塑料注射成型機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要注塑機(jī)控制系統(tǒng)是注塑機(jī)整機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其性能優(yōu)劣對(duì)整機(jī)至關(guān)重要。 本論文首先確定了注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及思路，經(jīng)過(guò)與單片機(jī)控制、微機(jī)控制、繼電接觸器控制等控制系統(tǒng)相比較，決定采用 plc 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑機(jī)各動(dòng)作的控制。確定了 plc 輸入和輸出接口的屬性，將注塑機(jī)的所有檢測(cè)開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)和主令開(kāi)關(guān)等，進(jìn)行確切地分類和編號(hào)，從而確定了 i/o 口的數(shù)量。 根據(jù)輸入輸出的數(shù)量、 類型確定 plc 的型號(hào)為 fx2n-mr 。 完成了注塑機(jī)主電路和控制電路等硬件電路的設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì)方面， 根據(jù)注塑機(jī)各個(gè)動(dòng)作制出注塑機(jī)的工藝流程圖。 根據(jù)此工藝流程圖， 設(shè)計(jì)出注塑機(jī)的動(dòng)作

2、流程圖，根據(jù)動(dòng)作流程圖寫(xiě)出注塑機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，并依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫(xiě)出步進(jìn)梯形圖。關(guān)鍵詞：注塑機(jī)，控制系統(tǒng)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，步進(jìn)梯形圖i摘 要 i第一章緒論 11.1 塑料機(jī)械行業(yè)概述 11.2 國(guó)內(nèi)外注塑機(jī)的研究現(xiàn)狀 11.3 注塑機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 3第二章注塑機(jī)系統(tǒng)概述 52.1 注塑機(jī)的組成 52.2 注塑機(jī)的分類 62.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾措施 7第三章 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和思路 103.1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和工藝分析 103.2 設(shè)計(jì)的思路和方案 11第四章 注塑機(jī)的plc控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì) 144.1 輸入輸出點(diǎn)的繼電器屬性 144.2 plc型的選擇 154.3

3、輸入輸出地址分配表 164.4 主電路的設(shè)計(jì) 184.5 控制電路的設(shè)計(jì) 194.6 注塑機(jī)的動(dòng)作流程 204.7 程序設(shè)計(jì) 24第五章總結(jié)與展望 345.1 結(jié)論 345.2 展望 35致謝 36參考文獻(xiàn) 371.3 注塑機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)第一章緒論1.1 塑料機(jī)械行業(yè)概述從20世紀(jì)50年代技術(shù)創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注射成型機(jī)至今已有50多年的歷史。目前在工程塑料業(yè)中，80%的塑料制品采用了注射成型。近年來(lái)汽車、 建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等行業(yè)對(duì)注塑制品日益增長(zhǎng)的需要，更推動(dòng)了注射 成型技術(shù)水平的發(fā)展和提高。我國(guó)塑料機(jī)械自2005年起已躍居世界第一的位置，2006年我國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值首次突破

4、200億元人民幣，2010年我國(guó) 塑料機(jī)械制造工業(yè)總產(chǎn)值達(dá) 421.06億元，同比增長(zhǎng)63%, 2013年行業(yè)工業(yè)總產(chǎn) 值首次突破500億元，國(guó)產(chǎn)塑機(jī)占國(guó)內(nèi)塑機(jī)市場(chǎng)份額提升至 77%。與全國(guó)23個(gè) 主要機(jī)械行業(yè)橫向?qū)Ρ?2013年我國(guó)塑料機(jī)械規(guī)模以上企業(yè)平均主營(yíng)業(yè)務(wù)收入 利潤(rùn)率已躍至首位。1.2 國(guó)內(nèi)外注塑機(jī)的研究現(xiàn)狀從注塑機(jī)問(wèn)世起，鎖模力在1000-5000kn、注射量在50-2000g的中小型注 塑機(jī)占絕大多數(shù)。到了 20世紀(jì)70年代后期，由于工程塑料的發(fā)展，特別是在汽 車、船舶、宇航、機(jī)械以及大型家用電器方面的廣泛應(yīng)用，使大型注塑機(jī)得到了 迅速發(fā)展。其中以美國(guó)最為明顯，在 1980年全美

5、國(guó)約有140臺(tái)10000kn以上鎖 模力的大型注塑機(jī)投入市場(chǎng)，到1985年增至500多臺(tái)。日本名機(jī)注塑機(jī)公司成 功地制造了當(dāng)今世界最大的注塑機(jī)，具鎖模力達(dá)到120000kn,注射量達(dá)到92000d1。20世紀(jì)80年代以來(lái)，cad/cae/capp/cam 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在注塑機(jī)制造 業(yè)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了中國(guó)注塑機(jī)研發(fā)和制造水平的高速發(fā)展。中國(guó)一批國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)都相繼引進(jìn)美國(guó) eds公司的ugs軟件和ptc公司的計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì)和分析等軟件，實(shí)現(xiàn)了三維立體參數(shù)化建模，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)關(guān)鍵零件分 析，對(duì)高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分布、應(yīng)力峰值、危險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行準(zhǔn)備的分析計(jì)算，幫助 設(shè)計(jì)人員迅速地了解、評(píng)估和

6、修改設(shè)計(jì)方案，保證了重要零件的結(jié)構(gòu)合理性和可 靠性；實(shí)施了 cims工程，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃、物料、成本等計(jì)算機(jī)集成管理；引 進(jìn)iman系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和跟蹤，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和版本，產(chǎn)品屬 性和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的查詢以及信息傳遞等計(jì)算機(jī)集成管理。目前，國(guó)外注塑機(jī)控制系統(tǒng)系透過(guò)多個(gè)微處理器分工， 融合先進(jìn)的硬件及軟 件技術(shù)而成?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，特別注重機(jī)器與操作者的溝通， 使操作者更容易 掌握及發(fā)揮機(jī)器的各項(xiàng)功能。多種語(yǔ)言顯示功能，突破了語(yǔ)言障礙。止匕外，還配置了許多高級(jí)的控制功能。 例如， 塑料注射模腔過(guò)程專家系統(tǒng)、 智能識(shí)別模腔塑料注射保壓點(diǎn)切換、 自動(dòng)設(shè)定注射壓力參數(shù)和注射速度參數(shù)、 智能調(diào)校

