基于PLC的注塑機(jī)控制系統(tǒng)論文

1、內(nèi) 容 摘 要 注塑機(jī)是集機(jī)、電、液于一體的典型系統(tǒng)，因具有能一次成型復(fù)雜制品、后加工量少、加工的塑料種類多等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為塑料成型加工的主要設(shè)備。傳統(tǒng)中小型注塑機(jī)電氣部分大多采用繼電器控制，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，其缺點(diǎn)越來越顯著的表現(xiàn)出來，其主要表現(xiàn)為線路復(fù)雜，繼電器動(dòng)作慢、壽命短，系統(tǒng)控制精度差，故障率高，維修難度大等。針對上述問題，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)注塑機(jī)的控制系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。通過編程把各種電氣保護(hù)和傳感信號作為輸入，各動(dòng)作工序作為輸出。提高了系統(tǒng)的控制精度，可靠性好，且易于檢修。本文介紹了注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制原理,其次分析了注塑機(jī)的基本控制要求和工藝流程，最后給出

2、了PLC控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞注塑機(jī);PLC;溫度檢測;步進(jìn)控制AbstractNow injection molding machine is a mechanical, electrical and fluid in one typical system, because of the complexity can be a molding products, less processing, and processing various types of plastics, etc., has become the plastic molding process maj

3、or equipment. Traditional small and medium-sized electric injection molding machine used relays to control the most part, with the advances in electronic technology and development, its becoming more and more obvious shortcomings of the show, the main line performance for the complex, slow relay, sh

4、ort life expectancy, the system control poor accuracy, the high failure rate, maintenance, etc. is very difficult. In response to these problems, the graduate design of the control system of injection molding machine control system using PLC control. Through the programming to a variety of electrica

5、l protection and sensor signals as input, processes the output of the action. To improve the control of the system accuracy, reliability, and easy maintenance. This paper introduces the working principle of injection molding machine, then analyses the controlling system and technicality process, and

6、 finally given its PLC control system hardware and software design.Key words :injection molding machine；PLC；temperature test；stepping control目 錄第1章 緒論41.1注塑機(jī)的發(fā)展史41.2注塑機(jī)的研究意義51.3論文的研究內(nèi)容6第2章 總體設(shè)計(jì)方案72.1注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)72.1.1注射部分72.1.2合模部分82.1.3液壓系統(tǒng)82.1.4控制系統(tǒng)82.2注塑機(jī)控制系統(tǒng)原理82.3注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求92.3.1模具的開啟與閉合102.3.2注射座

7、的整進(jìn)與整退102.3.3注料桿的射進(jìn)102.3.4預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作102.3.5頂杠的頂出與復(fù)位102.3.6保模時(shí)間112.3.7注塑料筒溫度112.4 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)112.4.1 PLC選型的方法及原則112.4.2 確定I/O點(diǎn)及分配132.4.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的接線圖152.5 溫度傳感器15第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)173.1 系統(tǒng)工藝流程圖173.2系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)183.2.1注塑機(jī)的溫度控制183.2.2注塑機(jī)的步序控制203.2.3 PLC注塑機(jī)控制系統(tǒng)的總體程序233.3 觸摸屏的畫面及程序設(shè)計(jì)25第4章 總結(jié)27謝 辭28參考文獻(xiàn)2832 第1章 緒論1.

8、1注塑機(jī)的發(fā)展史注塑機(jī)是一種能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品的塑料生產(chǎn)設(shè)備，它是將粒狀或粉狀塑料加入機(jī)筒內(nèi)，并通過螺桿的旋轉(zhuǎn)和機(jī)筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機(jī)器進(jìn)行合模和注射座前移，使噴嘴貼緊模具的澆口道，接著向注射缸通人壓力油，使螺桿向前推進(jìn)，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時(shí)間和壓力保持（又稱保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開模取出制品，從而得到所需的成品。注塑機(jī)是將熱塑性塑料或熱固性塑料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。最初的注射成型機(jī)是借助金屬壓鑄機(jī)的原理設(shè)計(jì)的，主要用來加工纖維硝酸酯和蠟酸纖維

