畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的注塑機(jī)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

1、一 緒 論隨著經(jīng)濟(jì)全球化的蔓延，越來越多的人開始注重中國的廣闊市場。由于近些年模具行業(yè)的迅速發(fā)展，中國的塑料行業(yè)也已經(jīng)開始崛起。塑料作為一種新型材料，中國塑料工業(yè)在很多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了歷史性的飛躍。注塑機(jī)是塑料成型的主要設(shè)備，注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)和性能與塑料性質(zhì)和注塑成型的工藝有著十分密切的關(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)整個(gè)注塑技術(shù)的進(jìn)步，為注塑制品的開發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件。由于近期的全球化的經(jīng)濟(jì)震蕩和國家勞動(dòng)法的逐步完善，在節(jié)能、環(huán)保的環(huán)境下注塑機(jī)行業(yè)必須向著低能耗、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的方向發(fā)展才能獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。近年來可編程控

2、制器（簡稱plc）以其高可靠性、高性能的特點(diǎn)，在注塑機(jī)的系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。注塑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。早期的注塑機(jī)由于當(dāng)時(shí)的條件或成本限制多用繼電器電路控制，其故障率高、維修量大、設(shè)備工作效率低。老式或廢棄的注塑機(jī)長期擱置不用造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。利用plc對老式注塑機(jī)進(jìn)行改造便可以大大的提高系統(tǒng)的控制精度，提高可靠性，并且維修方便。文章通過對注塑機(jī)結(jié)構(gòu)的分析介紹，找出注塑機(jī)中易出現(xiàn)故障和能耗較高的部分，并進(jìn)行分析。同時(shí)文章對plc的編程方法以及使用的方法進(jìn)行簡單介紹。設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的由plc控制的注塑機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低能耗、低噪音、鎖模力容

3、易控制、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修的目標(biāo)！二 注塑機(jī)工作原理及工藝要求用plc以及常用低壓電器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，來完成注塑機(jī)的注塑生產(chǎn)工件的整個(gè)過程，并使系統(tǒng)達(dá)到工藝要求的性能指標(biāo)。電控系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)相結(jié)合，對注塑機(jī)的工藝程序進(jìn)行精確而穩(wěn)定的控制，能實(shí)現(xiàn)長時(shí)間工作。2.1注塑機(jī)系統(tǒng)的基本組成和基本的工作原理1、注塑機(jī)成型原理注塑機(jī)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。 注射成型是一個(gè)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(jìn)

4、行下一個(gè)循環(huán)。 2、注塑機(jī)的結(jié)構(gòu) 注塑機(jī)根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)，按機(jī)器的傳動(dòng)方式又可分為液壓式、機(jī)械式和液壓機(jī)械（連桿）式，按操作方式分為自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)注塑機(jī)。 （1）臥式注塑機(jī)：這是最常見的類型。其合模部分和注射部分處于同一水平中心線上，且模具是沿水平方向打開的。其特點(diǎn)是：機(jī)身矮，易于操作和維修；機(jī)器重心低，安裝較平穩(wěn)；制品頂出后可利用重力作用自動(dòng)落下，易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。目前，市場上的注塑機(jī)多采用此種型式。 （2）立式注塑機(jī)：其合模部分和注射部分處于同一垂直中心線上，且模具是沿垂直方向打開的。因此，其占地面積較小，容易安放嵌件，裝卸模具較方便，自料斗落入的物料能較均

5、勻地進(jìn)行塑化。但制品頂出后不易自動(dòng)落下，必須用手取下，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。立式注塑機(jī)宜用于小型注塑機(jī)，一般是在60克以下的注塑機(jī)采用較多，大、中型機(jī)不宜采用。 （3）角式注塑機(jī)：其注射方向和模具分界面在同一個(gè)面上，它特別適合于加工中心部分不允許留有澆口痕跡的平面制品。它占地面積比臥式注塑機(jī)小，但放入模具內(nèi)的嵌件容易傾斜落下。這種型式的注塑機(jī)宜用于小機(jī)。 （4）多模轉(zhuǎn)盤式注塑機(jī)：它是一種多工位操作的特殊注塑機(jī)，其特點(diǎn)是合模裝置采用了轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，模具圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這種型式的注塑機(jī)充分發(fā)揮了注射裝置的塑化能力，可以縮短生產(chǎn)周期，提高機(jī)器的生產(chǎn)能力，因而特別適合于冷卻定型時(shí)間長或因安放嵌件而需要較多輔助