7、鎖模參數(shù)等。例如，美國(guó)一家著名的注塑機(jī)公司 cincinnati milacron ，百余年來(lái)不論在機(jī)械制造技術(shù)、 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、 研究發(fā)展方面， 都走在世界前列， 該公司制造的 vista系列注塑機(jī)應(yīng)用了航天工業(yè)的特殊技術(shù)材料、 尖端控制系統(tǒng)及液壓技術(shù)。 又例如美國(guó)穆格公司研制的pc28注塑機(jī)控制系統(tǒng)和moog2000注塑機(jī)電腦控制系統(tǒng)，具有工業(yè)控制機(jī)的所有功能， 全套注塑機(jī)輸入輸出驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)控制接口及注塑機(jī)控制程序軟件。香港華大機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 c2 系列注塑機(jī)，在日本廠商配合下開(kāi)發(fā)了 cimtrol 電腦控制系統(tǒng)， 該控制系統(tǒng)有較全面的注塑機(jī)電腦控制功能，使操作者能體現(xiàn)現(xiàn)代化注射成型工

8、藝控制的優(yōu)越性能。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比， 中國(guó)的精密注塑機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究顯得微乎其微。 在技術(shù)研究上投入的人力、 物力較小， 而這方面的技術(shù)研究涉及面廣， 牽涉機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)水平以及化工高分子塑料等學(xué)科的綜合性研究。中國(guó)塑料機(jī)械行業(yè)在應(yīng)用高新技術(shù)、 提高技術(shù)水平以及在推廣應(yīng)用機(jī)電一體化等方面， 雖然已經(jīng)取得了較大進(jìn)展， 并有部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始采用微電腦控制， 并且能夠應(yīng)用閉環(huán)控制技術(shù)， 但西方發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用這種技術(shù)已相當(dāng)普遍， 而且能夠采用開(kāi)環(huán)與閉環(huán)并用的控制技術(shù)， 并將一些高性能注塑機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的舊式繼電器控制，因而大大提高了產(chǎn)品的精度、質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性。近年來(lái)中國(guó)

9、的工程塑料應(yīng)用發(fā)展得很快， 而工程塑料制品的精度要求高于其他塑料制品。 例如生產(chǎn)一個(gè)儀表上用的小模數(shù)聚碳酸酯齒輪， 要求各節(jié)點(diǎn)重復(fù)精度達(dá)到 0.05mm 以上，制品收縮率控制在1%以下。因此除了對(duì)注塑機(jī)本身的加工精度要求苛刻外， 精密可靠的控制系統(tǒng)、 液壓系統(tǒng)和精密元件也是精密注塑的關(guān)鍵所在。 1995-2010年這 15年間，中國(guó)的汽車工業(yè)、原材料工業(yè)、電子工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)以及包裝工業(yè)等將大力發(fā)展， 因而對(duì)大型、 超大型注塑機(jī)的需求日益增多。 例如被列入中國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)的汽車工業(yè)， 不可能等到中國(guó)有了自行設(shè)計(jì)制造的高精度注塑機(jī)再進(jìn)行汽車生產(chǎn)， 故這些高精度注塑機(jī)只有依賴進(jìn)口； 再例如中國(guó)是一個(gè)木

10、材資源相當(dāng)貧乏的國(guó)家，建筑用的塑料門(mén)窗僅占門(mén)窗總量的 1.2%左右， 這和德國(guó)塑料窗已占其窗總量的50%左右相比，可以看出， 中國(guó)塑料門(mén)窗的開(kāi)發(fā)潛力是十分巨大的。綜上所述， 中國(guó)精密注塑機(jī)和控制系統(tǒng)研究要根據(jù)自身的客觀條件， 如技術(shù)力量、資金等，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，加強(qiáng)高新技術(shù)的應(yīng)用和提高控制技術(shù)水平，逐步縮小中國(guó)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。3中國(guó)塑機(jī)產(chǎn)品每次參加塑機(jī)展覽會(huì)， 不論在規(guī)模上還是在技術(shù)上， 都有不同 程度的進(jìn)步，一些產(chǎn)品正在逐步縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，各別產(chǎn)品（如注塑機(jī)） 處于世界領(lǐng)先水平。 因而在最近幾屆國(guó)際橡塑機(jī)械展覽會(huì)上， 受到國(guó)外友好客商 的好評(píng)。從中國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)總體水平看，不論是管理

11、水平、技術(shù)水平、產(chǎn)品品 種、應(yīng)用高新技術(shù)以及產(chǎn)品檔次等方面，都與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大。為縮小差距， 避免將中國(guó)廣闊的塑機(jī)市場(chǎng)拱手讓給他人， 以下幾點(diǎn)應(yīng)是中國(guó)塑料機(jī)械行業(yè)的長(zhǎng) 遠(yuǎn)發(fā)展方向。 （ 1）配合塑料加工行業(yè)，加速高新技術(shù)的應(yīng)用。 （ 2）為提高中國(guó)塑料機(jī)械的控制水平和技術(shù)性能，應(yīng)更加速應(yīng)用微電腦技術(shù)和高精度元件。（ 3）在模具設(shè)計(jì)和加工技術(shù)方面，更加速推廣應(yīng)用cad/cam/cae 技術(shù)，使中國(guó)的模具制造水平在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)入世界先進(jìn)行列。 （ 4）塑機(jī)行業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)化分工。 （ 5）加強(qiáng)塑料機(jī)械企業(yè)自身的技術(shù)改造。從目前的國(guó)際水平來(lái)看，注塑機(jī)的移模速度已從過(guò)去的 20-30m/mi

12、n 提高到 40-50m/min,高的甚至達(dá)到70m/min ;注射速度從過(guò)去的100mm/s提高到現(xiàn)在的 250mm/s,有的達(dá)到450mm/s。日本制鋼所研制的電動(dòng)型注塑機(jī)達(dá)到900mm/so注射壓力從過(guò)去的120-150mpa提高至ij目前的180-250mpa。日本的sn120p機(jī)已 達(dá)到460mpa,它生產(chǎn)的制品收縮率幾乎為零,制品公差可保證在0.02-0.03mm,壁厚可達(dá)到0.1-0.2mm。節(jié)能方面，從過(guò)去的流量比例和壓力比例控制發(fā)展到變 量控制或定量控制。 變頻調(diào)速系統(tǒng)、 伺服控制技術(shù)的注塑機(jī)， 其能耗僅為傳統(tǒng)機(jī) 器的 30%。 注塑機(jī)的高效率主要體現(xiàn)在工作節(jié)拍快， 制品周期

13、短， 普遍比過(guò)去提 高 24%以上。高效注塑機(jī)的開(kāi)模與預(yù)塑一般都是同步完成， 開(kāi)模過(guò)程中同時(shí)完成了抽芯和頂出。日本展覽會(huì)上最快的注塑機(jī)，其工作周期只有1s。注塑機(jī)的控制技術(shù)歷經(jīng)了繼電器、 接觸器控制及可編程控制器控制和專用計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展 過(guò)程。 自 20 世紀(jì) 60 年代末美國(guó)費(fèi)洛思公司首先應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)開(kāi)始， 經(jīng)過(guò) 20 世紀(jì) 80 年代以后的高速發(fā)展，它已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的動(dòng)作控制，而是包括熔體 溫度、注射壓力、注射速度、保壓時(shí)間、冷卻過(guò)程及液壓回路等各種參數(shù)的綜合 控制。 注塑機(jī)過(guò)去大多數(shù)采用開(kāi)環(huán)控制， 目前正在向閉環(huán)控制方向發(fā)展。 德國(guó)克 勞斯馬菲公司的 pm 控制系統(tǒng)，通過(guò)合模力、