9、一類的塑料。直到1932年，德國佛蘭茲·布勞恩工廠生產(chǎn)出自動(dòng)柱塞式臥式注塑機(jī)。1948年，注射機(jī)塑化裝置開始使用螺桿至1959年第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注射成型機(jī)問世。這是注塑成型工藝技術(shù)上的一次突破，推動(dòng)了注射成型加工的廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界塑料產(chǎn)量的30%用于注射成型。注塑機(jī)的年產(chǎn)量占整個(gè)塑料成型機(jī)械產(chǎn)量達(dá)50%，個(gè)別國家70%-80%。注塑機(jī)是注塑成型的主設(shè)備，注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)和性能與塑料性質(zhì)和注塑成型工藝有著密切的關(guān)系。注塑成型設(shè)備的進(jìn)一步完善和發(fā)展必將推動(dòng)注塑成型技術(shù)的進(jìn)步，為注塑制品的開發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造條件。在大型注塑的技術(shù)發(fā)展方面，合模系統(tǒng)采用全液壓式或液壓-機(jī)械式，即曲軸連桿型

10、式，兩者在市場上均有競爭能力。但不論哪種形式的注塑機(jī)，其發(fā)方向都必須向低能耗、低噪音、鎖模力容易控制、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修方向發(fā)展。近年來，中小型注塑機(jī)的技術(shù)發(fā)展非常迅速，就工藝參數(shù)而言，塑化能力、注射壓力等都有很大提高。有的發(fā)展成超高系列，其注射壓力已451Mpa（4600kgf/cm），在這種設(shè)備上模腔壓力可到98Mpa(1000kgf/cm)，使注塑制品的次品率幾乎為零，可注塑0.10.2mm厚的薄件制品。90年代的注塑機(jī)正向節(jié)能、精密成型、超精密成型、低噪音和高級自動(dòng)化方向發(fā)展。所謂節(jié)能是指注塑機(jī)要節(jié)省泵的動(dòng)力，節(jié)約電力。精密成型是指生產(chǎn)制品尺寸精度的范圍在0.010.001m

11、m，超精密成型是在0.0010.0001mm，低噪音是指注機(jī)能在平穩(wěn)無撞擊和無振動(dòng)下工作，按規(guī)定在距離機(jī)器1m左右的地方揮發(fā)油的噪音應(yīng)低于70分貝。高級自動(dòng)化是指注塑機(jī)能遠(yuǎn)距離操作或無線操作，保證制品的精度、注塑工藝條件的穩(wěn)定性。另外，微處理機(jī)在注塑機(jī)上的是注塑機(jī)的自動(dòng)控制方面最重要的發(fā)展。注射成型工藝對各種塑料的加工具有良好的適應(yīng)性，生產(chǎn)能力較高，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天，注塑機(jī)不論在數(shù)量上或品種上都占有重要地位，其生產(chǎn)總數(shù)占整個(gè)塑料成型設(shè)備的20%30%，從而成為目前塑料機(jī)械中增長最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機(jī)種之一。1.2注塑機(jī)的研究意義注射成型的特點(diǎn)如下：可一次成型外形復(fù)雜，

12、尺寸精確，表面光潔的塑料制作；能成型帶有金屬嵌件，使之有良好的裝配性能和互換性，有利于塑料的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)化；注塑成型的模具可快速更換，以便制造適應(yīng)市場需求的產(chǎn)品；特別適宜工程塑料及特種塑料的成型，獲得有特殊性能，特殊用途的制品；自動(dòng)化程度較高，正產(chǎn)率高，智慧化程度高，可實(shí)現(xiàn)“無人化”管理。目前在國民經(jīng)濟(jì)帶各個(gè)部門中都廣泛使用著各式各樣的塑料制品。特別是辦公機(jī)器、照相機(jī)、汽車、儀表儀器、機(jī)器制造、交通、通信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已向塑料化發(fā)展。近幾年來，由于工程塑料硬件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料

