基于PLC的噴膠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 熱熔膠特性分析
乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)是噴膠系統(tǒng)普遍使用的一種熱熔膠，它是一種不需溶劑，不含水分的固態(tài)可熔性聚合物。EVA在常溫下為固體，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄕ扯鹊牧鲃?dòng)液體，該液體噴涂在物體表面，并經(jīng)壓合可在短時(shí)間內(nèi)完成粘結(jié)固化。它的主要構(gòu)成成分為EVA樹脂、增粘劑和粘度調(diào)節(jié)劑。作為主成分的EVA樹脂直接決定著熱熔膠的性能，如粘結(jié)強(qiáng)度、熔化溫度、抗拉強(qiáng)度以及耐溫變形性能等。增粘劑一般采用聚合松香或萜烯，它的加入主要是防止溫度下降時(shí)，EVA樹脂的粘結(jié)力及對被粘物體表面滲透力的降低。為了在熔融溫度、膠體流動(dòng)性、浸潤性，以及凝固速度之間取得最佳的結(jié)合點(diǎn)，常采用微晶石蠟或石蠟作為粘度調(diào)節(jié)劑。熱熔膠的溫度與物理狀態(tài)特性如圖1所示。

圖1中：80～135℃為軟化區(qū)域，當(dāng)加熱至80℃時(shí)，膠體開始軟化并熔動(dòng)；135～200℃為熔化區(qū)域，此時(shí)膠體熱熔成可流動(dòng)的液體，通過對該液體施加5×104～1×105Pa的壓力，可控制膠體噴射到被粘物體表面的膠體長度。在整個(gè)噴膠控制過程中，加熱溫度不可超過200℃，否則膠體有燃燒的危險(xiǎn)。EVA熱熔膠的冷卻固化通常是在室溫下完成的，較理想的溫度以15～26℃為宜，濕度應(yīng)保持在50％左右。

2 PLC控制噴膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)
粘箱式紙板裝箱機(jī)的主要工序是將熱熔膠噴在紙板上，噴膠位置、噴膠長度及噴膠時(shí)間等參數(shù)的準(zhǔn)確控制都直接影響到紙箱成型的質(zhì)量、美觀和成本的控制，熱熔膠系統(tǒng)控制原理如圖2所示?？刂破魍ㄟ^溫度檢測器和壓力檢測器判別熱熔膠的溫度和壓力，一旦達(dá)到工作要求，則驅(qū)動(dòng)電磁閥換向，然后壓縮空氣經(jīng)膠管、膠分配器和開關(guān)被送到噴嘴，熔融狀態(tài)的EVA被噴射到紙箱表面，再通過電機(jī)帶動(dòng)噴膠頭移動(dòng)，即可在紙箱表面噴射出一定長度的膠條。噴射結(jié)束后，電磁閥復(fù)位，壓縮空氣被截止而終止噴膠。通過人機(jī)接口可設(shè)置和顯示相關(guān)過程控制參數(shù)。

2．1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
從噴膠的加工工藝特性與性價(jià)比的角度，綜合比較了PLC、單片機(jī)及工控機(jī)的控制特點(diǎn)，選用日本三菱(MITSUBISHI)公司的FX1N-40MR PLC作為控制器，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)噴膠系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換及控制功能。三菱FX1N-40MR PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊，通用性強(qiáng)，配制靈活等特點(diǎn)，既可以作為單獨(dú)的PLC控制機(jī)，在單一平臺上實(shí)現(xiàn)高速離散控制和復(fù)雜過程控制；也可以作為I／O子站，通過現(xiàn)場總線與多臺PLC組成分布式的大型控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的批量化操作控制。
文中的點(diǎn)噴膠控制系統(tǒng)應(yīng)用于紙箱的粘合，要求能夠在一個(gè)紙箱的三個(gè)受膠面上(兩個(gè)側(cè)面和一個(gè)頂面)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的連續(xù)噴膠和間斷噴膠，PLC控制系統(tǒng)的I／O分配如表1所示。系統(tǒng)所需要使用的輸入點(diǎn)包括激活噴膠的輸入點(diǎn)、機(jī)器已經(jīng)準(zhǔn)備運(yùn)行的輸入點(diǎn)、加熱和壓縮空氣已足夠的輸入點(diǎn)以及檢測門被打開和急停被按下的檢測輸入點(diǎn)。系統(tǒng)所需要使用的輸出點(diǎn)包括控制頂噴膠和側(cè)噴膠氣閥開關(guān)用的輸出點(diǎn)、控制頂噴膠馬達(dá)離合器的接合或分離的輸出點(diǎn)、在機(jī)器運(yùn)行中加熱降溫或壓縮空氣的氣壓不足需要停機(jī)的輸出點(diǎn)和在機(jī)器運(yùn)行中門被意外打開或急停被按下需要停機(jī)的輸出點(diǎn)。