陶瓷注塑機控制系統(tǒng)的設計畢業(yè)設計

1、摘要注塑機是注塑成型的主設備，注塑機的技術參數(shù)和性能與塑料性質和注塑成型工藝有著密切的關系。注塑成型設備的進一步完善和發(fā)展必將推動注塑成型技術的進步，為注塑制品的開發(fā)和應用創(chuàng)造條件。在大型注塑的技術發(fā)展方面，合模系統(tǒng)采用全液壓式或液壓-機械式，即曲軸連桿型式，兩者在市場上均有競爭能力。但不論哪種形式的注，其發(fā)方向都必須向低能耗、低噪音、鎖模力容易控制、運行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修方向發(fā)展。近年來，中小型注塑機的技術發(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。由于注塑過程是一個非穩(wěn)定、非恒溫的過程，在合模、注射、升(降)溫等各生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)將直接影響塑料品的品質，因而對

2、注塑機的控制系統(tǒng)提出了很高的要求。隨著電子技術的不斷進步和發(fā)展，此傳統(tǒng)控制方法的缺點越來越顯著地表現(xiàn)出來，如維修量大，繼電器壽命短，接線相當復雜。采用有觸點的開關動作，工作頻率低，可靠性差，易出故障。繼電器動作慢，定時不準確，系統(tǒng)控制精度差等。因而，對注塑機的控制系統(tǒng)進行改造很有研究必要。文章對注塑機結構進行分析，并進對西門子s7-200 plc的編程方法以及使用的方法進行簡單介紹。通過組態(tài)軟件的仿真配合，設計出一個完整的由plc控制的注塑機系統(tǒng)，實現(xiàn)低能耗、低噪音、鎖模力容易控制、運行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修的目標。 關鍵詞:注塑機 plc 自動控制技術 技術參數(shù) abstractinjec

3、tion molding machine is the main equipment, injection molding machine technical parameters and performance and the nature and plastic injection molding process has a close relationship. injection molding equipment will promote the further improvement and development of injection molding technology f

4、or plastic products to create conditions for the development and application. in large injection molding technology development, with full hydraulic clamping system or hydraulic - mechanical, namely crankshaft connecting rod type, both are competitive in the market. but no matter what form of inject

5、ion, and its direction must be made to the low power, low noise, easy to control the clamping force, stable, safe, reliable and easy to repair direction. in recent years, small injection molding machine technology is developing very rapidly, the process parameters, the plasticizing capacity, injecti

6、on pressure has greatly improved.as the injection process is a non stable, non isothermal process, the mold, injection, or temperature of the production process parameters in the process of plastic products will directly affect the quality of the injection molding machine, the control system has put

7、 forward higher request. along with the electronic technology continues to progress and develop, the traditional control method has been more and more obviously shown, such as repair a large quantity, relay for life is short, the wiring is quite complex. the contact switches action, low working freq

8、uency, poor reliability, easy fault. relay action slow, timing is not accurate, system control accuracy. thus, the injection molding machine control system reformation is the research necessary to, the injection molding machine structure is analyzed, and the inlet of siemens s7-200plc programming me

9、thod and the use of the method are introduced in this paper. through with the configuration software in the simulation，designing of a complete control by plc injection molding machine system, and achieve low power consumption, low noise, easy to control the clamping force, stable running, safe and r

10、eliable and is convenient to repair target!keywords:injection molding machine plc automatic control technology technical parameters.目錄摘要iabstractii引言v第一章 注塑機控制系統(tǒng)簡介1注塑機控制系統(tǒng)簡介11.1.1 本課題的主要內(nèi)容1第二章 注塑機控制系統(tǒng)的分析32.1 注塑機的機械結構32.1.1 注射部分32.1.2 合模部分32.1.3 液壓系統(tǒng)42.1.4控制系統(tǒng)42.2注塑機工作原理42.3注塑機控制系統(tǒng)的控制要求42.3.1 模具的開啟與閉

11、合42.3.2 注射座的整進與整退52.3.3 注料桿的射進52.3.4 預塑液壓馬達的動作52.3.5 頂杠的頂出與復位52.3.6 保模時間52.3.7 注塑料筒溫度5第三章 注塑機的plc控制設計63.1 plc機型選擇的原則63.2 plc容量選擇73.2.1 i/o模塊的選擇73.3 確定i/o點及選擇plc83.3.1 可編程控制器控制系統(tǒng)i/o點數(shù)估計83.3.2 plc的i/o分配表103.4 注塑機控制系統(tǒng)的接線圖113.4.1 注塑機控制系統(tǒng)的整體接線示意圖113.4.2 plc的i/o系統(tǒng)配置圖123.4.3 plc的系統(tǒng)工藝流程圖123.4.4 注塑機的步序控制133.

