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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(zhì)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(tǒng)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(tǒng)先測量出活塞移動規(guī)定的距離所需的時間，然后根據(jù)公式計算出體積流動速率。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即為一熔體流動速率儀。
　　臺達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、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。本文基于臺達(dá)HMI、PLC、溫控模塊和編碼器等自動化產(chǎn)品構(gòu)建了一套先進(jìn)的熔體流動速率儀自動控制系統(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(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。熔體質(zhì)量流動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(guī)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(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 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)工藝主要涉計了2中工作模式：MFR,MVR.2種工作狀態(tài),自動和手動。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寄存器M520,M521的狀態(tài)完成。在選狀態(tài)后，程序會跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的步進(jìn)程序上（觸摸屏也會調(diào)整到相應(yīng)界面）；工藝參數(shù)設(shè)置（計算公式中，切刀等參數(shù)設(shè)定）；手動工作，MFR自動工作狀態(tài)和MVR自動工作狀態(tài)：手動和自動狀態(tài)的動作控制部份使用步進(jìn)指令完成；
（3）數(shù)據(jù)處理
計算測量數(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，手動測試，自動測試，PID調(diào)整，位移修正，溫度修正，計算結(jié)果等等界面。通過宏指令完成對對微型打印機(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。此兩個參數(shù)會在試驗完畢后打印在測試報告中。
（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

該界面是手動的監(jiān)控界面。主要是通過監(jiān)控完成正式試驗前的一些動作。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。
（3） 手動監(jiān)控界面
手動監(jiān)控界面如圖6所示。

圖6 手動監(jiān)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(shù)據(jù)。測試人員會跟據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測試條件設(shè)置所需參數(shù)，并確定當(dāng)次測試的工作模式。
（4） MFR自動監(jiān)控界面
MFR自動監(jiān)控界面如圖7所示。

圖7 MFR自動監(jiān)控界面

該界面是MVR自動模式下的監(jiān)控介面?？稍谑謩咏缑嫱瓿蓽?zhǔn)備后自動跳轉(zhuǎn)該界面。主要用于監(jiān)視測試的一些數(shù)據(jù)和狀態(tài)。
（5） 計算結(jié)果界面
計算結(jié)果界面如圖8所示。

圖8 計算結(jié)果界面

該界面是MFR模式下的測試結(jié)果顯示界面。并可以計算結(jié)果和打印結(jié)果。
相關(guān)重要設(shè)置如下：
（1）選擇COM1端口，通過宏指令與微型打印機(jī)連接。臺達(dá)人機(jī)界面的宏指令是一個非常強(qiáng)大的功能，通訊指令的存在更是與針式打印機(jī)一類的帶通訊的設(shè)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(shè)定RS-485的通訊協(xié)議、逾時時間，利用MODWR和MODRD指令將溫控設(shè)定值，溫度當(dāng)前值，溫控啟動，溫控自動調(diào)整，PID參數(shù)，誤差調(diào)整值讀取或?qū)懭隓TC中，已完成工藝需要的控制要求。

5  結(jié)束語
　　由臺達(dá)人機(jī)、PLC、DTC,編碼器組成的控制系統(tǒng)輕松實現(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)了臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品整合系統(tǒng)的優(yōu)越性；系統(tǒng)實現(xiàn)了全自動生產(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