13、零件的使用范圍在不斷擴(kuò)大。預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車的輕型化，塑料硬件的使用范圍將會(huì)越來越廣，塑料工業(yè)電生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)所有部門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中有越來越重要的地位。1.3論文的研究內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容是利用PLC完成注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對注塑機(jī)的時(shí)序動(dòng)作、注射壓力以及料筒溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制,包括從進(jìn)料到成品的形成的整個(gè)過程。涉及注塑機(jī)的時(shí)序控制流程的分析，注塑機(jī)料筒的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體硬件配置的確定，程序的編制和整機(jī)硬件原理圖、電氣接線圖、PLC程序的編制等。第2章 總體設(shè)計(jì)方案2.1注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖2-1

14、 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖它主要由注射部分、合模部分、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。2.1.1注射部分它的主要作用是使塑料塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將一定的熔料注到模腔內(nèi)。因此注射裝置應(yīng)具有塑化良好，計(jì)量準(zhǔn)確的性能，并且在注射時(shí)對熔料能提供壓力和速度。注射裝置一般由塑化部件（溶膠筒、螺缸、噴嘴等）、料斗、計(jì)量裝置、螺桿傳動(dòng)裝載及注射油缸和射移油缸等組成。2.1.2合模部分它是保證成型模具可靠地閉合和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動(dòng)作，并頂出制品，即成型制品的工作部件。因?yàn)樵谧⑸鋾r(shí)，進(jìn)入?？刂械娜哿线€具有一定的壓力，這就要求模合裝置給予模具以足夠的合緊力，以防止在熔料的壓力下模具被打開，從而導(dǎo)致制品溢邊或使制

15、品精度下降。合模裝置主要由模板、拉桿（哥林柱）、合模機(jī)構(gòu)（如機(jī)鉸）、制品頂出裝置和安全門、調(diào)模裝置組成。2.1.3液壓系統(tǒng)注塑機(jī)是由塑料熔融、模子閉合、注射入模、壓力保持、制品固化、閉模取出主品等工序所組成的連續(xù)生產(chǎn)過程，液壓和電氣則是為了保證注塑機(jī)按工藝過程預(yù)定的要求（壓力、速度、溫度、時(shí)間及位置）和動(dòng)作程序，準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行工作而設(shè)置的動(dòng)力和控制系統(tǒng)、液壓部分重要有動(dòng)力油泵、比例壓力閥（控制壓力變化）、比例流量閥（控制速度變化）、方向閥、管路、油箱等。2.1.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制注塑周期的順序及維持過程溫度、時(shí)間、壓力及速度等于設(shè)定值。電氣部分主要由動(dòng)力、動(dòng)作程序和加熱等控制所組成。2.2

16、注塑機(jī)控制系統(tǒng)原理本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主要由液壓馬達(dá)、液壓閥、電磁繼電器、溫度傳感器、接近開關(guān)、光柵開關(guān)、三相異步電機(jī)、各種開關(guān)、監(jiān)控顯示裝置（觸摸屏）和PLC控制器及其特許功能模塊等組成。注塑機(jī)開始工作時(shí)，監(jiān)控裝置（觸摸屏）首先根據(jù)本次生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行各種初始化（溫度設(shè)定、計(jì)件值清零、保壓時(shí)間設(shè)定等），然后PLC控制器按一定時(shí)序發(fā)出控制信號控制液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁閥和交流調(diào)功器的啟動(dòng)，交流調(diào)功器以全功率輸出給加熱負(fù)載，并讓溫度迅速穩(wěn)定在設(shè)定值，此后液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將開始生產(chǎn)的動(dòng)作步序。注塑機(jī)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖2-2所示。熱電偶模擬信號輸入FX2N-4AD-TC17路開關(guān)信號輸入可編程控制器FX2N-48