12、5 plc控制系統(tǒng)程序梯形圖17第四章 元器件的選型194.1 溫度傳感器的選型194.2 液壓閥控制閥的選型194.3 液壓馬達的選型194.4 液壓泵電機選型204.5 熱繼電器204.6 觸摸屏214.7 中間繼電器214.8 行程開關214.9 接觸器21結論23致謝24參考文獻25外文翻譯26英文原文26中文翻譯35引言 早期的注塑機由于當時的條件或成本限制多用繼電器電路控制，其故障率高、維修周期短、設備工作效率低。隨著工業(yè)控制技術的飛速發(fā)展和產(chǎn)品檔次的提高，現(xiàn)今注塑機多采用plc（或專用控制器）加人機界面的控制系統(tǒng)，生產(chǎn)自動化程度的大為提高，有利于降低工廠成本、促進生產(chǎn)線的柔性化和

13、集成化，有利于提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、質量以及產(chǎn)品的競爭力。 隨著社會的不斷發(fā)展，塑料作為新型合成材料，與混凝土、鋼鐵、木材并稱為四大工業(yè)材料。塑料具有諸多優(yōu)良特性，如質地輕巧、耐水、耐化學腐蝕，塑料制品外形美觀、便于加工安裝，具有優(yōu)異的電氣特性及化學穩(wěn)定性、優(yōu)良的吸震和消聲隔離作用，能很好地與金屬、玻璃、木材及其它材料相膠結等，正是由于塑料具有諸多優(yōu)點，廣泛應用于國民經(jīng)濟各部門和日常生活中。塑料在材料結構中所占的比例正在逐年上升。多年的實踐也證明，增加塑料在整個材料結構中的比重，廣泛采用高分子合成材料，可節(jié)省資源，降低能耗，大大提高社會總體經(jīng)濟效益，更合理的利用社會資金和自然資源。正是由于企業(yè)生產(chǎn)和

14、人們?nèi)粘Ｉ钪袑λ芰现破返膹娏倚枨螅约八芰现破菲湓牧系膩碓匆埠茇S富、廉價，極大地促進了塑料工業(yè)特別是塑料機械工業(yè)的不斷發(fā)展與進步，促進了塑料加工技術和工藝的不斷完善。注射成型是加工塑料制品的主要方法之一，這種方法能制得外形復雜、尺寸精確和帶有金屬嵌件的制品，對各種聚合物加工的適應性強，易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，因此在塑料機械中占有很大比重。目前世界上80%的工程塑料制品采用注射成型加工技術進行生產(chǎn)。由此可見，注塑成型在塑料工業(yè)中有其特殊的地位。注塑機是注射成型的主要設備，它是塑料加工機械的典型代表。以此為對象研究注塑成型的控制系統(tǒng)及過程監(jiān)測，對改進加工手段，提高塑料制品質量、推動注塑工業(yè)的發(fā)展

15、有著重要作用。近年來，隨著國外新型注塑機大量進入中國市場，中國用戶對國外注塑機的性能(如作業(yè)可靠性、效率等)有了較深入的了解。從而也認識到國產(chǎn)注塑機無論在制造質量、外觀造型，還是在技術性能、可靠性、效率、油耗與污染、以及操作性和舒適性等方面，與國外注塑機相比存在很大差距。不少用戶為了追求高效率的作業(yè)以保證工期的按時完成，寧愿投入更多的資金來購買進口注塑機或者跟國產(chǎn)新注塑機價格相當?shù)ぷ骺煽啃匀匀惠^高的國外二手注塑機，近幾年國外二手注塑機的進口和銷售走紅就是因為這個原因。綜上所述，開展基于plc的注塑機的控制研究，是一個有理論意義，又有很高應用價值的研究課題。必將推動注塑機的長足進步和繁榮發(fā)展，

16、為社會提供高質量產(chǎn)品的同時，還可排除安全隱患、保障生命和財產(chǎn)、節(jié)約資源、保護環(huán)境，提供更加重要的無形的社會財富。 第一章 注塑機控制系統(tǒng)簡介注塑機控制系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)是注塑機控制系統(tǒng)的一個重要部分，其性能的優(yōu)劣對整機有著至關重要的影響，隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，plc（可編程控制器）不僅用邏輯編程取代了硬接線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能，真正成為一種計算機工業(yè)控制裝置。plc的功能遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍，所以在工業(yè)發(fā)達國家，plc在其自動化設備中的比例占首位。近年來，我國的plc技術也從初期的引進、消化走向吸收和推廣應用階段，并且在許多工業(yè)領域取得了良好的經(jīng)濟