14、模腔壓力和充模過(guò)程的控制，使制 品質(zhì)量的誤差精確到 0.15%。注塑機(jī)發(fā)展的重要特點(diǎn)是向精密化、低噪音、 高效率、 節(jié)能和高度自動(dòng)化方向發(fā)展，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用全閉環(huán)伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)的伺服液壓執(zhí)行閥，配合壓力傳感器和激光測(cè)量尺， 做到壓力和速度全閉環(huán)。 這就要求注塑機(jī)控制系統(tǒng)有較高的品質(zhì)指標(biāo)。綜上所述，現(xiàn)代注塑機(jī)的發(fā)展正朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。（ 1）采用數(shù)控和數(shù)顯裝置。借助電子技術(shù)的快速發(fā)展，利用微處理器控制技術(shù)，對(duì)注塑數(shù)據(jù)的輸入、循環(huán)程序的編程可以在控制面板顯示器上直接輸入，同時(shí)對(duì)設(shè)備鎖模、注射等的位置、動(dòng)態(tài)過(guò)程、輸出的不同壓力、速度進(jìn)行監(jiān)控、反饋，形成閉環(huán)控制。（ 2） 節(jié)能方面采用節(jié)

15、能的泵源電路 （功率匹配泵源電路、 負(fù)載敏感回路等） ， 采用高效節(jié)能的控制元件（插裝閥、疊加閥、多功能閥、比例閥、伺服閥、數(shù)字閥等） ，采用變頻調(diào)速裝置對(duì)液壓馬達(dá)進(jìn)行調(diào)速。（ 3）低噪聲，無(wú)污染（全自動(dòng)注塑機(jī)）。（ 4）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無(wú)人化、低成本化。為實(shí)現(xiàn)注塑自動(dòng)化，除了采用機(jī)械手、輸送帶等，出現(xiàn)了自動(dòng)換模系統(tǒng)，它對(duì)注塑機(jī)的要求：高性能的個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）系統(tǒng)；具有模具注塑程序記憶系統(tǒng)；穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)；簡(jiǎn)潔及明朗的機(jī)體；足夠的換?？臻g。（ 5）除了普通的注塑機(jī)外，另外注塑機(jī)正向著兩極方向發(fā)展：朝著高壓、 巨型注塑機(jī)方向發(fā)展。 注射量達(dá) 170kg， 鎖模力可達(dá)萬(wàn)噸以上。朝著超小型精密注塑機(jī)方

16、向發(fā)展。注射量達(dá)0.01g,鎖模力為5t。精密注塑機(jī)精度可以達(dá)到： 質(zhì)量偏差為 0.002g， 零件厚度偏差為 0.001mm， 注射時(shí)間偏差為0.01s,加料時(shí)間偏差為0.1s,計(jì)量位置偏差為0.015mm,開(kāi)模位置精度偏差為 0.005mm2 。第二章 注塑機(jī)系統(tǒng)概述2.1 注塑機(jī)的組成注塑機(jī)的具體組成部分有：液壓油路系統(tǒng)，合模系統(tǒng)，射臺(tái)移動(dòng)系統(tǒng)，加熱冷卻系統(tǒng)， 潤(rùn)滑系統(tǒng)， 電氣控制系統(tǒng)， 安全保護(hù)、 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及供料等輔助系統(tǒng)。2.1.1 注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng)注塑機(jī)的液壓油路系統(tǒng)由油泵、油泵電機(jī)、濾油器、油箱、油管、油溫冷卻器、比例壓力閥、比例流量閥、開(kāi)關(guān)閥、液壓馬達(dá)等各種液壓元件組成，還

17、包括一些輔助元件和密封件。 注塑機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了比例壓力閥和比例流量閥， 可實(shí)現(xiàn)壓力和流量的多級(jí)控制，具有油路簡(jiǎn)單、效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性良好、沖擊少和噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。2.1.2 注塑機(jī)合模系統(tǒng)合模系統(tǒng)的作用是推動(dòng)模具進(jìn)行開(kāi)合運(yùn)動(dòng)， 使動(dòng)模板作啟閉模往返移動(dòng)， 鎖緊模具的力要大于注射壓力， 使塑料制品沒(méi)有飛邊。 合模系統(tǒng)主要由四根拉桿和螺母把前后模板聯(lián)接起來(lái)形成整體剛性框架。 動(dòng)模板裝在前、 后模板之間， 后模板上固定合模油缸；動(dòng)模板在合模油缸的作用下以四根拉桿為導(dǎo)向做啟閉模運(yùn)動(dòng)。 模具的動(dòng)模裝在動(dòng)模板上而定模則裝在前固定模板上。 當(dāng)模具閉合后， 在合模油缸壓力作用下， 產(chǎn)生額定合模力。 鎖緊模具，

18、 防止模具注入高壓熔融時(shí)模具的型腔張開(kāi)。 當(dāng)合模時(shí)， 模具拉桿和前、 后模板形成力的封閉系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)。注塑過(guò)程合模動(dòng)作包括：關(guān)安全門(mén)、鎖模、注射、保壓、溶膠、冷卻、抽膠、開(kāi)模、頂出制品等。在動(dòng)模板的后側(cè)裝有液壓及機(jī)械頂出裝置。 動(dòng)模板在開(kāi)啟模具時(shí)， 可通過(guò)模具中的頂出機(jī)構(gòu)， 從模腔中頂出制品。 在動(dòng)模板或定模板上還裝有調(diào)模機(jī)構(gòu)， 以便在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)模具厚度。 在液壓機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)中， 還要通過(guò)調(diào)模機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)試合模里的大小，以防止超載。合?？蚣艿那昂髠?cè)設(shè)有安全罩、 安全門(mén)以及液壓、 機(jī)械安全保護(hù)裝置。 為了確保安全， 一般都用液壓裝置和電氣限位開(kāi)關(guān)同安全門(mén)雙重連鎖， 當(dāng)只有安全門(mén)閉合時(shí)才能

