英威腾PLC及温控模块在自动灌胶机中的应用

   摘要：灌胶机设备自动化程度的提高，是本行业发展的一个必然的趋势，不仅提高了用户的生产效率，为企业节省了人力、物力、财力，而且从维护人类健康的方面来看，也减少了手工灌胶时，胶水对人体的危害程度，因而提高灌胶机的自动化程度以及其与其它设备的联合使用，在行业的发展具有重大的意义。

   灌胶机广泛应用于电力、电子产品的生产厂家，用来对电力元件、电子元件以及电路板进行灌胶封装，例如电力互感器、小型变压器、蜂鸣器，洗衣机操作面板等，以防止电力电子元件或电路板在使用的过程中，受以水、潮气或者灰尘的影响受到损坏，缩短使用寿命，甚至可能会立即烧毁或者引发火灾等问题。因为在对这些电力电子元件进行灌胶封装时，使用的胶水一般是两种胶水，主剂和硬化剂，或者称为A胶和B胶，封装前需要对两种胶水进行混合后再对产品进行封装，这两种不同的胶水混合时，会发生化学反应，因而产品粘性，在短时间内就可以固化，固化时间从几分钟到几个小时不等。A胶和B胶和及其混合后的固化物都是化学物品，其成分含有一些化学成分，长时间接触会对人体健康产生一些不良的影响。以往的电力电子生产厂家，以及现在一些规模比较小的电力电子产品生产厂家，在灌装产品时，都是人工手动灌装，会导致人体会产生过敏等症状。因而电子产品的灌装工艺的提高和灌装设备自动化程度的提高，成为一个很迫切需要解决的问题。

   产品灌胶的时候，生产环境一般都不是很理想，会出现胶水流到设备上，或者清洗液（化学药品，一般用二氯甲烷）有时也会喷溅到设备上，会对设备的使用产生一定程度的损坏，而且设备使用的频率非常高，可能一天使用时间达到20个小时，因而在设备生产的过程中，对使用的电气元件、电线电缆的质量也要仔细考虑。

典型灌胶机的电气系统配置如下图。

   在这个典型的灌胶机系统中，我们以前的控制系统里采用了一台日系的PLC，但是这台PLC本体最多只能有两路高速脉冲输出，指令周期较长，性能也不是很适合这个系统，并且濒临停产，其后续高端一些的PLC本体能够输出三路高速脉冲输出，指令周期短，但是价格比较昂贵，性价比一般。因此在本次产品设计中，我们采用了英威腾的型号为IVC2H-1616MAT的PLC，晶体管输出型，能够满足多路高速脉冲输出的要求，同时考虑到输入输出点数的要求，还增加了一只扩展模块IVC2L-0808ENT。

   以往此设备上的温控系统中，我们采用了温控仪来控制多点温度控制，一般要用到2~6个温控仪，温控仪安装在设备箱体上，不仅增加了成本，而且影响设备整体美观，布线麻烦，对设备安装和维护都带来诸多不便，还有可能带来安全隐患。因而方案改成用英威腾的温控模块ITC-8NT直接采集温度，并对加热装置进行PID控制，以达到温度稳定易控的目的。温度报警设置方便，可以进行多点温度报警，可以用模块本身的温度报警设置，也可以把温度采集出来，用PLC程序比较的方法报警，驱动外部的报警电路。值得一提的是，PLC和温控模块采用通讯的方式进行数据交换，在用N：N的通讯模式下，PLC里有专门的温度采集寄存区，直接读出寄存器里的温度数值就可以了，不必要从温控模块里的缓冲区里读取数据，编程简单，使用方便。但有这种读取方式只限于N：N通讯方式，如果采用RS485通讯，仍然要向模块里写入地址，再读取数据，有些不方便。而且使用IVC2H型PLC与温控模块通讯时， Auto Station编程软件里的温控工具显示为灰色，没法使用，而IVC1型PLC在此软件里就可以用此工具，编程软件还有待将IVC2H的温控器工具这一功能添加进去，方便用户使用。在编程的时候，无法决断是程序错误还是通讯错误，希望在这个方面也能够改进。或者把温控模块直接改成扩展模块的方式，不用通讯的方式，连接后就能直接读取温度数据，国产的很多PLC里都采用扩展模块的方式，用起来很方便。

   驱动部分主要是对胶泵的控制，其控制方式很多，常用的是伺服驱动模式，A胶和B胶分别用一个伺服电机来驱动出胶泵。如下图泵1的伺服驱动与PLC的连接图。这里我们用的是某品牌的A5伺服驱动器，驱动器参数设置成2500脉冲/圈，实际证明，PLC的输入频率最高用100KHz就已经够用了，不必使用再高的频率。B泵的使用和连接与A泵相同。A胶和B胶在混合时，根据胶水的性质和密度不同，很可能有混合不均匀的情况，这样的就会造成混合后固化不良，灌装后的电子产品硬度和强度不够，为了避免这种不良品的产生，在混合时要对一些特殊的胶水进行充分混合，这就是行业中常提的动态混合，这一部分有时对混合电机的体积和安装有特殊要求，所以一般会选用100W的伺服电机。这样这个伺服驱动部分就需要三路高速脉冲输出，IVC2H型PLC有4路高速脉冲输出，能够满足使用的要求。

其它控制部分，如搅拌系统、灌胶控制、清洗控制，都是一般的开关量控制，与常用的PLC的控制方式相同，这里不一一赘述。

  需要注意的是，市场上PLC和触摸屏通讯，大部分还是采用的RS232的通讯方式，英威腾的PLC和屏通讯时，既有RS232通讯的方式，也可以要采用RS485的通讯方式。只需要在PLC里设置PORT口，使用的是PORT1，设置成MODBUS通讯方式，然后在触摸屏也设置成MODBUS方式，把通讯参数设置成一样的，就可以搞定了，此时要把PLC站号设成1号。

   通过使用英威腾的IVC2H型PLC，能够感觉到其功能的强大，软件使用方便，甚至可以与一些国际大品牌的功能相媲美，基稳定性和实用性与常用品牌的PLC没有很大的差距，这让我们对国产自动化产品的发展充满了希望，我们可以选择自动化产品的目光会逐步放在自主的品牌上，支持自主品牌产品的发展也是我们每一个工控人的责任。但是自主品牌的产品也有一些不足之处，比如产品手册的完整性和易读性，需要进一步的提高，技术服务要跟上，以给我们这些使用者提供强大的技术后盾，让我们无忧使用。

参考文献：

（1）IVC 系列编程手册

（2）IVC2H用户速查手册

（3）IVC2H用户手册

（4）ITC-8NT温控器用户手册

（5）A5伺服驱动器使用手册