17、MR中間繼電器接觸器FX2N-4DA觸摸屏液壓系統(tǒng)控制信號油泵控制信號交流調(diào)功器 圖2-2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖2.3注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求注塑機(jī)一般分為手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作模式。手動(dòng)模式時(shí)按下相應(yīng)的功能按鈕時(shí)，能完成相應(yīng)的操作，此模式一般為調(diào)試模具及維修時(shí)使用；自動(dòng)模式時(shí)，只需按下啟動(dòng)按鈕，注塑機(jī)就能按照調(diào)定的速度和壓力將相應(yīng)的動(dòng)作進(jìn)行到底，此模式一般多用在生產(chǎn)階段，工作流程如下：起始位置合模整進(jìn)注射保壓延時(shí)預(yù)塑整退開模頂出起始位置。2.3.1模具的開啟與閉合 合模時(shí)：電磁鐵得電后，合模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具閉合。開模時(shí)：電磁鐵失電后，開模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具打開。

18、2.3.2注射座的整進(jìn)與整退 注射座整進(jìn)時(shí)：電磁鐵得電后，注射座在油壓的推動(dòng)下前進(jìn)到位，注射座射進(jìn)完成接近開關(guān)工作。注射座整退時(shí)：電磁鐵失電后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近開關(guān)工作2.3.3注料桿的射進(jìn) 注塑電磁鐵得電后，注料桿在油壓的推動(dòng)下，把料筒內(nèi)的融好的原料快速壓入模具，擠壓完成后并保持一段時(shí)間（保壓），使模具內(nèi)的塑料不會(huì)回流。 2.3.4預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作 預(yù)塑電磁閥得電，預(yù)塑液壓馬達(dá)開始工作，帶動(dòng)注塑螺杠旋轉(zhuǎn)，使原料不斷的向前輸送，螺杠則在壓力的作用下后退并計(jì)量，當(dāng)后退到一定位置時(shí)，限位開關(guān)動(dòng)作，預(yù)塑完成。2.3.5頂杠的頂出與復(fù)位 頂出電磁閥得電后，頂杠在油壓的推動(dòng)下將

19、模具內(nèi)的產(chǎn)品頂出。2.3.6保模時(shí)間高溫原材料擠入模具后，需要在模具中冷卻一段時(shí)間，讓其基本成型后才能打開模具，這一段時(shí)間為保模時(shí)間。由于產(chǎn)品的大小和原材料的性質(zhì)的不同，不同產(chǎn)品的保模時(shí)間有所不同，這就要求保模時(shí)間長短可以調(diào)整。2.3.7注塑料筒溫度 注塑機(jī)的料筒溫度是注塑機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。原料進(jìn)入到料筒后，在加熱器與注塑杠剪切能共同作用下塑化，如果溫度控制不好，將導(dǎo)致原料塑化不良。注塑機(jī)在生產(chǎn)的過程中要求料筒的溫度隨著產(chǎn)品和原材料的不同，可以對溫度作出調(diào)整（一般不超過400）。2.4 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.4.1 PLC選型的方法及原則機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保

20、證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。應(yīng)考慮的因素如下：1、結(jié)構(gòu)合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。2、功能強(qiáng)弱適當(dāng)對于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC。對于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目，可選用含有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和含有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔機(jī)的PLC。3、機(jī)型統(tǒng)一PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價(jià)格便

21、宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限，只適合于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。4、是否在線編程PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序就滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。5、PLC的環(huán)境適應(yīng)性由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。6、PLC容量選擇PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存

22、儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ恳宰鰝溆?。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%25%考慮裕量。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量乘以8；對于有模擬量控制功能的PLC，所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。 I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點(diǎn)數(shù)較多的PLC價(jià)格較高，若備用的I/O的點(diǎn)的數(shù)量太多將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入和輸出信號的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%15%考慮備用量。以此為依據(jù)，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用三菱公司的FX2N系列（見表2-1）可編程序控制器。FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度

23、最高的微型可編程序控制器，完全符合此設(shè)計(jì)的要求。表2-1 FX2N 系列基本單元型 號輸 入點(diǎn) 數(shù)輸 出點(diǎn) 數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT882432FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX2N-32MT16162432FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT24244864FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT32324864FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT404048642.4.2 確定I/O點(diǎn)及分配輸入設(shè)備用以產(chǎn)生輸入控制信號

