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，不含水分的固態可熔性聚合物。EVA在常溫下為固體，當加熱到一定溫度時轉變為具有一定粘度的流動液體，該液體噴涂在物體表面，并經壓合可在短時間內完成粘結固化。它的主要構成成分為EVA樹脂、增粘劑和粘度調節劑。作為主成分的EVA樹脂直接決定著熱熔膠的性能，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，EVA樹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、膠體流動性、浸潤性，以及凝固速度之間取得最佳的結合點，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特性如圖1所示。

圖1中：80～135℃為軟化區域，當加熱至80℃時，膠體開始軟化并熔動；135～200℃為熔化區域，此時膠體熱熔成可流動的液體，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。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、噴膠長度及噴膠時間等參數的準確控制都直接影響到紙箱成型的質量、美觀和成本的控制，熱熔膠系統控制原理如圖2所示。控制器通過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，則驅動電磁閥換向，然后壓縮空氣經膠管、膠分配器和開關被送到噴嘴，熔融狀態的EVA被噴射到紙箱表面，再通過電機帶動噴膠頭移動，即可在紙箱表面噴射出一定長度的膠條。噴射結束后，電磁閥復位，壓縮空氣被截止而終止噴膠。通過人機接口可設置和顯示相關過程控制參數。

2．1 系統硬件構成
從噴膠的加工工藝特性與性價比的角度，綜合比較了PLC、單片機及工控機的控制特點，選用日本三菱(MITSUBISHI)公司的FX1N-40MR PLC作為控制器，實現點噴膠系統現場數據的采集、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，既可以作為單獨的PLC控制機，在單一平臺上實現高速離散控制和復雜過程控制；也可以作為I／O子站，通過現場總線與多臺PLC組成分布式的大型控制系統，實現生產線的批量化操作控制。
文中的點噴膠控制系統應用于紙箱的粘合，要求能夠在一個紙箱的三個受膠面上(兩個側面和一個頂面)實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包括激活噴膠的輸入點、機器已經準備運行的輸入點、加熱和壓縮空氣已足夠的輸入點以及檢測門被打開和急停被按下的檢測輸入點。系統所需要使用的輸出點包括控制頂噴膠和側噴膠氣閥開關用的輸出點、控制頂噴膠馬達離合器的接合或分離的輸出點、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和在機器運行中門被意外打開或急停被按下需要停機的輸出點。