17、效益和社會效益。 在以往國內(nèi)的注塑機控制系統(tǒng)中，主要存在三種控制類型： 1、繼電器控制 2、單片機控制 3、plc控制 注塑機控制通常指的是電液控制，即由液壓和電氣控制部分組成。注塑機的控制系統(tǒng)是保證注塑機按工藝過程規(guī)定的要求（壓力、速度、溫度、時間等）和動作程序，準確有效地工作的控制系統(tǒng)。目前注塑機的發(fā)展主要集中在： 提高制品尺寸精度和穩(wěn)定性 提高速度、縮短成型周期 生產(chǎn)過程的自動化和省力 但所采用的技術手段，都離不開以計算機技術為基礎的自控技術。因此，注塑機的控制成為目前注塑機發(fā)展中一個很重要的內(nèi)容，主要包括動作程序控制（如開閉模、注射、保壓等）和過程程序控制（例如，注射過程的速度和壓力程

18、序控制等）兩個方面。 1.1.1 本課題的主要內(nèi)容注塑機是一種能一次成型外型復雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質地密致的塑料制品的塑料生產(chǎn)設備，它是將粒狀或粉狀塑料加入機筒內(nèi)，并通過螺桿的旋轉和機筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機器進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，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。 本課題的主要內(nèi)容是利用plc完成注塑機控制系統(tǒng)的設計，對注塑機的時序動作、注射壓力以及料筒溫度進行準確控制,包括從進料到成品的形

19、成的整個過程。涉及注塑機的時序控制流程的分析，注塑機料筒的溫度控制系統(tǒng)的設計，具體硬件配置的確定，觸摸屏畫面及程序的編制和整機硬件原理圖、電氣接線圖、plc程序的編制等。 第二章 注塑機控制系統(tǒng)的分析2.1 注塑機的機械結構注塑機主要由注射部分、合模部分、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。示意圖如下； 圖2-1 注塑機的結構示意圖 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)。因此注射裝置應具有塑化良好，計量準確的性能，并且在注射時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、計量裝置、螺桿傳動裝載及注射油缸和射

20、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現(xiàn)模具啟閉動作，并頂出制品，即成型制品的工作部件。因為在注射時，進入?？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，從而導致制品溢邊或使制品精度下降。合模裝置主要由模板、拉桿（哥林柱）、合模機構（如機鉸）、制品頂出裝置和安全門、調模裝置組成。 2.1.3 液壓系統(tǒng)注射成型機是由塑料熔融、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射成型機按工藝過程預定的要求（壓力、速度、溫度、時間及位置）和動作程序，準確無誤的進行工

21、作而設置的動力和控制系統(tǒng)、液壓部分重要有動力油泵、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)控制注塑周期的順序（順序控制）及維持過程溫度、時間、壓力及速度于設定值（過程控制）。電氣部分主要由動力、動作程序和加熱等控制所組成。 2.2注塑機工作原理注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。 注塑成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模冷卻啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。 2.3注塑機

22、控制系統(tǒng)的控制要求 注塑機一般分為手動、自動兩種工作模式。手動模式時按下相應的功能按鈕時，能完成相應的操作，此模式一般為調試模具及維修時使用；自動模式時，只需按下啟動按鈕，注塑機就能按照調定的速度和壓力將相應的動作進行到底，此模式一般多用在生產(chǎn)階段，工作流程如下：起始位置合模整進注射保壓延時預塑整退啟模頂出起始位置。 2.3.1 模具的開啟與閉合合模時：電磁鐵得電后，合模油缸油路接通，在油壓的推動下模具閉合。開模時：電磁鐵失電后，開模油缸油路接通，在油壓的推動下模具打開。 2.3.2 注射座的整進與整退注射座整進時：電磁鐵得電后，注射座在油壓的推動下前進到位，注射座射進完成接近開關工作 注射座

23、整退時：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工作 2.3.3 注料桿的射進注塑電磁鐵得電后，注料桿在油壓的推動下，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間（保壓），使模具內(nèi)的塑料不會回流。 2.3.4 預塑液壓馬達的動作預塑電磁閥得電，預塑液壓馬達開始工作，帶動注塑螺杠旋轉，使原料不斷的向前輸送，螺杠則在壓力的作用下后退并計量，當后退到一定位置時，限位開關動作，預塑完成。2.3.5 頂杠的頂出與復位頂出電磁閥得電后，頂杠在油壓的推動下將模具內(nèi)的產(chǎn)品頂出。 2.3.6 保模時間高溫原材料擠入模具后，需要在模具中冷卻一段時間，讓其基本成型后才能打開模具，這一

