基于PLC的噴膠控制系統設計

1 熱熔膠特性分析
乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)是噴膠系統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，當加熱到一定溫度時(shí)轉變?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)間內完成粘結固化。它的主要構成成分為EVA樹(shù)脂、增粘劑和粘度調節劑。作為主成分的EVA樹(shù)脂直接決定著(zhù)熱熔膠的性能，如粘結強度、熔化溫度、抗拉強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(shù)脂的粘結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合點(diǎn)，常采用微晶石蠟或石蠟作為粘度調節劑。熱熔膠的溫度與物理狀態(tài)特性如圖1所示。

圖1中：80～135℃為軟化區域，當加熱至80℃時(shí)，膠體開(kāi)始軟化并熔動(dòng)；135～200℃為熔化區域，此時(shí)膠體熱熔成可流動(dòng)的液體，通過(guò)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(cháng)度。在整個(gè)噴膠控制過(guò)程中，加熱溫度不可超過(guò)200℃，否則膠體有燃燒的危險。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，濕度應保持在50％左右。

2 PLC控制噴膠系統設計
粘箱式紙板裝箱機的主要工序是將熱熔膠噴在紙板上，噴膠位置、噴膠長(cháng)度及噴膠時(shí)間等參數的準確控制都直接影響到紙箱成型的質(zhì)量、美觀(guān)和成本的控制，熱熔膠系統控制原理如圖2所示?？刂破魍ㄟ^(guò)溫度檢測器和壓力檢測器判別熱熔膠的溫度和壓力，一旦達到工作要求，則驅動(dòng)電磁閥換向，然后壓縮空氣經(jīng)膠管、膠分配器和開(kāi)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(guò)電機帶動(dòng)噴膠頭移動(dòng)，即可在紙箱表面噴射出一定長(cháng)度的膠條。噴射結束后，電磁閥復位，壓縮空氣被截止而終止噴膠。通過(guò)人機接口可設置和顯示相關(guān)過(guò)程控制參數。

2．1 系統硬件構成
從噴膠的加工工藝特性與性?xún)r(jià)比的角度，綜合比較了PLC、單片機及工控機的控制特點(diǎn)，選用日本三菱(MITSUBISHI)公司的FX1N-40MR PLC作為控制器，實(shí)現點(diǎn)噴膠系統現場(chǎng)數據的采集、轉換及控制功能。三菱FX1N-40MR PLC具有結構緊湊，通用性強，配制靈活等特點(diǎn)，既可以作為單獨的PLC控制機，在單一平臺上實(shí)現高速離散控制和復雜過(guò)程控制；也可以作為I／O子站，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)與多臺PLC組成分布式的大型控制系統，實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)的批量化操作控制。
文中的點(diǎn)噴膠控制系統應用于紙箱的粘合，要求能夠在一個(gè)紙箱的三個(gè)受膠面上(兩個(gè)側面和一個(gè)頂面)實(shí)現準確的連續噴膠和間斷噴膠，PLC控制系統的I／O分配如表1所示。系統所需要使用的輸入點(diǎn)包括激活噴膠的輸入點(diǎn)、機器已經(jīng)準備運行的輸入點(diǎn)、加熱和壓縮空氣已足夠的輸入點(diǎn)以及檢測門(mén)被打開(kāi)和急停被按下的檢測輸入點(diǎn)。系統所需要使用的輸出點(diǎn)包括控制頂噴膠和側噴膠氣閥開(kāi)關(guān)用的輸出點(diǎn)、控制頂噴膠馬達離合器的接合或分離的輸出點(diǎn)、在機器運行中加熱降溫或壓縮空氣的氣壓不足需要停機的輸出點(diǎn)和在機器運行中門(mén)被意外打開(kāi)或急停被按下需要停機的輸出點(diǎn)。