24、（如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器等）。本系統(tǒng)中包括雙向選擇開關(guān)4個(gè)，按鈕開關(guān)5個(gè)，光柵開關(guān)2個(gè)和接近開關(guān)5個(gè)。輸出設(shè)備由PLC的輸出信號驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件，如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等。該系統(tǒng)中有中間繼電器5個(gè)，接觸器2個(gè)，電磁閥5個(gè)，指示燈1個(gè)。本系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn)17點(diǎn)，輸出點(diǎn)8點(diǎn)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，以及考慮到今后對系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充使用，要保留一定的裕量，因此我們選用的PLC型號為三菱公司的FX2N系列，其選擇如下：基本單元：FX2N-48MR（輸入點(diǎn)24點(diǎn)，輸出點(diǎn)24點(diǎn)）功能模塊：FX2N4AD-TC模塊1個(gè)、FX2N4DA模塊1個(gè)、FX2N-422-BD通信口1個(gè)在確

25、定了控制對象的控制任務(wù)和選擇好PLC的機(jī)型后，即可安排輸入、輸出的配置，并對輸入、輸出進(jìn)行地址編號，I/O的分配見（表2-2）。序號名稱元件符號備注 輸入X0電機(jī)啟動(dòng)SB1啟動(dòng)按紐X1電機(jī)停止SB2停止按紐X2復(fù)位開關(guān)SA1選擇開關(guān) X3手動(dòng)模式選擇 SA2手動(dòng)/自動(dòng)雙向選擇開關(guān)X4自動(dòng)模式選擇X5手動(dòng)開/合模 SA3開模/合模雙向選擇開關(guān)X6手動(dòng)射臺(tái)進(jìn)/退SA4射進(jìn)/射退選擇開關(guān)X7手動(dòng)注射SB3手動(dòng)注射按鈕X10手動(dòng)預(yù)塑SB4手動(dòng)預(yù)塑按鈕X11手動(dòng)頂出SA5手動(dòng)頂出按鈕X12模間安全光柵SQ1光柵X13合模到接近開關(guān)SQ2接近開關(guān)X14射臺(tái)進(jìn)接近開關(guān)SQ3接近開關(guān)X15射臺(tái)退接近開關(guān)SQ4

26、接近開關(guān)X16預(yù)塑完接近開關(guān)SQ5接近開關(guān)X17開模到接近開關(guān)SQ6接近開關(guān)X20產(chǎn)品計(jì)件光柵SQ7光柵輸出Y0電機(jī)開KM1接觸器Y1電機(jī)停KM2接觸器Y2開/合模KA1中間繼電器Y3射臺(tái)進(jìn)/退KA2中間繼電器Y4注射KA3中間繼電器Y5預(yù)塑KA4中間繼電器Y6頂出KA5中間繼電器表2-2 PLC的I/O分配表2.4.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的接線圖圖2-5 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的整體接線圖2.5 溫度傳感器觸摸屏本課題用到可精確測量溫度傳感器，通過溫度傳感器準(zhǔn)確測量溫度并實(shí)施控制。而熱電偶溫度傳感器屬于接觸式溫度測量儀表是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度檢測儀表之一。其特點(diǎn)為測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸

27、，不受中間介質(zhì)的影響，測量范圍廣。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來方便。熱電偶是一種感溫元件, 它能將溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電勢信號, 通過與電氣測量儀表的配合, 就能測量出被測的溫度。熱電偶測溫的基本原理是熱電效應(yīng)。在由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 所組成的閉合回路中 ， 當(dāng) A 和 B 的兩個(gè)接點(diǎn)處于不同溫度 T 和 To時(shí), 在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢。導(dǎo)體 A 和 B 稱為熱電極。溫度較高的一端叫工作端 ( 通常焊接在一起 )；溫度較低的一端叫自由端 ( 通常處于某個(gè)恒定的溫度下)。根據(jù)熱電勢與溫度函數(shù)關(guān)系。可制成熱電偶分度表。分度表是在自由端