24、段時間為保模時間。由于產(chǎn)品的大小和原材料的性質的不同，不同產(chǎn)品的保模時間有所不同，這就要求保模時間長短可以調整。 2.3.7 注塑料筒溫度注塑機的料筒溫度是注塑機的一個重要參數(shù)。原料進入到料筒后，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，將導致原料塑化不良。注塑機在生產(chǎn)的過程中要求料筒的溫度隨著產(chǎn) 品和原材料的不同，可以對溫度作出調整（一般不超過400）。 第三章 注塑機的plc控制設計3.1 plc機型選擇的原則plc機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述： 1、結構合理 對于工藝過程比較固定、

25、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選 用整體式結構的plc；否則，選用模塊式結構的plc。 2、功能強、弱適當 對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用抵擋的plc。 對于以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目，可選用含有a/d轉換的模擬量輸入模塊和含有d/a轉換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔機的plc。對于控制比較復雜、控制要求比較高的工程項目，如要實現(xiàn)pid運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復雜程度的程度，選用中檔機或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全plc的分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的自動化等。當系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同

26、地域時，應根據(jù)各個部分的具體要求來選擇plc，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 3、機型統(tǒng)一 plc的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把plc的i/o和cpu放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結構的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)都使用模塊式結構，這樣功能易擴展，比整體式靈活。 4、是否在線編程 plc的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只 需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，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

27、設計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種plc都有自己的環(huán)境技術條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。 一般plc及其外部電路（i/o模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作： 溫度 工作溫度055 儲存溫度 -40+85 溫度 相對濕度5%95%（無凝結霜） 振動和沖擊 滿足國際電工委員會標準 電源 交流220v，允許變化范圍為-15%+15%，頻率為4753hz，瞬間停電保持10ms。 環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體，對于需要應用在特殊環(huán)境下的plc，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。 3.2 plc容量選擇plc容量包括

28、兩個方面：一是i/o的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。plc容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%25%考慮裕量。對于開關量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關量乘以8；對于有模擬量控制功能的plc，所需存儲器字數(shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱plc產(chǎn)品使用手冊。 i/o點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前i/o點數(shù)較多的plc價格較高，若備用的i/o的點的數(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數(shù)

29、，并考慮到今后的調整和擴充，通常i/o點數(shù)按實際需要的10%15%考慮備用量。 3.2.1 i/o模塊的選擇plc是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，他的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設備或工業(yè)生產(chǎn)過程他的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。他與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過i/o接口模塊來實現(xiàn)的。 通過i/o接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為對被控對象進行控制的依據(jù)。同時控制器又通過i/o接口模塊將控制器的處理結果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設備，驅動各種執(zhí)行機構來實現(xiàn)控制。外部設備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構所需的信息電平也是各種各樣的，而plc的cpu所處理信息只能是標準電平，所以i/o接口模塊還需

30、實現(xiàn)這種轉換。plc從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，plc的i/o接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要，plc相應有許多種i/o接口模塊，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。 標準的i/o模塊用于同傳感器和開關（如按鈕、限位開關等）及控制（開/關）設備（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流i/o信號為24240v（ac），直流i/o信號為010v（dc）。 i/o點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便的對功能進行擴 展。對一個控制對象，由于采用不同的控制

31、方法或編程水平不一樣，i/o所用的點數(shù)就可能有所不同，現(xiàn)具體分析如下： 1、開關量輸入模塊輸入電壓的選擇 輸入模塊的輸入電壓一般為dc24v 和 ac220v。直流輸入電路的延遲時間較短，可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入裝置連接。交流輸入方式的觸點接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 2、開關量輸出模塊的選擇 繼電器型輸出模塊的觸點工作電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但是動作速度較慢，壽命有一定的限制。如果系統(tǒng)的輸出信號變化不是很頻繁，選用繼電器型。 選擇時應考慮負載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對延遲時間的要求、負載狀態(tài)變化是否頻繁等，還應注意同一輸出模塊

32、對電阻性負載、電感性負載和白熾燈的驅動能力的差異。輸出模塊的輸出電流額定值應大于負載電流的最大值。 本系統(tǒng)設計中根據(jù)實際選用的是ac220v開關量輸入模塊和繼電器型輸出模塊。 以此為依據(jù)，本系統(tǒng)的設計選用三菱公司的fx2n系列（見表3-1）可編程序控制器。fx2n是fx系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設計的要求。 型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)擴展模塊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-48msfx2