19、進(jìn)行閉模動(dòng)作。2.1.3 注塑機(jī)注射系統(tǒng)、射臺(tái)移動(dòng)系統(tǒng)注塑機(jī)注射系統(tǒng)的作用是使物料塑化和熔融， 并在高壓和高速下將熔體注入模腔。注射系統(tǒng)主要由塑化裝置、螺桿驅(qū)動(dòng)裝置、計(jì)量裝置、注射動(dòng)作裝置、注射座以及整體移動(dòng)裝置、 行程限位裝置以及加料斗裝置等組成。 塑化裝置又由螺桿和加熱料筒組成， 在螺桿頭部裝有防止熔體倒流的止逆環(huán)和各種剪切或混煉元件； 螺桿驅(qū)動(dòng)裝置主要由減速裝置、 軸承支架、 主軸套和螺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓馬達(dá)組成。預(yù)塑化時(shí)，動(dòng)力通過(guò)主軸套和軸承支架上的減速裝置帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)。注射裝置主要由注射油缸和活塞及噴嘴組成。 在注射時(shí)， 油缸產(chǎn)生注射推力，通過(guò)主軸推動(dòng)螺桿向頭部熔體施加高壓， 使熔體通

20、過(guò)噴嘴充入模腔。 注射座是一個(gè)可以在機(jī)身上移動(dòng)的基座， 塑化裝置、 注射裝置以及計(jì)量裝置和料斗都固定在注射座上。 注射座在油缸的作用下， 可以做整體前進(jìn)或后退， 使噴嘴與模具接觸或離開(kāi)。2.1.4 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)是注塑機(jī)的 “中樞神經(jīng)” ， 它控制著注塑機(jī)的各種程序及其動(dòng)作；對(duì)時(shí)間、位置、壓力、速度和轉(zhuǎn)速等進(jìn)行控制。主要由計(jì)算機(jī)及接口電路、各種檢測(cè)元件及液壓驅(qū)動(dòng)放大電路組成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。2.1.5 注塑機(jī)冷卻系統(tǒng)注塑機(jī)的冷卻系統(tǒng)用來(lái)冷卻液壓油、 料口以及模具。 它是一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)， 能將冷卻水分配到幾個(gè)獨(dú)立的回路上去并能對(duì)其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)， 通過(guò)檢測(cè)水的溫度，實(shí)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。2

21、.1.6 注塑機(jī)安全保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)注塑機(jī)的安全裝置主要用于保護(hù)人和機(jī)器的安全。 由安全門(mén)、 行程閥、 限位開(kāi)關(guān)、光電檢測(cè)元件等組成，實(shí)現(xiàn)電氣、機(jī)械、液壓的連鎖保護(hù)。檢測(cè)系統(tǒng)主要對(duì)注塑機(jī)的油溫、 料溫、 系統(tǒng)超載以及工藝和設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 發(fā)現(xiàn)異常情況即進(jìn)行指示或報(bào)警。2.2 注塑機(jī)的分類近年來(lái)注塑機(jī)發(fā)展很快， 類型日益增多， 而分類方法很多。 絕大多數(shù)的注塑機(jī)都是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或一組液壓泵， 由液壓泵及運(yùn)行其中的壓力油組成一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 動(dòng)作的產(chǎn)生由驅(qū)動(dòng)器所擔(dān)任， 通常直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由壓力油推動(dòng)油缸或活塞產(chǎn)生的，而旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由壓力油推動(dòng)液壓馬達(dá)所產(chǎn)生的。2.2.1 按注射單元形式分類按注射

22、單元形式可分為柱塞式和螺桿式兩大類， 目前大部分的注塑機(jī)都是螺桿式的。（ 1） 柱塞式注塑機(jī)。 該類注塑機(jī)是通過(guò)柱塞把塑料推向料筒前端的塑化室，依靠料筒外部的加熱將塑料塑化成熔融狀態(tài)， 而后在柱塞的推擠作用下， 注射到模具型腔中去。（ 2）螺桿式注塑機(jī)。塑料的熔融塑化和注射全部是由螺桿來(lái)進(jìn)行的，螺桿式注塑機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的注塑機(jī)。2.2.2 按注塑機(jī)的外形分類按注塑機(jī)的外形分類，主要是按照注塑和合模裝置的方式來(lái)分類。（ 1） 立式注塑機(jī)。 立式注塑機(jī)的注塑系統(tǒng)和合模系統(tǒng)的軸線是豎直排列的。其優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小，模具比較小，拆裝方便，在模具內(nèi)易于安放金屬嵌件實(shí)現(xiàn)嵌件注塑成型。其缺點(diǎn)是：機(jī)身高，

23、注塑機(jī)穩(wěn)定性差，制品頂出后無(wú)法自動(dòng)脫落，難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，一般用于半自動(dòng)化生產(chǎn)。立式注塑機(jī)由專人操作，適用于成型多嵌件的塑料制品。（ 2） 臥式注塑機(jī)。 臥式注塑機(jī)的注塑系統(tǒng)和合模系統(tǒng)的軸線是水平排列的。其優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)身低，注塑機(jī)穩(wěn)定性好，制品頂出后可以自動(dòng)脫落，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。其缺點(diǎn)是：占地面積較大，模具拆裝麻煩，安放嵌件不方便，所以如果大批量的嵌件注塑要根據(jù)每個(gè)不同的產(chǎn)品來(lái)改造注塑機(jī)，變成非標(biāo)的專用注塑機(jī)。臥式注塑機(jī)目前使用最廣、產(chǎn)量最大，是國(guó)內(nèi)外注塑機(jī)的最基本形式。（ 3） 式注塑機(jī)。角式注塑機(jī)的注塑系統(tǒng)和合模系統(tǒng)的軸線是互相垂直排列的。 注塑時(shí)塑料從模具的分型面注入， 適用于中心部位

24、不允許留有澆口痕跡的平面制品。 同時(shí)， 可以利用注射系統(tǒng)留下的空位置來(lái)進(jìn)行嵌件的移動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)臥式 注塑機(jī)的嵌件自動(dòng)注塑。（ 4） 工位注塑機(jī)。多工位注塑機(jī)是一種多模操作的特殊注塑機(jī)。2.2.3 按注塑機(jī)加工能力分類一臺(tái)通用注塑機(jī)的加工能力主要由合模力和注塑量來(lái)決定。 合模力是由合模裝置所產(chǎn)生的最大鎖模力決定的，注射量是以注塑機(jī)最大理論注塑容量表示的。根據(jù)注塑機(jī)的加工能力可以分為超小型、小型、中型、大型、超大型注塑機(jī)。2.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾措施可編程序控制器是專門(mén)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置， 一般不需要采用什么特殊措施， 就可以在工業(yè)環(huán)境使用。 但是， 如果環(huán)境過(guò)于惡劣， 電磁干擾特別強(qiáng)烈

