一、引言

2005年以来，中国制鞋工业迅猛发展，鞋业年生产总量近60亿双，占世界产量的51%，出口量40多亿双，制鞋总量和出口总量都已居世界第一位。在制鞋行业快速发展的同时，国产制鞋装备的自动化程度相对比较低，与全球闻名的意大利鞋机产品还有很大差距。近年来，为了产品的先进性及满足各方面客户的需求，一些实力强的企业也开始开发具有世界先进水平的产品，这使得PLC、变频器、人机界面等现代自动化技术在制鞋工业装备领域大展身手。

鞋底机是一种集机械、电气、液压为一体的设备，性能复杂、控制精度较高，一般要求它能够在连续运行的前提下做出不同型号、规格的鞋底。该双色鞋底机专门用于生产以TPR，PVC为原料的鞋底，TPR鞋底是一种TPE与橡胶的合成材料，具有外观花样多、手感好、色泽艳、光洁度高、技术含量高等特点，而且可以 100%回收，属于环保型鞋底材料。

本文重点讨论基于永宏PLC的双色鞋底机自动化系统开发的技术路线。

二、工艺原理

设备的主要机械部件是一个大的圆形转盘，上面共设10个工位，使用者可以根据需要在不同的工位上放置不同的鞋底模具，从而生产出不同的鞋底。注塑采用螺杆进料，当转盘转到每个工位的时候，电磁刹车刹住转盘，当前工位模具上升(合模)，然后开始注射;当注射完成以后，模具下降(开模)，转盘继续旋转。同时为了达到塑料所需的温度，通过温控仪表对螺杆实行四段温度自动控制。编码器则是为了检测螺杆的注射位置，以控制在不同位置的注射速度。转盘的转动是通过变频器+电机来实现的，螺杆的移动、工位的上升下降等都是通过液压阀来实现的，对螺杆的速度等控制亦是通过比例压力阀及比例流量阀来完成的。

三、系统设计

针对10工位双色鞋底机，该方案中主控制设备采用永宏FBS PLC作为主控制器，永宏触模屏作为人机对话的窗口。根据系统的现场实际情况和整个控制系统先进、可靠且性能价格优的原则，系统采用FBs系列经济型主机作为下位控制器，负责采集信号，并对信号进行逻辑运算，进而控制相关设备。

基于永宏PLC的双色鞋底机自动化控制系统总体架构如图1所示。自动化系统配置系统由永宏FV 5.7寸触模屏1台;FBS系列PLC 1台;I/O扩展模块1台;模拟量扩展模块1个、相关检测元件(温度采集、位置判断、温度控制、压力检测等);相关执行元件(油马达、变频器)等构成系统。FBS PLC作为下位机，用来监控机台的运行情况。

3.1 PLC控制

控制核心采用永宏PLC实现对整台设备的自动控制，一方面对现场信号进行采集与逻辑处理，另一方面与人机界面进行通讯，其中PLC还能接受人机界面发送的控制逻辑、参数、指令等，并响应人机界面请求向人机界面传送实时数据，报警信息。

PLC通过泛用PID控制比例压力阀和比例流量阀，得到精确的压力与流量控制;同时通过高速计数器采集编码器信号，从而得到准确的螺杆位置。双色鞋底机的工作流程如下图2所示。

3.2 人机界面上位机监控

采用1台5.7寸的永宏人机界面作为人机对话的窗口。用于实现整个系统画面监控、数据处理及报警、及工艺参数的设定功能。通过与PLC进行通讯，达到传送控制组态、实时数据，参数设定、报警监控及机器生产流程的监控。选用永宏FV人机界面，可以实现：

(1)丰富、逼真、生动的制鞋过程直观监控。

(2)温度、发泡时间等各种工艺参数的设定、记录、存储、等功能;有配方、万年历功能。

(3)使生产工艺简单化、灵活化处理。

(4)可实时、动画显示设备当前运行状态，操作、监控一目了然。

(5)可实时显示设备故障、报警，并可及时弹出故障信息，提供故障排除建议。

(6)可采集、存储、记录、查询、分析、系统内各设备状态、报警信息、故障信息量等信息。

四、设计方案讨论

4.1 射出系统

射出系统主要由射枪构成，需控制射出量。可以选择的方式有用旋转编码器控制射出量和用计量尺控制射出量。

综合考虑：本系统采用旋转编码器检测方式。

4.2 转盘工作系统

通过转盘的选择进行工位的变换，可用如下方式控制：

(1)采用油马达带动。

(2)采用变频器和变频电机带动。

综合考虑：变频器在成本上有着比较大的优势，本系统采用变频器拖到。

4.3 吸料控制部份

在料仓中装设料位检测开关，当到达低位料时进行自动吸料，直到高料位时自动停止。油温、水温检测控制。在油路及冷却水回路各装设一温度检测传感器，并经温控器进行油温、水温温度的报警及控制。

4.4 温度控制

为了达到塑料所需的温度，通过温控仪表对螺杆实行四段温度自动控制。

五、 结束语

基于永宏的全自动双色鞋底机，拥有高精度预热温度。采用PLC控制，自动定量、定模、开模、锁模，提高了生产速度，降低了劳动强度与生产成本，且价格是国外同类产品的1/3，具有高精度、高效率、操作方便安全等显著优点。广阔的市场前景，使其具有十分显著的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1] 永宏可编程控制器使用手册I 和使用手册II.台湾永宏电机股份有限公司

[2] 永宏PLC编程软件使用手册.台湾永宏电机股份有限公司