6、時(shí)間的大批量制品的生產(chǎn)。但因合模系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，合模裝置的合模力往往較小，故這種注塑機(jī)在塑膠鞋底等制品生產(chǎn)中應(yīng)用較多。 一般注塑機(jī)包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。 注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時(shí)，由于注射壓力很高，相應(yīng)地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力一般在2045mpa之間），因此必須有足夠大的合模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機(jī)的關(guān)鍵部件。 2.2注塑機(jī)的操作 合模預(yù)塑倒縮噴嘴前進(jìn)注射保壓噴嘴后退冷卻開模頂出開門取工件關(guān)門合模。 注塑機(jī)操作項(xiàng)目：注塑機(jī)操

7、作項(xiàng)目包括控制鍵盤操作、電器控制柜操作和液壓系統(tǒng)操作三個(gè)方面。分別進(jìn)行注射過程動(dòng)作、加料動(dòng)作、注射壓力、注射速度、頂出形式的選擇，料筒各段溫度及電流、電壓的監(jiān)控，注射壓力和背壓壓力的調(diào)節(jié)等。 預(yù)塑動(dòng)作選擇 根據(jù)預(yù)塑加料前后注座是否后退，即噴嘴是否離開模具，注塑機(jī)一般設(shè)有三種選擇。 （1）固定加料：預(yù)塑前和預(yù)塑后噴嘴都始終貼進(jìn)模具，注座也不移動(dòng)（本文研究的為此種類型 ）。（2）前加料：噴嘴頂著模具進(jìn)行預(yù)塑加料，預(yù)塑完畢，注座后退，噴嘴離開模具。選擇這種方式的目的是：預(yù)塑時(shí)利用模具注射孔抵住噴嘴，避免熔料在背壓較高時(shí)從噴嘴流出，預(yù)塑后可以避免噴嘴和模具長時(shí)間接觸而產(chǎn)生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相

8、對穩(wěn)定。 （3）后加料：注射完成后，注座后退，噴嘴離開模具然后預(yù)塑，預(yù)塑完注座前進(jìn)。該動(dòng)作適用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于噴嘴與模具接觸時(shí)間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在噴嘴孔內(nèi)的凝固。 注射結(jié)束、冷卻計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)完畢后，預(yù)塑動(dòng)作開始。螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料熔融料擠送到螺桿頭前面。由于螺桿前端單向閥的作用，熔融塑料積存在機(jī)筒的前端，將螺桿向后迫退。當(dāng)螺桿退到預(yù)定的位置時(shí)（此位置由行程開關(guān)確定，控制螺桿后退的距離，實(shí)現(xiàn)定量加料），預(yù)塑停止，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)。緊接著是倒縮動(dòng)作，倒縮即螺桿做微量的軸向后退，此動(dòng)作可使聚集在噴嘴處的熔料的壓力得以解除，克服由于機(jī)筒內(nèi)外壓力的不平衡而引起的“流涎”現(xiàn)象。若不

9、需要倒縮，則應(yīng)把倒縮停止，開關(guān)調(diào)到適當(dāng)位置，讓預(yù)塑停止。開關(guān)被壓上的同一時(shí)刻，倒縮停止開關(guān)也被壓上。當(dāng)螺桿做倒縮動(dòng)作后退到壓上停止開關(guān)時(shí)，倒縮停止。接著注座開始后退。當(dāng)注座后退至壓上停止開關(guān)時(shí)，注座停止后退。若采用固定加料方式，則應(yīng)注意調(diào)整好行程開關(guān)的位置。 一般生產(chǎn)多采用固定加料方式以節(jié)省注座進(jìn)退操作時(shí)間，加快生產(chǎn)周期。2.3注塑機(jī)各系統(tǒng)簡介注塑機(jī)通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳達(dá)動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等組成。1、注塑系統(tǒng)注射系統(tǒng)的作用：注射系統(tǒng)是注塑機(jī)最主要的組成部分之一，一般有柱塞式、螺桿式、螺桿預(yù)塑柱塞注射式3種主要形式。目前應(yīng)用最廣泛的是螺桿式。