28、溫度 To=0 的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。 由于熱電偶的材料一般都比較貴重，而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t00時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100。冷端溫度補(bǔ)償器的型號應(yīng)與熱電偶的型號相符,并在規(guī)定溫度范圍內(nèi)使用; 冷端溫度補(bǔ)償器與熱電偶連接時(shí)極性

29、不能接錯(cuò)。根據(jù)說明，本課題將采用安徽天康生產(chǎn)的K型熱電偶傳感器RNG-430，測溫范圍0-800，適合高溫高壓場所的溫度測量與控制。第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)工藝流程圖注塑機(jī)的工作過程為：按下電源開關(guān)液壓油泵啟動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，此時(shí)可選擇手動(dòng)或自動(dòng)操作模式。其工藝流程見（圖3-1）。運(yùn)行準(zhǔn)備運(yùn)行模式選擇手動(dòng)自動(dòng)合/開模整進(jìn)/退射進(jìn)/退預(yù)塑頂出啟動(dòng)合模合模完整進(jìn)整進(jìn)完注射時(shí)間到預(yù)塑預(yù)塑完整退整退完開模開模完頂出計(jì)數(shù)頂出完電源開關(guān)圖3-1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)工藝流程當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)確認(rèn)合模安全時(shí)合模電磁閥動(dòng)作，合模/開模油缸在油壓力的作用下驅(qū)動(dòng)導(dǎo)杠動(dòng)作，使動(dòng)模板向上面

30、與定模板快速地閉合。合模完畢后，合模到接近開關(guān)動(dòng)作，整進(jìn)/整退氣缸在油壓力的作用下驅(qū)動(dòng)拉桿動(dòng)作,使射臺(tái)向前移動(dòng)。射臺(tái)整進(jìn)到后，接近開關(guān)動(dòng)作，射膠電磁閥得電，螺杠在液壓力的推動(dòng)下完成射膠并保壓一段時(shí)間。當(dāng)射膠時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，射膠電磁閥斷電自復(fù)位，預(yù)塑電磁閥得電，預(yù)塑液壓馬達(dá)完成預(yù)塑的同時(shí)，螺杠退回原來的位置。預(yù)塑完后接近開關(guān)工作，整進(jìn)電磁閥斷電自復(fù)位，射臺(tái)在液壓的作用下退回。射臺(tái)退回后，射臺(tái)退到位接近開關(guān)動(dòng)作，合模電磁閥斷電自復(fù)位，完成開模動(dòng)作。開模完后，頂出油缸動(dòng)作將制品頂出，落下的制品使計(jì)件光柵動(dòng)作，產(chǎn)品計(jì)數(shù)，便完成一個(gè)生產(chǎn)周期。當(dāng)選擇手動(dòng)操作時(shí)，分別打開各個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，即可使各個(gè)電磁閥得電

31、工作或斷電自復(fù)位，使油缸在液壓力的作用下驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿分別進(jìn)行合模/開模、整進(jìn)/整退，射膠，預(yù)塑，頂出等動(dòng)作，完成調(diào)機(jī)工作。3.2系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)3.2.1注塑機(jī)的溫度控制生產(chǎn)的過程中，螺杠筒溫度控制是十分重要的。如果溫度過高，螺杠筒中的塑料會(huì)發(fā)生分解而變質(zhì)；如果溫度過低會(huì)使塑料塑化不良，流動(dòng)性變差，制品成型不好。注塑機(jī)中通常采用PID控制的方法，一般能達(dá)到±1的精度要求。溫度傳感器將螺杠內(nèi)的動(dòng)態(tài)的溫度轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號（或電流信號），標(biāo)準(zhǔn)的電信號通過A/D轉(zhuǎn)換送入PLC中與溫度的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果在PLC內(nèi)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，PID調(diào)節(jié)的輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后直接作為交流調(diào)功器的輸入