25、，或安裝使用不當(dāng)， 都不能保證系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行， 干擾可能使可編程序控制器接受到錯(cuò)誤的信號(hào)， 造成誤動(dòng)作， 或是可編程序控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)丟失， 嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)瓜到y(tǒng)失控。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)采取相應(yīng)的可靠性措施， 以取消或減少干擾的影響，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)過(guò)程中，難免會(huì)遇到一些干擾。為了減少干擾對(duì)本系統(tǒng)的影響，必須采取一些有效的抗干擾措施。2.3.1 抗干擾措施外部干擾來(lái)源(1) 控制系統(tǒng)供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。(2) 其他設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)分布電容和耦合竄入控制系統(tǒng)的干擾。(3) 臨近的大容量電氣設(shè)備起動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾。(4) 相鄰信號(hào)線

26、絕緣降低，通過(guò)導(dǎo)線絕緣電阻引起的干擾。硬件措施分為以下幾個(gè)方面：(1) 信號(hào)隔離(2) 接地屏蔽(3) 采用兩路電源分別供電(4) 電纜選擇與敷設(shè)(5) 其中消除干擾的主要方法是阻斷干擾侵入的途徑和降低系統(tǒng)對(duì)干擾的敏感性，提高系統(tǒng)自身的抗干擾能力。實(shí)踐表明， 系統(tǒng)中可編程序控制器之外的部分的故障率， 往往比可編程序控制器本身的故障率高的多， 因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施， 如用靠可靠性的接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械限位開(kāi)關(guān)，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性910 。2.3.2 軟件設(shè)計(jì)抗干擾的軟件措施不能完全消除干擾的影響，必須采用軟件措施加以配合?？捎萌缦碌能浖胧? 1) 開(kāi)關(guān)量輸入，可以采用軟件延時(shí)20m

27、s對(duì)同一信號(hào)做兩次以上讀如，結(jié)果一致才確認(rèn)輸入有效。( 2) 某些干擾是可以預(yù)知的， 如可編程序控制器的輸出命令使執(zhí)行機(jī)構(gòu) (如 大功率電動(dòng)機(jī)、電磁鐵)動(dòng)作，常常會(huì)伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號(hào)，他們產(chǎn) 生的干擾信號(hào)可能是可編程序控制器接受錯(cuò)誤的信息。 容易產(chǎn)生這些干擾的時(shí)間 內(nèi)， 可用軟件封鎖可編程序控制器的某些輸入信號(hào)， 在干擾易發(fā)期過(guò)去后， 再取 消封鎖。( 3) 故障的監(jiān)測(cè)與診斷可編程序控制器的可靠性很高， 本身有很完善的自診斷功能， 可編程序控制器如出現(xiàn)故障， 借助自診斷程序可以方便得找到故障的部位與部件， 跟換后就可 以恢復(fù)正常工作。大量的工程實(shí)踐表明， 可編程序控制器外部的輸入、

28、輸出元件、 如限位開(kāi)關(guān)、電磁閥、 接觸器等的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可編程序控制其本身的故障率， 而這些元件出現(xiàn)故障后， 可編程序控制器一般不能察覺(jué)出來(lái)， 不會(huì)自動(dòng)停機(jī)， 可能是故障擴(kuò)大，直至強(qiáng)電保護(hù)裝置動(dòng)作后停機(jī)，有時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。停機(jī)后，查找故障也要花費(fèi)很多時(shí)間。 為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障， 在沒(méi)有釀成事故之前使可編程序控制器自動(dòng)停機(jī)和報(bào)警， 也為了方便查找故障， 提高維修效率， 可用梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。13第三章注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和思路3.1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和工藝分析主要內(nèi)容：本畢業(yè)設(shè)計(jì)以注塑機(jī)控制系統(tǒng)為設(shè)計(jì)背景，要求運(yùn)用可編程控制 器技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控

29、制技術(shù)等，設(shè)計(jì)基于 plc的注塑機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。注塑機(jī)主要?jiǎng)幼鞣譃?個(gè)部分：（1）閉模和合緊，注塑機(jī)的成型周期一般從 模具開(kāi)始閉合時(shí)起，模具首先以低壓力快速進(jìn)行合模，當(dāng)動(dòng)模板與定模板接近時(shí)， 合模的動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)該切換成低壓低速， 在確定模腔內(nèi)無(wú)異物存在時(shí)，再切換成高 壓而將模具合緊。（2）注射裝置前移和注射，在確認(rèn)模具達(dá)到所要求的合緊力， 注射裝置前移，使噴嘴和模具貼合，當(dāng)噴嘴與模具完成貼合后，便可向注射缸接 入壓力油。與油缸活塞相接的螺桿，以高壓高速將熔料注入模腔。（3）壓力保持， 為了制得質(zhì)量致密的制品，對(duì)注入模腔的熔料還需保持一定的壓力進(jìn)行補(bǔ)縮。（4） 制品冷卻和預(yù)塑化，當(dāng)保壓進(jìn)行到熔料將

30、澆口封閉時(shí)，可去除壓力使制品在模內(nèi) 冷卻定型。此時(shí)，螺桿在液壓電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)， 將來(lái)自料斗的粒狀或粉狀的膠 料向前輸送，并使其塑化。（5）注射裝置后退和開(kāi)模頂出制品，螺桿塑化后，需 要噴嘴撤離模具，即注射裝置后退，模腔內(nèi)的熔料經(jīng)冷卻定型后，合模裝置即行 開(kāi)模，并自動(dòng)頂出制品。工藝分析：注塑成型過(guò)程是將熱塑性塑料或熱固性塑料在加熱機(jī)筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加 熱、剪切、攪拌混合及擠壓作用，使之均勻塑化（溫度、組分均勻的熔融狀態(tài)），塑化好的熔融物料在小孔徑或控制封閉的噴嘴的阻擋作用下，集中在料筒的前 端，然后借助于螺桿或柱塞施加的推力，經(jīng)過(guò)噴嘴與模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入閉合好 的低溫模腔內(nèi)。充滿模腔的熔體在受壓的作用

31、下，經(jīng)冷卻（熱塑性塑料）或加熱（熱 固性塑料）固化成型，打開(kāi)模具取出制品，在操作上完成一個(gè)成型周期，以后不 斷重復(fù)上述周期的生產(chǎn)過(guò)程。按照習(xí)慣，把一個(gè)注塑成型工作循環(huán)稱為注塑機(jī)的 成型周期。按時(shí)間先后順序可以繪制成注塑機(jī)的工作過(guò)程循環(huán)圖， 又稱注塑機(jī)工 藝流程圖。如圖3.1所示。汗克圖3.1注塑機(jī)工藝流程圖3.2 設(shè)計(jì)的思路和方案3.2.1 傳統(tǒng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的注塑機(jī)一般采用簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制， 它是按預(yù)先設(shè)定的成型條件， 用開(kāi)路(無(wú)反饋回路)控制機(jī)器的動(dòng)作。在生產(chǎn)過(guò)程中，預(yù)先按工藝要求設(shè)定各個(gè)動(dòng)作參數(shù)，例如合模壓力、注射速度、循環(huán)時(shí)間、保壓壓力，溫度等，由機(jī)器在生產(chǎn)過(guò)程中加以保持。這種控