10、其作用是，在注塑料機(jī)的一個(gè)循環(huán)中，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將一定數(shù)量的塑料加熱塑化后，在一定的壓力和速度下，通過螺桿將熔融塑料注入模具型腔中。注射結(jié)束后，對注射到模腔中的熔料保持定型。注射系統(tǒng)的組成：注射系統(tǒng)由塑化裝置和動(dòng)力傳遞裝置組成。螺桿式注塑機(jī)塑化裝置主要由加料裝置、料筒、螺桿、射咀部分組成。動(dòng)力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動(dòng)油缸以及螺桿驅(qū)動(dòng)裝置（熔膠馬達(dá)）。2、合模系統(tǒng)合模系統(tǒng)的作用：合模系統(tǒng)的作用是保證模具閉合、開啟及頂出制品。同時(shí)，在模具閉合后，供給予模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進(jìn)入模腔產(chǎn)生的模腔壓力，防止模具開縫，造成制品的不良現(xiàn)狀。 合模系統(tǒng)的組成：合模系統(tǒng)主要由合模裝置、調(diào)模機(jī)

11、構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、前后固定模板、移動(dòng)模板、合模油缸和安全保護(hù)機(jī)構(gòu)組成。3、液壓系統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)按工藝過程所要求的各種動(dòng)作提供動(dòng)力，并滿足注塑機(jī)各部分所需壓力、速度、溫度等的要求。它主要由各自種液壓元件和液壓輔助元件所組成，其中油泵和電機(jī)是注塑機(jī)的動(dòng)力來源。各種閥控制油液壓力和流量，從而滿足注射成型工藝各項(xiàng)要求。4、電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)合理配合，可實(shí)現(xiàn)注射機(jī)的工藝過程要求（壓力、溫度、速度、時(shí)間）和各種程序動(dòng)作。主要由電器、電子元件、儀表、加熱器、傳感器等組成。一般有四種控制方式，手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)、調(diào)整。5、加熱/冷卻系統(tǒng)加熱系統(tǒng)是用來加熱料筒及注射噴嘴的，注塑機(jī)

12、料筒一般采用電熱圈作為加熱裝置，安裝在料筒的外部，并用熱電偶分段檢測。熱量通過筒壁導(dǎo)熱為物料塑化提供熱源；冷卻系統(tǒng)主要是用來冷卻油溫，油溫過高會(huì)引起多種故障出現(xiàn)所以油溫必須加以控制。另一處需要冷卻的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，導(dǎo)致原料不能正常下料。6、潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)是注塑機(jī)的動(dòng)模板、調(diào)模裝置、連桿機(jī)鉸等處有相對運(yùn)動(dòng)的部位提供潤滑條件的回路，以便減少能耗和提高零件壽命，潤滑可以是定期的手動(dòng)潤滑，也可以是自動(dòng)電動(dòng)潤滑。7、安全保護(hù)與監(jiān)測系統(tǒng) 注塑機(jī)的安全裝置主要是用來保護(hù)人、機(jī)安全的裝置。主要由安全門、液壓閥、限位開關(guān)、光電檢測元件等組成，實(shí)現(xiàn)電氣機(jī)械液壓的聯(lián)鎖保護(hù)。監(jiān)測系統(tǒng)主要

13、對注塑機(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，發(fā)現(xiàn)異常情況進(jìn)行指示或報(bào)警。2.4系統(tǒng)框圖和工作模式圖2.1注塑機(jī)控制系統(tǒng)框圖注塑機(jī)系統(tǒng)工作模式一般注塑機(jī)既可手動(dòng)操作，也可以半自動(dòng)和全自動(dòng)操作。 手動(dòng)操作是在一個(gè)生產(chǎn)周期中，每一個(gè)動(dòng)作都是由操作者撥動(dòng)操作開關(guān)而實(shí)現(xiàn)的。一般在試機(jī)調(diào)模時(shí)才選用。 半自動(dòng)操作時(shí)機(jī)器可以自動(dòng)完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作，但每一個(gè)生產(chǎn)周期完畢后操作者必須拉開安全門，取下工件，再關(guān)上安全門，機(jī)器方可以繼續(xù)下一個(gè)周期的生產(chǎn)。 全自動(dòng)操作時(shí)注塑機(jī)在完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作后，可自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期。在正常的連續(xù)工作過程中無須停機(jī)進(jìn)行控制和調(diào)整。但須注意，如需要全自動(dòng)工作

