自动泡沫成型机控制系统设计研发学生姓名：沈张军 指导教师：张志义老师浙江科技学院机械与汽车工程学院摘 要 可发性聚苯乙烯Expandable Polystyrene，EPS，化学名称为聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，它一种是由树脂、物理发泡剂以及其他添加剂以一定比例混合而成的物质。其被大量应用于如建筑领域的屋面隔热、墙体保温、EPS夹芯板、简易活动板房等方面。类似的泡沫塑料制品主要由EPS成型机加工制造而成，EPS颗粒原料在其内部经过预发机发泡，再经枯燥、熟化等相关处理后被送入成型模腔内，后续还要通入蒸汽加热并维持模腔内蒸汽压力以使加热工程顺利完成，再经过发泡与保温熔结过程，此时的EPS泡沫已经初步成型，再经过排污冷却定型后即可制成相应的板材制品1。 关键字：EPS 应用 成型机 Automatic Foam Molding Machine Control System Design and DevelopmentStudent：Zhangjun Shen Adviser：Dr. Zhiyi ZhangSchool of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and TechnologyABSTRACT Polystyrene (Expandable Polystyrene, EPS), its chemical name is Polystyrene and styrene copolymer, it is a kind of material mixed by the resin, the physical foaming agent and other additives to mixed with certain proportion.It is widely applied in roof insulation, wall, such as the construction sector EPS sandwich panel, simple prefabricated houses, etc.Similar foam plastics is mainly composed of EPS molding machine processing and manufacturing, EPS foam raw particles within it through pretest, then after drying, curing and other related treatment are fed into the forming mould cavity, the follow-up to pass into the steam heating and maintain the steam pressure in the cavity to make the heating engineering is completed, after foam insulation with sinter process, EPS foam has preliminarily forming, at this time again after sewage cooling to finalize the design,it can be made into the corresponding plate products1. Keywords：EPS Application Molding Machine目 录摘要IAbstractII目录III第一章 绪 论11.1 引言11.2 国内外研究现状及开展趋势2第二章 自动泡沫成型机控制系统组成及主要功能确定32.1 自动泡沫成型机的工艺流程简介32.2 自动泡沫成型机控制系统组成及工作原理32.2.1 自动泡沫成型机控制系统集成方案选择32.2.2 自动泡沫成型机控制系统组成42.2.3 自动泡沫成型机控制系统工作原理42.3 自动泡沫成型机各局部的动作流程52.3.1 预热52.3.2 开模/合模62.3.3 入料72.3.4 加热72.3.5 冷却72.4 本章小结7第三章 自动泡沫成型机硬件组成883.1.1 可编程控制器PLC的选择83.1.2 触摸屏的选择103.1.3 各类传感器12 AD模块133.2 各执行系统143.2.1 模腔结构143.2.2 加料系统143.2.3 加热系统与冷却系统153.2.4 液压系统163.2.5 气动系统173.2.6 平安保护系统173.3 控制系统外部接线图183.4 本章小结18第四章 控制系统人机界面设计194.1 人机界面的简单介绍194.1.1 关于人机界面194.1.2 人机界面的设计204.2 操作面板界面设计214.2.1 主操作界面214.2.2 用户操作界面224.2.3 信息显示界面244.2.4 其他界面264.3 本章小结27第五章 局部控制系统软件及执行机构硬件设计285.1 局部主程序结构295.1.1 “启动动作梯形图295.1.2 “关模、“入料动作梯形图295.1.3 “开模、“脱模动作梯形图305.1.4 “停止动作梯形图315.1.5 “报警系统梯形图325.2 局部硬件参数计算及选型335.2.1 气液增压缸的计算与选型335.2.2 合模机构的参数及尺寸计算345.3 本章小结35第六章 结 论36参考文献38致 谢39附录一 电气原理图与基板布局图附录二 自动泡沫成型机程序框图第一章 绪论1.1 引言 可发性聚苯乙烯Expandable Polystyrene，EPS2，化学名称为聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，它一种是由树脂、物理发泡剂以及其他添加剂以一定比例混合而成的物质。