32、控制信號，及時(shí)的調(diào)整負(fù)載的輸入功率，使實(shí)際溫度與設(shè)定相同。PLCPID調(diào)節(jié)D/A轉(zhuǎn)換交流調(diào)功加熱器熱電偶A/D轉(zhuǎn)換其溫度過程控制原理框圖如圖32所示。圖32 溫度過程控制原理框圖注塑機(jī)的溫度控制一般要求都在400以內(nèi)，而FX2N-4AD-TC的攝氏溫度的測量范圍為-100+1200，其相對應(yīng)的數(shù)字量范圍為-1000+12000，它的測溫精度為0.1。從熱電偶傳來的溫度信號在0+400的范圍內(nèi)，所以經(jīng)FX2N-4AD-TC輸入到PLC中的數(shù)字量的范圍應(yīng)為0+4000。從觸摸屏設(shè)定到PLC的實(shí)際溫度值應(yīng)該轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量才能使系統(tǒng)正常的工作，具體的轉(zhuǎn)換方法是：PLC內(nèi)的數(shù)字量=溫度實(shí)際設(shè)定值*1

33、0而將PLC中的數(shù)字量換算為實(shí)際溫度在觸摸屏上加以顯示也必須經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，具體的轉(zhuǎn)換方法是： 實(shí)際溫度值=PLC內(nèi)的數(shù)字量/10FX2N-4DA采用DC+4+20mA電流輸出是對應(yīng)的數(shù)字量為0+1000，所PLC的PID運(yùn)算時(shí)采用上限為1000，下限為0，使PID的運(yùn)算結(jié)果能真實(shí)的反映到對交流調(diào)功器的輸入功率的調(diào)整上。3.2.2注塑機(jī)的步序控制根據(jù)注塑機(jī)的工藝流程圖、I/O配置圖及分配表得出該機(jī)的各個(gè)工作過程：在各輸入信號及各時(shí)間控制的先后作用下，按照各自工況運(yùn)行的順序，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有序地依次工作。對該機(jī)PLC控制系統(tǒng)選用SFC（順序功能圖）的程序設(shè)計(jì)方法，可以很容易編制程序，達(dá)到合理安全

34、控制的目的。在編制PLC程序時(shí)，選用D作為T、C的間接數(shù)據(jù)寄存器，該機(jī)PLC順序控制系統(tǒng)圖（見圖3-3），狀態(tài)轉(zhuǎn)移的描述文字如下：當(dāng)PLC通電后在初始脈沖的作用下系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)S0等待進(jìn)一步的操作當(dāng)按下油泵電機(jī)啟動(dòng)按鈕信號轉(zhuǎn)移到S20（即STL S20）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：首先油泵電機(jī)啟動(dòng)接觸器Y0得電，使油泵電機(jī)按星-三角降壓啟動(dòng)的方式啟動(dòng)。A.當(dāng)按下SB3時(shí)，進(jìn)入手動(dòng)模式，則X3為“1”， X4斷開為“0”，此時(shí)可通過對X5、X6、X7、X10、X11分別對注塑機(jī)的手動(dòng)調(diào)整進(jìn)行控制。若選擇手動(dòng)合模轉(zhuǎn)換開關(guān)X5為“1”時(shí)，動(dòng)模板向上合模，X5為“0”時(shí)，即斷電后動(dòng)模板向下開模；若選擇

35、手動(dòng)整進(jìn)轉(zhuǎn)換開關(guān)當(dāng)X6為“1”時(shí)，注射座向前整進(jìn)，X6為“0”時(shí)，即斷電后注射座后退；若手動(dòng)射膠轉(zhuǎn)換開關(guān)X7為“1”時(shí)，Y4為“1”得電后向前射膠，X7為“0”時(shí)；則Y4為“0”斷電后射膠結(jié)束。若手動(dòng)預(yù)塑開關(guān)X10為“1”，則Y5為“1”得電后預(yù)塑液壓馬達(dá)向后預(yù)塑，X10為“0”時(shí)；則Y5為“0”斷電后預(yù)塑結(jié)束。若選擇手動(dòng)頂出X11為“1”時(shí)，則Y6為“1”得電將產(chǎn)品頂出，X11為“0”時(shí)，頂杠復(fù)位。B. 當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，則X4為“1”；X3就斷開為“0”，當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按扭時(shí)（注：啟動(dòng)按扭時(shí)與X4串聯(lián)輸入到PLC），S21自鎖得電。C.模式選擇開關(guān)（X3、X4）上串聯(lián)有常閉的復(fù)位開關(guān)X2，當(dāng)X