14、，則（1）中途不要打開安全門，否則全自動(dòng)操作中斷；（2）要及時(shí)加料；（3）若選用電眼感應(yīng)，應(yīng)注意不要遮閉了電眼。 實(shí)際上，在全自動(dòng)操作中通常也是需要中途臨時(shí)停機(jī)的，如給機(jī)器模具噴射脫模劑等。 正常生產(chǎn)時(shí)，一般選用半自動(dòng)或全自動(dòng)操作。操作開始時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要選擇操作方式（手動(dòng)、半自動(dòng)或全自動(dòng)），并相應(yīng)撥動(dòng)手動(dòng)、半自動(dòng)或全自動(dòng)開關(guān)。 半自動(dòng)及全自動(dòng)的工作程序已由線路本身確定好，操作人員只需在電柜面上更改速度和壓力的大小、時(shí)間的長短、頂針的次數(shù)等等，不會(huì)因操作者調(diào)錯(cuò)鍵鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。 當(dāng)一個(gè)周期中各個(gè)動(dòng)作未調(diào)整妥當(dāng)之前，應(yīng)先選擇手動(dòng)操作，確認(rèn)每個(gè)動(dòng)作正常之后，再選擇半自動(dòng)或全自動(dòng)操作。2.

15、5主要元器件選型名稱數(shù)量型號轉(zhuǎn)換開關(guān)1lw18-16/4.5504.2光電傳感器1e3z-t61接觸器1cjx2-09變壓器1bkc-100va 聲光報(bào)警1ty4648 熱繼電器1jr36 窗體底端橋堆1dr-24v空氣開關(guān)3dz47-64按鈕7l39熔斷器 75sx22行程開關(guān) 10l19k電磁閥1024ei1二極管10p6ke500繼電器12hh52p2.6該系統(tǒng)的特點(diǎn)1. 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地少，原注塑機(jī)電機(jī)控制柜完全可以容納，投資省，安裝快，管理簡單。2. 梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。3. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，

16、容易改造 。4. 體積小，重量輕，能耗低。三 控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3.1主電路部分設(shè)計(jì)基于plc的注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有點(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)四種模式，各種模式下低壓電器都起著非常重要的作用。為了清楚的知道工作進(jìn)度和制定合理的計(jì)劃我們采用光電傳感器來對工件進(jìn)行計(jì)數(shù)。光電傳感器電路（略）。低壓電路部分如下圖3-13.2單相橋式整流電路的工作原理單相橋式整流電路如圖3-2（a）所示，圖中tr為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓vi變成整流電路要求的交流電壓 ，rl是要求直流供電的負(fù)載電阻，四只整流二極管d1d4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。圖3-2(a) 3-2(b)單相橋式整流電路的工作

17、原理可分析如下。為簡單起見，二極管用理想模型來處理，即正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。在v2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過二極管d1流向rl，再由二極管d3流回變壓器，所以d1、d3正向?qū)ǎ琩2、d4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。其電流通路可用圖3-2（b）中實(shí)線箭頭表示。圖3-3在v2的負(fù)半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過二極管d2流向rl，再由二極管d4流回變壓器，所以d1、d3反偏截止，d2、d4正向?qū)āｋ娏髁鬟^rl時(shí)產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負(fù)，與正半周時(shí)相同。其電流通路如圖3-2（a）中虛線箭頭所示。綜上所

18、述，橋式整流電路巧妙地利用了二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⑺膫€(gè)二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負(fù)載電阻的上端相連，負(fù)極性端與負(fù)載電阻的下端相連，使負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓。根據(jù)上述分析，可得橋式整流電路的工作波形如圖3-3。由圖可見，通過負(fù)載rl的電流il以及電壓vl的波形都是單方向的全波脈動(dòng)波形。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了頗為廣泛的應(yīng)用。電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多，但目