33、n-48mt24244864fx2n-64mr-001fx2n-64msfx2n-64mt32324864fx2n-80mr-001fx2n-80msfx2n-80mt40404864表3-1 fx2n 系列基本單元3.3 確定i/o點及選擇plc3.3.1 可編程控制器控制系統(tǒng)i/o點數(shù)估計輸入設備用以產(chǎn)生輸入控制信號（如按鈕、指令開關、限位開關、接近開關、傳感器等）。本系統(tǒng)中包括雙向選擇開關4個，按鈕開關5個，光柵開關2個和接近開關5個。 輸出設備由plc的輸出信號驅動的執(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，接觸器2個，電磁閥5個，指示燈1個。 本系統(tǒng)中實

34、際需要輸入點17點，輸出點8點，根據(jù)輸入輸出點數(shù)，以及考慮到今后對系統(tǒng)的維護和擴充使用，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24點，輸出點24點） 功能模塊：fx2n4ad-tc模塊1個、fx2n4da模塊1個、fx2n-422-bd通信口1個 在確定了控制對象的控制任務和選擇好plc的機型后，即可安排輸入、輸出的配置，并對輸入、輸出進行地址編號。分配i/o地址時要注意以下問題： 1、設備i/o地址盡可能連續(xù)；2、相鄰設備i/o地址盡可能連續(xù)； 3、輸入/輸出i/o地址分開； 4、每一框架i/o地址不要全部占滿，

35、要留有一定的余量，便于系統(tǒng)擴展和工藝流程的改，但不宜保留太多，否則會增加系統(tǒng)成本； 5、充分考慮控制柜與控制柜之間、框架與框架之間、模塊與模塊之間的信號聯(lián)系，合理地安排i/o地址，減少它們之間的內(nèi)部連線。 3.3.2 plc的i/o分配表項 目名稱序號名稱所配元件備注欄輸入x0運行準備直徑30mm啟動按鈕x1手動模式直徑30mm雙向轉換開關手動/自動雙向轉換開關x2自動模式x3手動滑進直徑30mm雙向轉換開關與手動滑退共雙向轉換開關x4滑進接近開關tl-n10me10-30vdcnpn型x5非常停止/安全光柵光柵 omrone3jk-r4m1腳踏開關5a兩個裝置串聯(lián)可共享一個輸入點非常停止用腳

36、踏開關x6手動合模直徑30mm雙向轉換開關合模/開模雙向轉換開關x7手動射膠直徑30mm雙向轉換開關射膠/射退雙向轉換開關x10手動滑進直徑30mm雙向轉換開關與手動滑進共雙向轉換開關x11手動加料直徑30mm啟動按鈕x12加料行程omronz-10ghw78-bx13開模接近開關tl-n10me10-30vdcnpn型輸出y0滑進dc24v2位5通雙控閥滑進氣動電磁閥y1合模dc24v2位5通單控閥合模/開模氣動電磁閥y2射膠dc24v2位5通單控閥射膠/射退氣動電磁閥y3滑退dc24v2位5通雙控閥滑退氣動電磁閥y4加料dc24v加料氣動電磁閥y5運行指示燈用直徑30mm，dc24v作為指

37、示燈的開關用表3-2 plc的i/o分配表 3.4 注塑機控制系統(tǒng)的接線圖3.4.1 注塑機控制系統(tǒng)的整體接線示意圖圖3-3注塑機控制系統(tǒng)的整體接線示意圖3.4.2 plc的i/o系統(tǒng)配置圖圖3-4 plc的i/o系統(tǒng)配置圖3.4.3 plc的系統(tǒng)工藝流程圖 注塑機的工作過程為：按下電源開關液壓油泵啟動，系統(tǒng)進入準備狀態(tài)，此時可選擇手動或自動操作模式。 當選擇自動模式時，按下啟動按鈕，當確認合模安全時合模電磁閥動作，合模/開模油缸在油壓力的作用下驅動導杠動作，使動模板向上面與定模板快速地閉合。合模完畢后，合模到接近開關動作，整進/整退氣缸在油壓力的作用下驅動拉桿動作,使射臺向前移動。射臺整進到

38、后，接近開關動作，射膠電磁閥得電，螺杠在液壓力的推動下完成射膠并保壓一段時間。當射膠時間到達設定值時，射膠電磁閥斷電自復位，預塑電磁閥得電，預塑液壓馬達完成預塑的同時，螺杠退回原來的位置。預塑完后接近開關工作，整進電磁閥斷電自復位，射臺在液壓的作用下退回。射臺退回后，射臺退到位接近開關動作，合模電磁閥斷電自復位，完成啟模動作。啟模完后，頂出油缸動作將品頂出，落下的制品使計件光柵動作，產(chǎn)品計數(shù)，便完成一個生產(chǎn)周期。 圖3-5 注塑機控制系統(tǒng)工藝流程圖當選擇手動操作時，分別打開各個轉換開關，即可使各個電磁閥得電工作或斷電自復位，使油缸在液壓力的作用下驅動導桿分別進行合模/開模、整進/整退，射膠，預

