自动泡沫成型机控制系统设计研发开题报告.doc

浙 江 科 技 学 院本科毕业设计(论文)开 题 报 告题 目自动泡沫成型机控制系统设计研发学 院机械与汽车工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级机制111班学 号1110110020学生姓名沈张军指导教师张志义开题日期2015年2月4 日浙江科技学院毕业设计（开题报告）1、 选题的背景与意义：可发性聚苯乙烯（Expandable Polystyrene,EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。其化学性能主要表现为：可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0.010.1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于最终泡沫制品的最小壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件1。可发性聚苯乙烯(EPS)作为一种热塑性泡沫塑料，经历了漫长的发展历程。1925年，德国开始生产苯乙烯，当时作为橡胶中间体，为聚苯乙烯的生产打下了基础；1930年悬浮PS问世；1943年，美国DOW化学公司率先将PS泡沫塑料投入工业生产2；1949年日本成功地开发挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS），并用于产品包装；1952年EPS制品首次出现在德国塑料贸易交易会上3。经过半个世纪的发展，可发性聚苯乙烯已经形成自己独立的工业体系 。EPS制品应用以突飞猛进的速，度向前发展，新产品、新工艺、新技术不断涌现。装备水平也不断提高，板材成型机由最初的小规格手动机发展到的大型全自动机阶段；包装成型机也由原来的手动丝杠机、半自动成型机发展到真空全自动成型机；可发性聚苯乙烯用量不断增长，可发性聚苯乙烯树脂的生产由“二步发”发展到“一步法”，制造出来了各种具有特殊性能的可发性聚苯乙烯树脂。各国纷纷成立了可发性聚苯乙烯相关协会组织，大学里有了可发性聚苯乙烯专业和可发性聚苯乙烯科研机构，拓展着可发性聚苯乙烯应用的新领域。特别是随着信息级数的迅速普及，可发性聚苯乙烯国际间的合作及信息技术交流日益增强，EPS工业的国际化发展已成为一种趋势（见图1-1）4。图1-1 全世界可发性聚苯乙烯年生产统计表 随着中国塑料工业的发展，近几年来中国塑料机械工业的年增长率都在30左右，利润率增长也远高于工业总产值的增长，是中国机械行业中增长最快的产业之一。目前中国生产的塑料加工机械已可以满足国内的基本需求，但与世界先进水平相比，中国塑料加工机械在质量稳定性、自动化程度等方面还有一定差距。据不完全统计，2002年中国塑机业产值大约为100亿元左右，而同期国内市场需求大约在200亿元，还有很大的市场空间5。由于可发性聚苯乙烯具有很多可贵的性能，因此在日常生活、农业、交通运输业、军事工业、航天工业等方面都得到了广泛的应用，特别在建筑、包装、电子电器产品、船舶、车辆和飞机制造等领域更受到了极大的青睐。如电视机、电冰箱、洗衣机、空调机、制冷系统等家用电器，电子仪表、精密仪器、玻璃器皿、陶瓷制品、美术工艺等民用轻工产品，海水养殖用鱼排、海产品冷冻、蔬菜保鲜、保温箱、冷库、冷藏车、铁路、市政建设等这一切都离不开EPS板材及包装制品。EPS板材在建筑业中主要用于屋顶的保温、建筑体内的隔墙和伸缩缝等。用于屋顶的保温隔热，可代替加气混凝土、水泥珍珠岩板、浮石砂等隔热材料。它具有造价低、负荷轻、保温效果好等优点,在屋面所有的保温材料中它的导热系数最低。用于隔墙的聚苯乙烯板做夹心的复合板，还具有轻质体，占用建筑面积小增大使用空间，隔音，施工方便等优点。由于聚苯乙烯板材的吸水率低，耐低温，它还广泛用于建筑物地下部分的防水渗透和防冻等部位，还可代替建筑业中的一般模板使用6。其生产工艺过程主要如下：将检验合格的EPS原料置于预发泡机中,用一定的进料速度、蒸汽压力和温度控制容重,进行预发泡。将已预发泡后的珠粒通过流化干燥床进行干燥、熟化处理,再送人成型机模具中通人蒸汽发泡,最后冷却定型成所需产品。（见图1-2）有的产品还需进行产品熟化等再加工。图1-2 工艺流程图2、 研究的基本内容与拟解决的主要问题：1、熟悉掌握EPS泡沫成型机的生产工艺，了解生产工艺过程中所需的控制系统，并根据生产工艺制定控制方案。2、以光洋PLC为主要的控制器进行控制系统的搭建。3、分析现有控制系统中存在的缺陷与不足，结合所学知识，适当提出改进方法。