19、前市場上已有整流橋堆出售，如ql51ag、ql62al等，其中ql62al的額定電流為2a，最大反向電壓為25v1000v。故單相橋式整流電路常畫成圖3-2（b）所示的簡化形式。3.3光電傳感器工作原理采用光電轉(zhuǎn)換原理控制電路通斷使輸出信號產(chǎn)生邏輯翻轉(zhuǎn)的一類電器稱為光電開關(guān)。與傳統(tǒng)的機(jī)械行程開關(guān)相比, 光電開關(guān)具有無觸點(diǎn)控制、無機(jī)械碰撞、能識別色標(biāo)、響應(yīng)速度快、控制精度高等特點(diǎn)。光電開關(guān)是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電開關(guān)在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。 圖3-4光電傳感器結(jié)構(gòu)發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二

20、極管（led）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。 此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。 三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。3.4 fx2n系列plc的系統(tǒng)配置圖3-5plc的組成部分1）fx2n系列plc型號名稱的含義fx2n系列plc型號名稱的含義如下：系列序號：

21、如1s，1n，2n表示輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)：fx2n系列plc的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)。表示單元類型：m為基本單元，e為輸入輸出混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，ex為輸入專用擴(kuò)展模塊，ey為輸出專用擴(kuò)展模塊。表示輸出形式：r為繼電器輸出（有干接點(diǎn)，交流、直流負(fù)載兩用）；t為晶體管輸出（無干接點(diǎn)，直流負(fù)載用）；s為雙向晶閘管輸出（無干接點(diǎn)，交流負(fù)載用）。表示電源形式：d為dc24v電源，24v直流輸入；h為大電流輸出擴(kuò)展模塊(1a1點(diǎn))；v為立式端子排的擴(kuò)展模塊；c為接插口輸入方式；f為輸入濾波時(shí)間常數(shù)為1ms的擴(kuò)展模塊；l為ttl輸入擴(kuò)展模塊；s為獨(dú)立端子(無公共端)擴(kuò)展模塊；若無標(biāo)記，則為ac電源，

22、24v直流輸入，橫式端子排，標(biāo)準(zhǔn)輸出(繼電器輸出為2a1點(diǎn)；晶體管輸出為0.5a1點(diǎn)；雙向晶閘管輸出為0.3a1點(diǎn))。例如型號為fx2n-40mr-d的plc，屬于fx2n系列，是有40個(gè)io點(diǎn)的基本單元，繼電器輸出型，使用dc24v電源。2）fx2n系列plc的基本構(gòu)成fx2n系列plc采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，其基本單元將所有的電路，含cpu、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口及電源等都裝在一個(gè)模塊內(nèi)，是一個(gè)完整的控制裝置。擴(kuò)展單元：用于增加io點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部設(shè)有電源。擴(kuò)展模塊：用于增加io點(diǎn)數(shù)及改變io比例，內(nèi)部無電源，用電由基本單元或擴(kuò)展單元供給。因擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊無cpu，必須與基本單元一起使用。特

23、殊功能單元：是一些專門用途的裝置。如模擬量io單元、高速計(jì)數(shù)單元、位置控制單元、通訊單元等。3、fx2n系列plc的外觀及其特征（1）外部端子部分外部端子包括plc電源端子(l、n、)，直流24v電源端子（24+、com）、輸入端子(x)、輸出端子(y)等。主要完成電源、輸入信號和輸出信號的連接。其中24+、com是機(jī)器為輸入回路提供的直流24v電源，為了減少接線，其正極在機(jī)器內(nèi)已經(jīng)與輸入回路連接，當(dāng)某輸入點(diǎn)需要加入輸入信號時(shí)，只需將com通過輸入設(shè)備接至對應(yīng)的輸入點(diǎn)，一旦com與對應(yīng)點(diǎn)接通，該點(diǎn)就為“on”，此時(shí)對應(yīng)輸入指示就點(diǎn)亮。（2）指示部分指示部分包括各i/o點(diǎn)的狀態(tài)指示、plc電源(