它具有以下化学特性：EPS的物理外形是直径在0.010.1in之间的小型颗粒状树脂。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。因此，最终加工得到的泡沫制品的厚度完全取决于加工时采用的珠粒的尺寸，假设想得到低密度凹模制品，那么应选用较大的珠粒加工；假设目标制品是均匀填充的，那么选用尺寸较小的珠粒更理想1。 自产生至今，EPS经历了漫长的历程。1925年，EPS作为橡胶中间体首次开始在德国生产，这为日后EPS在全球范围内的生产打下了根底；40年代初，悬浮PS问世；1943年，美国DOW化学公司尝试将PS泡沫塑料投入实际生产，结果大获成功；19实际中叶，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；而到了1952年，德国的塑料贸易交易会上，已经出现了相关的EPS制品的身影。可发性聚苯乙烯广泛地应用于建筑、屋面保湿、装修、地下隔潮防水、道路、包装等领域。建筑领域。EPS制品广泛地应用于建筑墙体和地基的保湿、倒置式屋面就是将憎水性可发性聚苯乙烯保温材料设置在防水层上的屋面、EPS夹芯彩板就是将彩色图层钢板用高强度粘合剂，复合在阻燃性聚苯乙烯等轻质隔热材料的两面，经加压、修边、开槽、落料而形成的板材，具有质轻、绝热、防火、抗压、抗暴性好、巩固耐用和外观舒适等特点、各类建筑模型、AnvikCanada建筑系统等方面。道路建设领域。EPS板材的隔热保温性，解决了川藏公路水冻层的技术难关。EPS也用来作为“填充料或孔隙模，有助于解决桥梁、路堤、水坝、码头、港口中较差的地基带来的问题。保温和包装业领域。用于制作可储存各种冷热食物、饮料的容器；用于制作各种电器、家电产品、仪器仪表的包装；用于制作蔬菜保鲜箱等；以及在粮油储藏技术上的应用。近几年，EPS最重要和最新奇的建筑应用之一是制作绝热混凝土墙ICF。ICF的制造方法是，在两层EPS端墙的间隙内浇筑混凝土，这样既可以减少混凝土用量，减轻工作量，又可保证强度，使房屋建筑做到快捷、节能两不误3。这种EPS与典型的包装成型法一样，都是有模塑制成，但在模具内需插入一金属或塑料片。这样每块EPS型块都由两片平行相向的EPS板组成，两片之间的距离由插入片固定。型块可以很快地组合在一起，一旦参加混凝土，成品就具有特别好的强度和绝缘性，声音传播测试也说明这种墙壁的隔声性是普通墙壁的3倍。1.2 国内外研究现状及开展趋势近年来，中国EPS产业在全球市场中占据着越来越重要的地位。据数据显示，2021年全球EPS总产量为803万吨，其中中国的产量就到达了360万吨，占世界总产量的45%。换句话说，中国已成为全球EPS行业最大的生产基地。到2021年6月份为止，中国大陆地区EPS装置的总产量约为425万吨。而到2021年，我国EPS的年总产量已经在550万吨以上。有关市场研究机构调查显示，2021年我国EPS的表观需求量约为280万吨左右，因此国内产量过剩在一半以上，从这个方面来说，扩大出口是我国EPS产业开展的必然选择。目前，中国这一庞大的市场正在吸引EPS国际主要出口商从欧、美、日、韩等国转移，国内EPS企业应抓住这一时机作好合理规划，创造更大的产值4。 在全世界对EPS的研究逐渐深入的同时，科学家们对其许多方面的特性都掌握地越来越清晰，并且，将EPS用于湿软路基中作为填料以防止路基不规那么塌陷；在桥梁中应用而防止桥头调车；在建筑物外墙中那么可绝热或保温；用于高填方涵洞中用以减轻涵洞所受压力等经典的先例。但在相关方面的研究仍显缺乏，如EPS在工程作业的监测方面的探究；EPS轻质材料在实际使用场合中所受外力作用与其形变程度的线性关系等，使EPS材料厚度与填土高度、减荷工程效果有机结合起来，EPS用于建筑中时的外表改性的研究等等，另外，基于我国现今铁路、高速公路建设总长度的迅猛开展，EPS在山体隧道中的表现情况的研究的重要性也不言而喻，这将对我国未来的交通建设产生深远的影响。第二章 自动泡沫成型机控制系统组成及主要功能确定2.1 自动泡沫成型机的工艺流程简介EPS成型生产涉及原料选择、管道及模具设计等诸多因素，一般而言，EPS成型依次分为以下几个步骤：预发泡装模成型整理烘干包装入库5。EPS成型工艺如图2.1所示，根据不同制品的规格、尺寸、厚薄等因素控制加热及水冷却时间的长短；一般成型过程中，水冷却时间占成型总循环时间的一半；如果有优质的相关原料的来源，EPS制品的脱模能力、成熟度、光滑性等参数将有明显提升，并且其加工时间也能大大缩短。凸模移动合模锁 模进 料加 热保 温冷 却开 模脱 模图2.1 EPS成型工艺的一般过程EPS自动泡沫成型机主要由合模装置、入料系统、加热系统、冷却系统、控制系统以及机架等组成。EPS自动泡沫成型机采用可编程控制器作为控制核心，控制EPS成型机的开模、合模、进料、加热、保温、冷却、脱模、制品顶出等自动循环程序，具有较高的生产率与适应不同工艺