39、塑，頂出等動作，完成調機工作。 3.4.4 注塑機的步序控制注塑機有手動和自動兩種工作模式。手動模式下，按下相應的功能按鈕時，便能完成相應的操作；自動模式下，只需按下啟動按鈕，注塑機就能按照調定的動作進行到底,工作流程如下：起始位置合模整進注射保壓延時預塑整退啟模頂出起始位置。 根據(jù)注塑機的控制流程圖、i/o配置圖及分配表得出該機的各個工作過程：在各輸入信號及各時間控制的先后作用下，按照各自工況運行的順序，各執(zhí)行機構自動有序地依次工作。如按照該機的中間繼電器的控制線路來編制plc控制梯 形圖，既繁瑣復雜，又給plc的程序編制帶來一定的難度，所以對該機plc控制系統(tǒng)選用sfc（順序功能圖）的程序

40、設計方法，可以很容易編制程序，達到合理安全的控制目的。在查閱圖形操作終端got-f940操作手冊時發(fā)現(xiàn)：t、c可以選擇當前值、設定值，數(shù)據(jù)寄存器只能選則現(xiàn)在值。故在編制plc程序時，選用d作為t、c的間接數(shù)據(jù)寄存器，該機plc順序控制系統(tǒng)圖，狀態(tài)轉移的描述文字如下：當plc通電后在初始脈沖的作用下系統(tǒng)進入準備狀態(tài)s0等待進一步的操作 1、當按下油泵電機啟動按鈕信號轉移到s20（即stl s20）時，需要處理的相關信號有：首先油泵電機啟動接觸器y0得電，使油泵電機按星-三角降壓啟動的方式啟動。a.當按下x3時，進入手動模式，此時可通過對x5、x6、x7、x10、x11分別對注塑機的手動調整進行控

41、制。若選擇手動合模轉換開關x5為“1”時，動模板向上合模，x5為“0”時，即斷電后動模板向下開模；若選擇手動整進轉換開關當x6為“1”時，注射座向前整進，x6為“0”時，即斷電后注射座后退；若手動射膠轉換開關x7為“1”時，y4為“1”得電后向前射膠， x7為“0”時；則y4為“0”斷電后射膠結束。若手動預塑開關x10，y5為“1”得電后預塑液壓馬達向后預塑，x10為“0”時；則y5為“0”斷電后預塑結束。若選擇手動頂出x11為“1”時，則y6為“1”得電將產(chǎn)品頂出，x11為“0”時，頂杠復位。 b. 當選擇自動模式時，則x4為“1”；x3就斷開為“0”，當按動啟動按扭時（注：啟動按扭時與x4

42、串聯(lián)輸入到plc），s21自鎖得電。 c.模式選擇開關（x3、x4）上串聯(lián)有常閉的復位開關x2，當x2為“0”時， 系統(tǒng)不復位，x2為“1”時，注塑機回到初始狀態(tài)（y2、y3、y4、y5、y6分別為“0”，）。 2、當信號轉移到s21（即stl s21）時，需要處理的相關信號有：確定合模安全時（安全光柵x12）為“0”，合模y2并自鎖；復位開關x2為“0”，合模到位接近開關為“1” ，信號轉移到s22；當復位開關x2為“1”，信號轉移到s26。 3、當信號轉移到s22（即stl s22）時，需要處理的相關信號有：y3得電自鎖；復位開關x2為“0”，射到位接近開關為“1” ，信號轉移到s23；當

43、復位開關x2為“1”，信號轉移到s25。 4、當信號轉移到s23（即stl s23）時，需要處理的相關信號有：y4得電自鎖，同時t0開始計時；t0計時時間到后，如果復位開關x2為“0”，信號轉移到s24；當復位開關x2為“1”，信號轉移到s25。 5、當信號轉移到s24（即stl s24）時，需要處理的相關信號有：y4斷電復位，同時y5得電自鎖；預塑完接近開關為“1” ，信號轉移到s25。 6、當信號轉移到s25（即stl s25）時，需要處理的相關信號有：y5斷電復位，同時y3斷電復位；射臺后到位接近開關為“1” ，信號轉移到s26。7、當信號轉移到s26（即stl s26）時，需要處理的相

