臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要開發一台3D 列印廢材回收製線設備，藉由 PLC 可程式化邏
輯控制器與 LabVIEW 人機互動介面結合，達到控制設備作動與人機介面即
時監控並顯示設備作動狀態，並採用 Modbus 通訊協定當作 PLC 與
LabVIEW 間通訊之橋梁，讓人機介面可不斷收集儲存 PLC 所有相關訊號，
並在畫面上呈現馬達轉速、馬達扭力、溫度、即時線材線徑、線材重量及生
產量，配合遠端監控軟體，即使操作人員不在現場，也可隨時查看目前設備
運轉狀況，可減少額外不必要的成本花費且操作設備更加安全，使設備朝向
智慧機械化，增加年輕人就業意願，並使再製線材成為綠色製造的產品。

This research mainly develops a recycling filament coil equipment for 3D printing waste
materials which is integrated PLC programmable logic controller with LabVIEW humanmachine interactive interface. It can control the operation, and immediately monitor and
delicately display the operation status of the equipment. The Modbus communication protocol
is used as a communication bridge between PLC and LabVIEW, so that the human-machine
interactive interface can continuously collect and store all relevant signals of PLC. Th
information of the motor speed, motor torque, temperature, real-time wire diameter, filament
coil weight and production volume can be displayed on the screen. The operator can inspect the
current status of the equipment at any time even if he is not on-site by a remote monitoring
software. It can reduce unnecessary costs, make safer to operate equipment, move toward smart
mechanization, increase young people's willingness to work, and make a green manufacturing
product of the reproduced filament coil.

摘要......i
Abstract......ii
誌謝......iii
目錄......iv
表目錄......vi
圖目錄......vii
第一章 緒論......1
1.1 研究背景與動機......1
1.2 論文架構......4
1.3 研究目的......4
第二章 文獻探討與方法......5
2.1 文獻回顧......6
2.2 專利探討......10
2.3 PLC可程式化邏輯控制器概述......16
2.4 人機介面概述......17
2.5 人機介面的應用......19
2.6 人機軟體應用......21
2.7 Modbus通訊協定......23
2.8 人機介面技術分析......25
第三章 實驗與設計架構......26
3.1 實驗架構......26
3.2 聚乳酸(PLA)......27
3.3 LabVIEW人機介面設計......27
3.3.1 手機與製程選單畫面設計......27
3.3.2 設定設備運轉參數......30
3.3.3 製程監視主畫面......32
3.3.4 粉碎機模組......36
3.3.5 冷卻捲料模組......37
3.3.6 加熱押出模組......38
3.3.7 手動模式......41
3.3.8 手機版介面......42
3.3.9 語言模式變換......43
3.4 人機通訊系統設計......45
3.4.1 三菱PLC之Modbus通信設定......45
3.4.2 LabVIEW之Modbus通信設定......48
3.5 PLC梯型圖程式編寫......53
3.5.1 PID溫度控制......53
3.5.2 拉料馬達正轉......59
3.5.3 線徑量測......59
3.5.4 分料馬達......60
3.5.6 碎料馬達......61
3.5.7 風扇控制......61
3.5.8 入料馬達自動模式......62
3.5.9 入料手動模式......63
3.5.10 手動溫度控制......64
3.5.11 儲料高度......64
第四章 結果與討論......65
4.1 實際設備架設與通信......65
4.2 感測器與驅動器架設......67
4.2.1 粉碎機驅動器......67
4.2.2 押出馬達驅動器......68
4.2.3 捲料馬達驅動器......69
4.2.4 加熱環......71
4.2.5 溫度感測器......72
4.2.6 儲料高度感測器......74
4.2.7 拉料機構......74
4.2.8 分料機構......75
4.2.9 入料機構......75
4.2.10 電表......76
4.4 實際設備操作......77
第五章 結論......85
5.1 總結......85
5.2 未來展望......86
參考文獻......87
附錄一 FX3U-64MT/ES PLC配線圖......89
附錄二 士林電機SS2變頻驅動器配線圖......90
附錄三 拉料與分料步進馬達配線圖......91
附錄四 捲料與壓料馬達配線圖......92
附錄五 電表配線圖......93
附錄六 IO對應表......94
Extended Abstract......95

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