4、为PLC控制系统绘制电气图纸，设计编写一套完整的程序流程图，并调试，使实现对泡沫成型机的循环控制。 5、在控制过程中保持系统稳定。6、探究发泡过程中各要素对发泡效率和倍率的影响。3、 研究的方法与技术路线： 1、注塑机控制系统原理本设计控制系统主要有液压马达、液压泵、电磁继电器、温度传感器、接近开关、光栅开关、三相异步电动机、各种开关、监控显示装置和PLC控制器及其特许功能模块等组成。其中要求有很高的稳定性来满足生产的需要，故在本设计中所选用的PLC控制系统为稳定性良好的国产光洋PLC，这类PLC具有可靠性高、灵活通用、使用方便、成本较低等诸多优点。注塑机开始工作时，监控装置（触摸屏）首先根据本次生产任务进行各种初始化（温度设计、计件值清零、保压时间设定等），首先PLC控制系统按一定时序发出控制信号控制液压传动机构的电磁阀和交流调功器的启动，交流调功器以全功率输出给加热负载，并让温度迅速稳定在设置值，此后液压传动机构将开始生产的动作步序7。1、 注塑机控制系统的控制要求注塑机一般分为手动、自动两种工作模式。手动模式时按下相应的功能按钮时，能完成相应的操作，此模式一般为调试模具及维修时使用；自动模式时，只需按下启动按钮，注塑机就能按照调定的速度和压力将相应的动作进行到底，此模式一般多用在生产阶段，工作流程如下：起始位置合模整进注射保压延时预塑整退启模顶出起始位置。注射座的整进与整退 :(1) 注射座整进时：电磁铁得电后，注射座在油压的推动下前进到位，注射座射进完成接近开关工作。(2) 注射座整退时：电磁铁失电后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近开关工作。注料杆的射进:注塑电磁铁得电后，注料杆在油压的推动下，把料筒内的融好的原料快速压入模具，挤压完成后并保持一段时间（保压），使模具内的塑料不会回流。 预塑液压马达的动:预塑电磁阀得电，预塑液压马达开始工作，带动注塑螺杠旋转，使原料不断的向前输送，螺杠则在压力的作用下后退并计量，当后退到一定位置时，限位开关动作，预塑完成。顶杠的顶出与复位:顶出电磁阀得电后，顶杠在油压的推动下将模具内的产品顶出。保模时间:高温原材料挤入模具后，需要在模具中冷却一段时间，让其基本成型后才能打开模具，这一段时间为保模时间。由于产品的大小和原材料的性质的不同，不同产品的保模时间有所不同，这就要求保模时间长短可以调整。注塑料筒温度:注塑机的料筒温度是注塑机的一个重要参数。原料进入到料筒后，在加热器与注塑杠剪切能共同作用下塑化，如果温度控制不好，将导致原料塑化不良。注塑机在生产的过程中要求料筒的温度随着产品和原材料的不同，可以对温度作出调整（一般不超过400）。四、研究的总体安排与进度：2015年1月5日1月15日 查阅文献资料、熟悉课题1月16日1月19日 查找资料并作简单调研1月20日1月21日 写开题报告1月22日 开题答辩 1月23日1月31日 方案确定，设计各部分功能2月1日2月10日 成型机机体设计2月11日2月20日 系统硬件设计2月21日2月28日 系统硬件调试3月1日3月10日 系统硬件改进设计3月11日3月20日 系统软件设计3月21日3月31日 系统软硬件联调4月1日4月10日 写毕业论文 4月11日 完成毕业论文，准备答辩5、 主要参考文献： 1史殿义，刘吉东.PLC的现状与发展分析J.通信论坛，2004 2宋秀玲.PLC在中国的发展及应用前景J.和田师范专科学校学报，2010 3刘卫平，王明泉.PLC的发展及应用前景J.机械管理开发，2009.10 4廖常初.可编程序控制器应用技术M.重庆;重庆大学出版社，2007.08 5冯清秀，邓星钟.机电传动控制M.武汉；华中师范大学出版社，2011.06 6方大千，朱丽宁.变频器、软启动器及PLC实用技术手册M.北京：化学工业出版社，2013.10 7吕强，孙锐，李学生.机电一体化原理及应用M.北京：国防工业出版社，2010.11 8 蒋立正，董建丰，张永刚，张苗.一种新型电驱式EPS成型机合模装置的设计及研究.工程塑料应用第42卷第7期，2014.7 9 丁学恭.EPS板材机PLC控制系统设计.机电工程技术第35卷第7期，2006 10 Koyo可编程序控制器SN系列用户手册（第一版）.江苏：光洋电子（无锡）有限公司，2003.5 11 DavidEaves.Handbook of Polymer Foams.Authorized translation from the English language edition published by Ra