44、關信號有：y2斷電復位；開模到位接近開關為“1” ，信號轉移到s27。 8、當信號轉移到s27（即stl s27）時，需要處理的相關信號有：y6得電自鎖；當頂下的產(chǎn)品使計件光柵x20得電工作，產(chǎn)品總數(shù)寄存器d200加一，同時y6復位。自動啟動開關x4為“1”，信號轉移到s0，順序控制程序完成，返回（ret）主程序，完成一個工作周期。 圖3-6 plc注塑機順序控制系統(tǒng)圖3.5 plc控制系統(tǒng)程序梯形圖第四章 元器件的選型4.1 溫度傳感器的選型溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣的一類傳感器。在半導體技術的支持下，相繼開發(fā)了半導體熱電偶傳

45、感器、pn結溫度傳感器和集成溫度傳感器。熱電偶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。其特點為測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響，測量范圍廣，構造簡單，使用方便。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，外有保護套管，用起來非常方便。熱電偶是一種感溫元件, 它能將溫度信號轉換成熱電勢信號, 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。 4.2 液壓閥控制閥的選型液壓控制閥（簡稱液壓閥）是液壓系統(tǒng)中的控制元件，用來控制液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動方向，從而使之滿足各類執(zhí)行元件不同動作的要求。

46、液壓控制閥按其作用可分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類，相應地可由這些閥組成三種基本回路：方向控制回路、壓力控制回路和調速回路。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。按控制方式的不同，液壓閥又可分為普通液壓控制閥、伺服控制閥、比例控制閥。根據(jù)安裝形式不同，液壓閥還可分為管式板式和插裝式等若干種。 本課題中用到的液壓控制閥包括能完成模具開/合、注射臺進/退、頂杠頂出/復位電磁換向閥3個，注射杠注射的直通單向閥1個，油路壓力控制的溢流閥1個。經(jīng)過比較，決定對液壓控制閥的

47、選擇如下： 24eo-b6h-t型二位四通換向閥3個， a-ha10l型單向閥1個，yf-l8h1-s型溢流閥。4.3 液壓馬達的選型液壓馬達是指輸出旋轉運動的,將液壓泵提供的液壓能轉變?yōu)闄C械能的能量轉換裝置。從能量轉換的觀點來看，液壓泵與液壓馬達是可逆工作的液壓元件，向任何一種液壓泵輸入工作液體，都可使其變成液壓馬達工況；反之，當液壓馬達的主軸由外力矩驅動旋轉時，也可變?yōu)橐簤罕霉r。因為它們具有同樣的基本結構要素-密閉而又可以周期變化的容積和相應的配油機構。 液壓馬達按其結構類型來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達的額定轉速分為高速和低速兩大類。額定轉速高于500rmin

48、的屬于高速液壓馬達，額定轉速低于500rmin的屬于低速液壓馬達。高速液壓馬達的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式 和軸向柱塞式等。它們的主要特點是轉速較高、轉動慣量小，便于啟動和制動，調節(jié)(調速及換向)靈敏度高。通常高速液壓馬達輸出轉矩不大所以又稱為高速小轉矩液壓馬達。低速液壓馬達的基本型式是徑向柱塞式，此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結構型式，低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大轉速低(有時可達每分鐘幾轉甚至零點幾轉)，因此可直接與工作機構連接，不需要減速裝置，使傳動機構大為簡化，通常低速液壓馬達輸出轉矩較大，所以又稱為低速大轉矩液壓馬達。本課題中用到一個完成注射杠預塑動作的液

49、壓馬達，經(jīng)過比較，決定選用xhm2-150型液壓馬達4.4 液壓泵電機選型油泵電機是注塑機的動力的來源，主要從選用的電動機的功率、工作電壓、種類、型式及其保護電器考慮。 根據(jù)實際生產(chǎn)中的需要，這里選用y160l-4,額定功率為15kw，額定電壓為380v，電流為30a，額定轉速為1480rpm。電機采用星三角起動方式，降低啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，使電機啟動平穩(wěn)。4.5 熱繼電器 熱繼電器的種類很多，應用最廣泛的是基于雙金屬片的熱繼電器，其主要由熱元件、雙金屬片、觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的感應元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機械輾壓而成。 熱繼電器是利用電流的熱效應原理工作的保護電器，

50、在電路中作電動機的過載保護。電動機在實際運行中，常遇到過載情況，過載時間長時，繞組溫升超過了允許值是將會加劇繞組絕緣老化，縮短電機的使用年限，嚴重時甚至會使電機繞組燒壞。因此，凡電機長期運行時，都需要對其過載提供保護裝置。 選用熱繼電器主要應考慮的因素有：額定電流或熱元件的整定電流要求均應大于被保護電路或設備的正常工作電流。作為電動機保護時，要考慮其型號、規(guī)格和特性、正常啟動時的啟動時間和啟動電流、負載的性質等。在接線時對星型聯(lián)結的電動機，應選擇帶斷相保護的熱繼電器。所選用的熱繼電器的整定電流通常與電動機的額定電流相等。在此系統(tǒng)中選用jr16-20型的熱繼電器。 4.6 觸摸屏 觸摸屏作為一種