24、power)指示、plc運(yùn)行(run)指示、用戶程序存儲(chǔ)器后備電池(batt)狀態(tài)指示及程序出錯(cuò)(prog-e)、cpu出錯(cuò)(cpu-e)指示等，用于反映i/o點(diǎn)及plc機(jī)器的狀態(tài)。（3）接口部分接口部分主要包括編程器、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊模塊及存儲(chǔ)卡盒等外部設(shè)備的接口，其作用是完成基本單元同上述外部設(shè)備的連接。在編程器接口旁邊，還設(shè)置了一個(gè)plc運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換開關(guān)swl，它有run和stop兩個(gè)運(yùn)行模式，run模式能使plc處于運(yùn)行狀態(tài)(run指示燈亮)，stop模式能使plc處于停止?fàn)顟B(tài)(run指示燈滅)，此時(shí)，plc可進(jìn)行用戶程序的錄入、編輯和修改。圖3-5 plc接口分布圖安裝孔4個(gè)

25、；電源、輔助電源、輸入信號用的可裝卸式端子；輸入指示燈；輸出動(dòng)作指示燈；輸出用的可裝卸式端子；外圍設(shè)備接線插座、蓋板：面板蓋；din導(dǎo)軌裝卸用卡子；io端子標(biāo)記；動(dòng)作指示燈，power；電源指示燈，run；運(yùn)行指示燈，batt.v；電池電壓下降指示燈，prog-e；指示燈閃爍時(shí)表示程序出錯(cuò)，cpu-e；指示燈亮?xí)r表示cpu出錯(cuò)；11.擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊單元、特殊模塊的接線插座蓋板；12.鋰電池；13.鋰電池連接插座；14.另選存儲(chǔ)器濾波器安裝插座；15.功能擴(kuò)展板安裝插座；16.內(nèi)置runstop開關(guān)；17.編程設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元接線插座。4、plc的安裝、接線plc的安裝固定常有兩種方

26、式，一是直接利用機(jī)箱上的安裝孔，用螺釘將機(jī)箱固定在控制柜的背板或面板上。其二是利用din導(dǎo)板安裝。1 電源接線及端子排列。2 plc基本單元的供電通常有兩種情況，一是直接使用工頻交流電，通過交流輸入端子連接，對電壓的要求比較寬松，100250v均可使用。二是采用外部直流開關(guān)電源供電，一般配有直流24v輸入端子。采用交流供電的plc機(jī)內(nèi)自帶直流24v內(nèi)部電源，為輸入器件及擴(kuò)展單元供電。fx系列plc大多為ac電源，dc輸入型式。圖3-6 fx2n系列plc的接線端子排列示例（fx2n-32mr）圖3-6 ac電源、dc輸入型機(jī)電源的配線3 輸入口器件的接入plc的輸入口連接輸入信號，器件主要有開

27、關(guān)、按鈕及各種傳感器，這些都是觸點(diǎn)類型的器件。在接入plc時(shí)每個(gè)觸點(diǎn)的兩個(gè)接頭分別連接一個(gè)輸入點(diǎn)及輸入公共端。圖3-7 輸入器件的接線圖輸出口器件的接入plc的輸出口上連接的器件主要是繼電器、接觸器、電磁閥的線圈。這些器件均采用plc機(jī)外的專用電源供電，plc內(nèi)部不過是提供一組開關(guān)接點(diǎn)。接入時(shí)線圈的一端接輸出點(diǎn)螺釘，一端經(jīng)電源接輸出公共端。圖5-2中下部為輸出端子，由于輸出口連接線圈種類多，所需的電源種類及電壓不同，輸出口公共端常分為許多組，而且組間是隔離的。plc輸出口的電流定額一般為2a，大電流的執(zhí)行器件須配裝中間繼電器。4 通訊線的連接plc一般設(shè)有專用的通訊口，通常為rs485口或rs

28、422口，fx2n型plc為rs422口。與通訊口的接線常采用專用的接插件連接。圖3-8 輸出器件的接線3.5 plc外圍電路設(shè)計(jì)plc在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)處理所有的信號以及完成各個(gè)動(dòng)作。由于注塑機(jī)是屬于長時(shí)間工作的機(jī)械，為了避免各個(gè)電磁閥的頻繁動(dòng)作對plc的沖擊，我們采用間接的控制方式。即用plc來控制小型繼電器，由小型繼電器來直接控制電磁閥。這樣既保護(hù)了plc又可以順利的完成各個(gè)動(dòng)作。有效的延長了plc的使用壽命。由于在注塑機(jī)中行程開關(guān)較多，plc的輸入口被行程開關(guān)占用的較多。為了降低改造成本，我們采用擴(kuò)展模塊來增加plc的輸入口，在保護(hù)好各個(gè)部件的前提下完成各個(gè)動(dòng)作。plc的輸入輸出口分配如下表

