫入及讀出的參數地址及長度填入特殊緩存器內，不用撰寫通訊程序，主站(Master)會自動作各站號間的資料交換(讀出/寫入各16個Word)，而從站(Slave)最多為16站，不限DVP-PLC，包含臺達其它機電控制產品變頻器、溫控器或伺服驅動器等具有串聯通訊只且支持Modbus通訊協議的裝置。