36、2為“0”時(shí)， 系統(tǒng)不復(fù)位，X2為“1”時(shí)，注塑機(jī)回到初始狀態(tài)（Y2、Y3、Y4、Y5、Y6分別為“0”，）。當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到S21（即STL S21）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：確定合模安全時(shí)（安全光柵X12）為“0”，Y2得電自鎖；復(fù)位開關(guān)X2為“0”，合模到位接近開關(guān)為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S22；當(dāng)復(fù)位開關(guān)X2為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S26。當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到S22（即STL S22）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：Y3得電自鎖；復(fù)位開關(guān)X2為“0”，射到位接近開關(guān)為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S23；當(dāng)復(fù)位開關(guān)X2為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S25。 當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到S23（即STL S23）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：Y4得電自鎖

37、，同時(shí)T0開始計(jì)時(shí)；T0計(jì)時(shí)時(shí)間到后，如果復(fù)位開關(guān)X2為“0”，信號轉(zhuǎn)移到S24；當(dāng)復(fù)位開關(guān)X2為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S25。當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到S24（即STL S24）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：Y4斷電復(fù)位，同時(shí)Y5得電自鎖；預(yù)塑完接近開關(guān)為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S25。當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到S25（即STL S25）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：Y5斷電復(fù)位，同時(shí)Y3斷電復(fù)位；射臺(tái)后到位接近開關(guān)為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S26。Y0Y2Y3Y4Y5Y6Y1SET Y2S26S27SET Y6RST Y2M6INC D200RST Y6RST Y3SET Y5S24RST Y4RST Y5S25S20S23SET Y4T0

38、SET Y3S22S21S0 圖3-3 PLC注塑機(jī)順序控制系統(tǒng)圖當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到S26（即STL S26）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：Y2斷電復(fù)位；開模到位接近開關(guān)為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S27。當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到S26（即STL S26）時(shí)，需要處理的相關(guān)信號有：Y6得電自鎖；當(dāng)頂下的產(chǎn)品使計(jì)件光柵X20得電工作，產(chǎn)品總數(shù)寄存器D200加一，同時(shí)Y6復(fù)位。自動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)X4為“1”，信號轉(zhuǎn)移到S0，順序控制程序完成，返回（RET）主程序，完成一個(gè)工作周期。3.2.3 PLC注塑機(jī)控制系統(tǒng)的總體程序手動(dòng)合模開油泵電機(jī)1. PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖：自動(dòng)模式關(guān)油泵電機(jī)手動(dòng)頂出手動(dòng)預(yù)塑手動(dòng)注射手動(dòng)整進(jìn)預(yù)塑注射整進(jìn)合模開模整退預(yù)塑完頂出產(chǎn)品計(jì)數(shù)3.3 觸摸屏的畫面及程序設(shè)計(jì)觸摸屏作為一種新的電腦輸入設(shè)備，是目前最簡單的、方便、自然的一種人機(jī)交互方式，它可以用來監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況、發(fā)出相關(guān)命令、顯示設(shè)定比例、實(shí)際流量等，這里考慮到與三菱系列PLC的通信，應(yīng)選用三菱GTO-F930觸摸屏，它是用RS-422連接器與PLC進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)的傳送。因考慮到操作人員有時(shí)不小心會(huì)誤操作的現(xiàn)象，為了人機(jī)安全，本設(shè)計(jì)未把一些所有的操作按鈕都加入到觸摸屏當(dāng)中去，因此畫面比較簡潔（見圖3-4）。圖3-4 G