29、3-1，plc的外部接線圖如下圖3-9。圖3-9低壓電氣原理圖可編程控制器外部i/o分配表3-1外設(shè)作用外設(shè)名稱輸入信號外設(shè)作用外設(shè)名稱輸出信號啟動(dòng)按鈕sb1x0電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)km1y0停止按鈕sb2x1開模電磁閥km2y1開模按鈕sb3x2閉模電磁閥km3y2閉模按鈕sb4x3注射電磁閥km4y3頂針動(dòng)作按鈕sb5x4保壓電磁閥km5y4注射座前進(jìn)按鈕sb6x5頂針前進(jìn)電磁閥km6y5注射座后退按鈕sb7x6頂針后退電磁閥km7y6注射按鈕sb8x7注射臺前進(jìn)電磁閥km8y7故障排除按鈕sb9x10注射臺后退電磁閥km9y10前安全門限位行程開關(guān)sq1x11慢速開模電磁閥km10y11后安全門限

30、位行程開關(guān)sq2x12慢速閉模電磁閥km11y12閉合模具限位行程開關(guān)sq3x13故障報(bào)警km12y13開啟模具限位行程開關(guān)sq4x14缺料報(bào)警km13y14頂針前進(jìn)限位行程開關(guān)sq5x15頂針后退限位行程開關(guān)sq6x16注射座前進(jìn)限位行程開關(guān)sq7x17注射座后退限位行程開關(guān)sq8x20慢速范圍行程開關(guān)sq9x21點(diǎn)動(dòng)模式選擇x22手動(dòng)模式選擇x23半自動(dòng)模式選擇x24全自動(dòng)模式選擇x25光電傳感器x26缺料檢測x27四系統(tǒng)開發(fā)4.1 plc工作原理plc的特點(diǎn)：1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維

31、護(hù)方便，容易改造 5）體積小，重量輕，能耗低plc是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在plc運(yùn)行時(shí)，cpu根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。plc在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸

32、入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。plc在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。4.2 plc編程語言國際電工委員會(huì)（iec）1994年5月公布的iec1131-3（可編程控制器語言標(biāo)準(zhǔn)）詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種編程語言：功能表圖（sequential function chart）、梯形圖（ladde

33、r diagram）、功能塊圖（function black diagram）、指令表（instruction list）、結(jié)構(gòu)文本（structured text）。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為plc的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。梯形圖編程中，用到以下四個(gè)基本概念：1）軟繼電器plc梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)

34、部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器），每一軟繼電器與plc存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“on”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“off”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。2）能流如圖4-1所示觸點(diǎn)1、2接通時(shí)，有一個(gè)假想的“概念電流”或“能流”(power flow)從左向右流動(dòng)，這一方向與執(zhí)行用戶程序時(shí)的邏輯運(yùn)算的順序是一致的。能流

35、只能從左向右流動(dòng)。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。圖4-1a中可能有兩個(gè)方向的能流流過觸點(diǎn)5（經(jīng)過觸點(diǎn)1、5、4或經(jīng)過觸點(diǎn)3、5、2），這不符合能流只能從左向右流動(dòng)的原則，因此應(yīng)改為如圖5-1b所示的梯形圖。 圖4-1 梯形圖a）錯(cuò)誤的梯形圖 b）正確的梯形圖3）母線梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(bus bar)，。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線（左母線和右母線）之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫出。4）梯形圖的邏輯解算根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的

36、編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。4.3 注塑機(jī)plc程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的程序開發(fā)主要是plc的程序開發(fā)，我們采用的是根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和控制目標(biāo)，在計(jì)算機(jī)上先編輯好plc軟件，然后傳給plc的方法，所用軟件是三菱swopc-fxgp/win-c編程軟件。這是整個(gè)注塑機(jī)系統(tǒng)軟件開發(fā)的重點(diǎn)，系統(tǒng)的重要功能實(shí)現(xiàn)和順序控制都依靠它，它的開發(fā)好壞直接影響對了整個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量好壞和功能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)在第二章介紹的注塑機(jī)成型的工作