32、制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但抗干擾能力差，控制溫度與精度也比較低。3.2.2 目前注塑機(jī)常用的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前， 更多的注塑機(jī)采用的是半閉環(huán)控制或全閉環(huán)控制， 即按照實(shí)時(shí)測(cè)量值與設(shè)定值的偏差進(jìn)行比較控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)采用了負(fù)反饋回路，當(dāng)注射速度、注射壓力、 模腔溫度、 模腔壓力、 熔體溫度和液壓油壓力等在生產(chǎn)過(guò)程中因干擾出現(xiàn)偏差， 機(jī)器則通過(guò)自適應(yīng)控制系統(tǒng)對(duì)干擾引起的偏差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償修正， 這 種控制方法抗干擾能力強(qiáng)，控制精度高。3.2.3 常用的注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的比較及確定可以對(duì)注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)控制的有plc、單片機(jī)、繼電接觸器和微型計(jì)算機(jī)等。plc 作為一種面向工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用型技術(shù)，與cad/

33、cam 、 nc 技術(shù)并成為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱技術(shù)， 被越來(lái)越多的人所熟悉和應(yīng)用。 plc 專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)， 采用可編程序的存儲(chǔ)器， 用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、 順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 plc 是微處理技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物， 它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、 可靠性低、 功耗高、 通用性和靈活性差等缺點(diǎn)， 充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)， 又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是plc 的程序編程，不需要專門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)， 而是采用了一套以繼電器梯形圖為基

34、礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式， 使程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。 用戶在購(gòu)買到所需的 plc后， 只需按說(shuō)明書(shū)的提示做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作， 就可以靈活方便地將 plc 應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐3 。與單片機(jī)控制相比較， plc 控制的優(yōu)點(diǎn)在于： plc 采用的梯形圖類似于繼電器線路圖， 編程簡(jiǎn)單易學(xué)， 易于為廣大電氣工程技術(shù)人員所接受； plc 更加適合于工業(yè)惡劣環(huán)境下使用，性能比較穩(wěn)定，而單片機(jī)的工作環(huán)境要求更高一些。采用 plc 的控制系統(tǒng)較之繼電接觸器控制系統(tǒng)提高了一大步，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：(1)邏輯控制。繼電接觸器控制是利用各電器件機(jī)械觸電的串、并聯(lián)組合成邏輯控制。

35、 采用硬線連接， 連線多而復(fù)雜， 對(duì)今后的邏輯修改、 增加功能很困難。而 plc 中邏輯控制是以程序的方式存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中，改變程序，便可改變邏輯。連線少、體積小、方便可靠。(2)控制速度。繼電接觸器依靠機(jī)械觸電的吸合動(dòng)作來(lái)完成控制，其工作頻率低，工作速度慢。而plc 由于采用程序指令來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，穩(wěn)定可靠，使運(yùn)行速度大大提高。(3)順序控制。繼電接觸器是利用時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作來(lái)完成時(shí)間上的順序控制。 時(shí)間繼電器內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境溫度和濕度變化的影響， 造成定時(shí)的精度不高。在plc 內(nèi)部是由半導(dǎo)體電路組成的定時(shí)器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖計(jì)時(shí)，定時(shí)精度高。使用者根據(jù)需要，定時(shí)值在程序

36、中便可設(shè)置，靈活性大，定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境影響。(4)靈活性與可擴(kuò)展性。繼電接觸器系統(tǒng)安裝后，受電器設(shè)備觸點(diǎn)數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等原因的影響，系統(tǒng)在今后的靈活性、擴(kuò)展性很差。而plc 具有專用的輸入輸出模塊，理論上連接可以無(wú)窮多，靈活性與可擴(kuò)展性都比較好。(5) 計(jì)數(shù)功能。 繼電接觸器控制可實(shí)現(xiàn)邏輯功能， 但不具備計(jì)數(shù)的功能。 plc內(nèi)部有特定的計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的步進(jìn)控制。(6)可靠性和可維護(hù)性。繼電接觸器控制使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧， 容易對(duì)人造成損傷并伴有機(jī)械磨損， 使用壽命短， 運(yùn)行可靠性差，不易維護(hù)。而plc 采用微電子技術(shù)，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)動(dòng)作均由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路

37、來(lái)完成。體積小，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，并且能夠隨時(shí)顯示給操作人員，及時(shí)監(jiān)視控制程序的執(zhí)行狀況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供便利。與微型計(jì)算機(jī)相比較， plc 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：(1) plc 輸入輸出接口較多，中大型plc 輸入輸出接口更多，便于多路多點(diǎn)控制。(2) plc 編程簡(jiǎn)便，因?yàn)?plc 是采用易于用戶理解、接受和使用的梯形圖編程語(yǔ)言， 指令又不太多， 而計(jì)算機(jī)使用匯編語(yǔ)言或其它高級(jí)語(yǔ)言編程， 比 plc 編程復(fù)雜。(3) plc 可靠性高，因?yàn)?plc 是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)與制造plc 時(shí)已采用了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。(4) plc 技術(shù)較容易掌握，

38、使用維護(hù)方便，對(duì)使用者的技術(shù)水平要求比使用計(jì)算機(jī)時(shí)低。(5) plc 采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其它一些原因，所以 plc 輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。(6)此外plc 體積較小，調(diào)試周期短4 。基于以上plc 控制分別與單片機(jī)控制、繼電接觸器控制以及微型計(jì)算機(jī)控制的比較，本論文采用 plc 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑機(jī)的控制。注塑機(jī)電控裝置由輸入、輸出裝置、 plc 和液壓比例閥、開(kāi)關(guān)閥的驅(qū)動(dòng)電路組成。把編好的用戶程序通過(guò)微機(jī)或手編器輸入 plc 基本單元， plc 基本單元將用戶程序解讀為微處理器芯片 cpu 認(rèn)識(shí)的目標(biāo)碼，即把梯形圖或匯編語(yǔ)句表解讀為目標(biāo)代碼。中央處理單元以掃描的形式將注塑機(jī)狀態(tài)信號(hào)