51、新的電腦輸入設備，是目前最簡單的、方便、自然的一種人機交互方式，它可以用來監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況、發(fā)出相關命令、顯示設定比例、實際流量等，這里考慮到與三菱系列plc的通信，應選用三菱f940got觸摸屏，它是用rs-422連接器與plc進行通信，完成數(shù)據(jù)的傳送。 4.7 中間繼電器選擇中間繼電器時，首先要注意的線圈電流的種類（是交流還是直流），其線圈的電壓或電流應滿足電路的要求。另外，觸頭的數(shù)量與容量（額定電壓電流）應滿足控制電路的要求，本系統(tǒng)選用jz15d-44,額定工作電壓為ac380v。 4.8 行程開關 行程開關是實現(xiàn)行程控制的小電流（5a以下）的主令電器，它是利用機械運動部件的碰撞使觸頭

52、動作，即將機械信號轉換為電信號，通過控制其他電器來控制運動部件的行程大、運動方向或限位保護。選擇行程開關是應考慮幾點：第一，根據(jù)使用場合和控制對象來確定行程開關的種類；第二，根據(jù)使用的環(huán)境條件，選擇開啟式或保護式等防護形式；第三，根據(jù)控制電路的電壓和電流選擇系列；第四，根據(jù)生產(chǎn)機械的運動特征，選擇行程開關的結構形式。 4.9 接觸器 接觸器是指工業(yè)電網(wǎng)中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強的磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作

53、：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開。在工業(yè)電氣中，接觸器的型號很多，電流在5a-1000a的不等，其用處相當廣泛。因為可快速切斷交流與直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制(某些型別可達800安培)電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機作為控制對象，也可用作控制工廠設備電熱器工作母機和各樣電力機組等電力負載，并作為遠距離控制裝置。 本課題中對油泵電機的啟?？刂朴玫?個接觸器，三菱mitsubi 接觸器 mso-n10kp 1.6a ac220,電動機起動器接觸器與熱過載繼電器組合成電動機起動器，主要

54、用于交流頻率50hz和60hz，額定電壓至1000v，額定電流至800a的電力系統(tǒng)中接通和分斷電路，并可以提供三相交流電動機的過載保護和斷相保護。結論 塑料行業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展不可缺少的重要組成部分，塑料工業(yè)發(fā)展水平也代表著一個國家總體發(fā)展水平。目前，中國塑料產(chǎn)品生產(chǎn)總量在世界占有重要地位，但是，從原材料到模具制作，再到塑料設備和塑料生產(chǎn)工藝與西方發(fā)達國家還有著很大差距。尤其是高端材料和設備方面，現(xiàn)在還是主要依靠進口，作為行業(yè)有責任的企業(yè)和專家需要加倍努力。為中國塑料行業(yè)發(fā)展并趕上世界先進水平盡職盡責。 注塑機正在向高速、高效、節(jié)能方向發(fā)展，一些新的電氣控制設備以及先進的控制思想在注塑機上的應用

55、，將極為有效地幫助注塑機達到這個目的。例如，使用模糊控制將有效地解決料筒溫度控制中強禍合、大慣量等問題。電液比例系統(tǒng)在目前是注塑機最理想的液壓控制系統(tǒng)，但注塑機的全電氣化已經(jīng)成為國際上的研究熱點。 該機唯一的缺陷是：沒有頂針裝置及稍厚一點的模具不能在上面安裝使用。若增加上頂針裝置，就可以減輕些工人的勞動強度；若再適當?shù)匦薷囊幌露０宓母叨?，無疑會擴展該機的使有范圍，稍厚一點的模具也能在上面安裝使用。 致謝本論文是在廖輝指導老師的指導下完成的，在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的xxx老師的指導與督促，沒有他的幫助也就沒有今天的這篇論文，在實習期間，他經(jīng)常聯(lián)系我，關心我的工作以及畢業(yè)設計，在此表示誠摯的敬意與感謝。 我們即將畢業(yè)，再一次向四年中在學習和生活中給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示感謝。 參考文獻1 張利平.液壓傳動與控制m.西安：西北工業(yè)大學出版社,2005.8 2 李忠文.注塑機電路維修m.北京：化學工業(yè)出版社,2001.6 3 曹菁等.基于plc和觸摸屏的注塑機控制系統(tǒng)