37、原理，并逐步將各個(gè)工作過程細(xì)化。例如在開模是應(yīng)經(jīng)歷三個(gè)過程：慢速開模、快速開模、開模慢速終止。開模慢速是在注塑機(jī)保壓、冷卻完畢后將模具打開，這時(shí)要求模具輕輕的、慢慢的打開。這是因?yàn)橹破穭倓偝尚?，制品溫度高于常溫?？焖匍_模不利于成型后的制品冷卻。同樣在閉合模具的時(shí)候也是有相應(yīng)的要求的，其限定如圖4.2所示。圖4.2 注塑機(jī)開、閉模速度限定注塑機(jī)在全自動(dòng)的狀態(tài)下的工作流程如下圖4.2.說明：以上流程圖是在注射臺移動(dòng)到最前面的位置后，模具在距離注射臺最遠(yuǎn)處的前提下完成的全自動(dòng)加工流程。根據(jù)流程圖，我門可以將注塑機(jī)加工工件的流程作如下認(rèn)識：當(dāng)我們按下啟動(dòng)按鈕x0后，注塑機(jī)進(jìn)入模式選擇狀態(tài)下。在模式選擇

38、狀態(tài)下，根據(jù)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)sa的選擇情況進(jìn)入全自動(dòng)加工狀態(tài)。為了保護(hù)操作人員的安全，我們在下一步要求關(guān)閉前后安全門。當(dāng)注塑機(jī)得到了前后安全門限位行程開關(guān)的關(guān)閉信號sq1、sq2后，注塑機(jī)進(jìn)入關(guān)閉模具狀態(tài)。在模具與注射臺距離較遠(yuǎn)時(shí)，為了節(jié)省時(shí)間，我們要求模具能快速的移動(dòng)，在距離較近時(shí)我們要求模具能慢慢的停止，以免由于慣性模具會(huì)對注射臺產(chǎn)生沖擊。所以再次我們設(shè)置了快速移動(dòng)的電磁閥yv2和限位行程開關(guān)sq9,在慢速停止時(shí)我們要求yv2和yv12共同作用。如圖4-2(b)。保壓、延時(shí)冷卻、頂針動(dòng)作較為簡單，在此我們不做介紹。在開模時(shí)我們要求模具能按照慢速快速慢速的狀態(tài)變化。所以在此狀態(tài)下我們設(shè)置了兩個(gè)限

39、位開關(guān)sq9和sq10。在注射臺與sq9之間，我們要求模具慢速移動(dòng)，在sq9和sq10之間我們要求模具快速移動(dòng)，在sq10之停止?fàn)顟B(tài)我們要求模具能慢慢停止。同樣我們設(shè)置快速移動(dòng)電磁閥yv1。慢速移動(dòng)我們?nèi)匀灰髖v1和yv11共同作用。報(bào)警狀況，根據(jù)現(xiàn)場有大的噪音以及其他情況，我們采用聲光同時(shí)報(bào)警。缺料報(bào)警在流程圖中并未畫出。當(dāng)產(chǎn)品數(shù)量達(dá)到我們的要求時(shí)，在料斗中的物料余量將很少。所以考慮到這種情況，我們僅僅采用光報(bào)警的形式。在一次流程完成之后我們要求注塑機(jī)，返回到模式選擇狀態(tài)。如果模式?jīng)]有改變，則繼續(xù)按上一次的流程繼續(xù)運(yùn)行。如果狀態(tài)發(fā)生改變，則按改變后的模式運(yùn)行。根據(jù)半自動(dòng)操作模式的要求，在自動(dòng)完成了各個(gè)工作后，需要開安全門，所以我們在最后增加一個(gè)開關(guān)門脈沖狀態(tài)。所以這樣就可以保證工件能被機(jī)器頂出或者工人取出。點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)是由按鈕直接控制繼電器，由繼電器控制相應(yīng)的電磁閥。五 現(xiàn)場調(diào)試前期準(zhǔn)備工作完成后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試過程了。現(xiàn)場調(diào)試主要是根據(jù)特定