39、采樣輸入到存儲(chǔ)器中， 再按用戶程序變成內(nèi)部邏輯關(guān)系得到所需要的輸出狀態(tài)， 通過(guò)輸出裝置控制注塑機(jī)動(dòng)作。 編程器是對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行編程用的。編程器的語(yǔ)言有指令方式(語(yǔ)句表)，也有助記符號(hào)方式、 邏輯圖及梯形圖符號(hào)， 還有繼電器電路方式， 其中控制系統(tǒng)的梯形圖方式和指令形式(語(yǔ)句表)使用最為常見(jiàn)。3.2.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)根據(jù)注塑機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容和要求，可作出注塑機(jī)的工藝流程圖，確定plc 輸入和輸出接口的屬性， 將注塑機(jī)的所有檢測(cè)開(kāi)關(guān)、 限位開(kāi)關(guān)、 手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)和主令開(kāi)關(guān)等，進(jìn)行確切地分類和編號(hào)，以此來(lái)確定i/o 口的數(shù)量。根據(jù)注塑機(jī)輸入輸出的數(shù)量、類型確定選用的 plc 型號(hào)。(2)主電路部分的設(shè)

40、計(jì)。主電路部分是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵，產(chǎn)生高壓工作動(dòng)力油。本論文中采用星-三角降壓?jiǎn)?dòng)方式，據(jù)此可設(shè)計(jì)出注塑機(jī)主電路圖。(3)控制電路部分的設(shè)計(jì)?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)中，根據(jù)輸入輸出的地址分配可得到 plc 外部接線圖。(4)根據(jù)注塑機(jī)的工藝流程圖，先將注塑機(jī)的各個(gè)動(dòng)作流程分為四個(gè)部分，分別根據(jù)工藝流程圖制出各個(gè)部分的動(dòng)作流程圖， 最后再將各個(gè)部分的動(dòng)作流程圖整合到一起，從而制定出注塑機(jī)的整個(gè)動(dòng)作流程圖。(5)根據(jù)輸入輸出接口的地址分配表以及注塑機(jī)的動(dòng)作流程圖，分為四個(gè)部分分別設(shè)計(jì)出注塑機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖， 最后整合得到整體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 根據(jù)各部分狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖分別制出對(duì)應(yīng)的步進(jìn)梯形圖，最后整合得到完整的步進(jìn)

41、梯形圖。第四章注塑機(jī)的plc控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)4.1 輸入輸出點(diǎn)的繼電器屬性第三章中介紹了注塑機(jī)的主要?jiǎng)幼骱凸に嚵鞒蹋?據(jù)此可作出plc輸入輸出繼 電器屬性表。下表為輸入點(diǎn)繼電器屬性表。表4.1輸入點(diǎn)繼電器屬性表序號(hào)名稱屬性代號(hào)1抽芯出r位置開(kāi)關(guān)sq12抽芯入位置開(kāi)關(guān)sq23快開(kāi)模位置開(kāi)關(guān)sq34慢開(kāi)模位置開(kāi)關(guān)sq45開(kāi)模止位置開(kāi)關(guān)sq56關(guān)安全門(mén)位置開(kāi)關(guān)sq67低壓鎖模位置開(kāi)關(guān)sq78高壓鎖模位置開(kāi)關(guān)sq89鎖模終止位置開(kāi)關(guān)sq910一級(jí)射膠位置開(kāi)關(guān)sq1011二級(jí)射膠位置開(kāi)關(guān)sq1112三級(jí)射膠一位置開(kāi)關(guān)sq1213溶膠終止位置開(kāi)關(guān)sq1314頂針終止位置開(kāi)關(guān)sq1415退針終止r位置

42、開(kāi)關(guān)sq1516倒索終止位置開(kāi)關(guān)sq1617溶膠手動(dòng)按鈕sb118射臺(tái)前進(jìn)手動(dòng)按鈕sb219射臺(tái)后退手動(dòng)按鈕sb320頂針手動(dòng)按鈕sb421退針手動(dòng)按扭sb522倒索手動(dòng)按鈕sb623射膠手動(dòng)按鈕sb724鎖模手動(dòng)按鈕sb825開(kāi)模手動(dòng)按鈕sb926特快手動(dòng)按鈕sb1027調(diào)模向前手動(dòng)按鈕sb1128調(diào)模向后手動(dòng)按鈕sb12卜表為輸出點(diǎn)繼電器屬性表。表4.2輸出點(diǎn)繼電器屬性表序號(hào)名稱屬性代號(hào)1快速鎖模電磁閥電磁閥ka12開(kāi)模電磁閥電磁閥ka23射臺(tái)前進(jìn)電磁閥電磁閥ka34射臺(tái)后退電磁閥電磁閥ka45射膠電磁閥電磁閥ka56二級(jí)射膠電磁閥電磁閥ka67三級(jí)射膠電磁閥電磁閥ka78溶膠電磁閥電磁閥

43、ka89頂針電磁閥電磁閥ka910退針電磁閥電磁閥ka1011特快電磁閥電磁閥ka1112倒索電磁閥電磁閥ka1213高壓鎖模電磁閥電磁閥ka1314低壓鎖模電磁閥電磁閥ka1415抽芯出電磁閥1電磁閥ka1516抽芯入電磁閥電磁閥ka1617快速開(kāi)模電磁閥電磁閥ka1718慢速開(kāi)模電磁閥電磁閥ka1819調(diào)模向前電磁閥一電磁閥ka1920調(diào)模向后電磁閥電磁閥ka2021報(bào)警燈燈泡hl4.2 plc機(jī)型的選擇隨著plc控制的普及與應(yīng)用，plc產(chǎn)品的種類和型號(hào)越來(lái)越多，而且功能 也日趨完善。近年來(lái)，從美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家引進(jìn)的plc產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)廠家組裝或自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列。其中三菱公司

44、fx系列plc聚集了整體式和模塊式plc的優(yōu)點(diǎn)，其基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度與寬度相 同，它們的相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊 的長(zhǎng)方體。其體積小，很適于在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。fx2n系列的plc為目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，能完成絕大多數(shù)工業(yè)控制要求。 上市多年之后，價(jià)格有所下降，性價(jià)比較高。fx2n系列plc有以下技術(shù)特點(diǎn)：(1)fx2n系列plc采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，其基本單元將cpu、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出接口及電源等都集成在一個(gè)模塊內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，成本低，安裝 方便。15(2)fx2n系列plc是fx系列中功能最強(qiáng)、運(yùn)行速度最快的plc,基本指令

45、執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08us,超過(guò)了許多大、中型plc。(3)fx2n的用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到 16kb,其i/o點(diǎn)數(shù)最大可擴(kuò)展到256 點(diǎn)。(4)fx2n有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、 脈沖輸出模塊、位置控制模塊、rs-232c/rs-422/rs-485串行通信模塊或功能擴(kuò) 展板、模擬定時(shí)器擴(kuò)展板等。(5)fx2n有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200多點(diǎn)定時(shí)器、 200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、 128點(diǎn)跳步指針及15點(diǎn)中斷指針。(6)fx2n有128種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器常數(shù)

46、、數(shù) 學(xué)運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、pid運(yùn)算、開(kāi)平方、三角函數(shù)運(yùn)算、 脈沖輸出、脈寬調(diào)制、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗(yàn)碼及比較觸電等功能指令。(7)fx2n還有矩陣輸入、十鍵輸入、十六鍵輸入、數(shù)字開(kāi)關(guān)、方向開(kāi)關(guān)及7段顯示器掃描顯示等指令5?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，本論文采用fx2n系列的plc。根據(jù)注塑機(jī)對(duì)plc控制系統(tǒng)的要求，確定了系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備， 統(tǒng)計(jì)出所需的輸入信號(hào)的點(diǎn)數(shù)為 28個(gè)，輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)為21個(gè)。故選擇輸入 點(diǎn)為32、輸出點(diǎn)為32的型號(hào)為fx2n-64mr的plc。4.3 輸入輸出地址分配表確定了 plc的型號(hào)后，便可分配plc的輸入/輸出點(diǎn)的地址分配。其中輸 入點(diǎn)地址分配如

47、表4.3所示，輸出點(diǎn)地址分配如表 4.4所示。表4.3輸入點(diǎn)地址分配序號(hào)輸入端點(diǎn)設(shè)備名稱功能說(shuō)明1x0sq1抽芯出行程開(kāi)關(guān)2x1sq2抽芯入行程開(kāi)關(guān)3x2sq3快開(kāi)模行程開(kāi)關(guān)4x3sq4慢開(kāi)模行程開(kāi)關(guān)5x4sq5開(kāi)模止行程開(kāi)關(guān)6x5sq6關(guān)安全門(mén)行程開(kāi)關(guān)7x6sq7低壓鎖模行程開(kāi)關(guān)8x7sq8高壓鎖模行程開(kāi)關(guān)9x10sq9鎖模終止行程開(kāi)關(guān)10x11sq10一級(jí)射膠行程開(kāi)關(guān)11x12sq11二級(jí)射膠行程開(kāi)關(guān)12x13sq12三級(jí)射膠行程開(kāi)關(guān)13x14sq13溶膠終止行程開(kāi)關(guān)14x15sq14頂針終止行程開(kāi)關(guān)15x16sq15退針終止行程開(kāi)關(guān)16x17sq16倒索終止行程開(kāi)關(guān)17x20sb1溶膠按

48、鈕18x21sb2射臺(tái)前進(jìn)按鈕19x22sb3射臺(tái)后退按鈕20x23sb4頂針按鈕21x24sb5退針按鈕22x25sb6倒索按鈕23x26sb7射膠按鈕24x27sb8鎖模按鈕25x30sb9開(kāi)模按鈕26x31sb10特快按鈕27x32sb11調(diào)模向前按鈕28x33sb12調(diào)模向后按鈕表4.4輸出點(diǎn)地址分配序號(hào)輸出端點(diǎn)設(shè)備名稱功能說(shuō)明1y0ka1快速鎖模電磁閥2y1ka2開(kāi)模電磁閥3y2ka3射臺(tái)前進(jìn)電磁閥4y3ka4射臺(tái)后退電磁閥5y4ka5射膠電磁閥6y5ka6二級(jí)射膠電磁閥7y6ka7三級(jí)射膠電磁閥8y7ka8溶膠電磁閥9y10ka9頂針電磁閥10y11ka10退針電磁閥11y12ka

49、11特快電磁閥12y13ka12倒索電磁閥13y14ka13高壓鎖模電磁閥14y15ka14低壓鎖模電磁閥15y16ka15抽芯出電磁閥16y17ka16抽芯入電磁閥1717y20ka17快速開(kāi)模電磁閥18y21ka18慢速開(kāi)模電磁閥19y22ka19調(diào)模向前電磁閥20y23ka20調(diào)模向后電磁閥21y24hl報(bào)警燈4.4主電路的設(shè)計(jì)4.4.1電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)一般為直接啟動(dòng)或減壓?jiǎn)?dòng)，對(duì)小容量電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)，但 對(duì)于注塑機(jī)中應(yīng)用的容量較大的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，由于啟動(dòng)電流大，會(huì)引起較大的 電網(wǎng)壓降，所以本論文采用減壓?jiǎn)?dòng)的方法，以限制啟動(dòng)電流。減壓?jiǎn)?dòng)的方 法有很多，如定子繞組用電阻啟動(dòng)、

50、自耦變壓器減壓?jiǎn)?dòng)、星-三角減壓?jiǎn)?dòng)、延邊三角形啟動(dòng)等。本論文采用星-三角減壓?jiǎn)?dòng)方式。啟動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)成星形， 加在電動(dòng)機(jī)每相繞組上的電壓為額定電壓的 1/1.732,從而減小了啟動(dòng)電流。待 啟動(dòng)后按預(yù)先整定的時(shí)間把電動(dòng)機(jī)換成三角形聯(lián)結(jié)，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn) 行。注塑機(jī)的主電路如圖4.1所示。圖4.1注塑機(jī)主電路圖#plc的外部接線如圖4.2所示pi.xo1 r-ikaisq1yolj七lnkazsq2kiy1lnka3x2iz1il_jy i_nkmsq4x3i jn_ljxlx4i n_ka5、的y4zevcln-kassqau_pix6y6j n_ka?sq?_j y7i

51、nk»8sq3x"ljfa*x10y1ai r-lnka9sq9i lui_rsq10_jy vl 1vi 1lt-l_ka1oallillhjpii nkalisq11x12l_n_r1sq12ln_ka12kisy13_ inka113sq13，s14¥141=1sq14cltl-ka14xi5115lnpik16y16lm_nkaies416sq16im 17y1 7_ltl-ika16m£1 r_k|jvoai nka17x20iljie_k1v911 nr*ka18x21i cl，rrc-fl-ka19sb3y22111rtl20sb4它口匚一

52、_lr-l_ti，x23e24izjm£的sd7，k25a一 qhl口且wuf24sb3se9x27x30，sb10sb11jjs31m.k32sb12a j-j口匚concomu 524v圖4.2 plc外部接線圖4.6 注塑機(jī)的動(dòng)作流程根據(jù)第三章確定的注塑機(jī)工藝流程圖制定出注塑機(jī)的動(dòng)作流程圖?？蓪?dòng)作流程圖分為四個(gè)部分。在第一部分中，首先關(guān)安全門(mén)，之后進(jìn)行低壓鎖模，如果 低壓鎖模出現(xiàn)故障，則注塑機(jī)開(kāi)模并且報(bào)警，待故障排除后，動(dòng)作返回到關(guān)安全 門(mén)；如果低壓鎖模沒(méi)有故障，則進(jìn)行高壓鎖模，高壓鎖模完成后，進(jìn)行鎖模終止。 動(dòng)作流程如圖4.3所示。圖4.3關(guān)安全門(mén)、低壓鎖模、高壓鎖?？刂屏鞒虉D鎖模終止后