畢業(yè)設計（論文）基于PLC的注塑機系統(tǒng)改造設計

1、一 緒 論隨著經濟全球化的蔓延，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)在很多的領域得到了廣泛的應用，實現了歷史性的飛躍。注塑機是塑料成型的主要設備，注塑機的技術參數和性能與塑料性質和注塑成型的工藝有著十分密切的關系。注塑成型設備的進一步完善和發(fā)展必將推動整個注塑技術的進步，為注塑制品的開發(fā)和應用創(chuàng)造良好的條件。由于近期的全球化的經濟震蕩和國家勞動法的逐步完善，在節(jié)能、環(huán)保的環(huán)境下注塑機行業(yè)必須向著低能耗、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方向發(fā)展才能獲得更大的經濟效益。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，在注塑機的系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。注塑成型工藝對各種塑料的加工具有良好的適應性，生產能力較高，并易于實現自動化。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、維修量大、設備工作效率低。老式或廢棄的注塑機長期擱置不用造成了嚴重的資源浪費。利用plc對老式注塑機進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。文章通過對注塑機結構的分析介紹，找出注塑機中易出現故障和能耗較高的部分，并進行分析。同時文章對plc的編程方法以及使用的方法進行簡單介紹。設計出一個完整的由plc控制的注塑機系統(tǒng)，實現低能耗、低噪音、鎖模力容

3、易控制、運行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修的目標！二 注塑機工作原理及工藝要求用plc以及常用低壓電器組成的自動控制系統(tǒng)，來完成注塑機的注塑生產工件的整個過程，并使系統(tǒng)達到工藝要求的性能指標。電控系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)相結合，對注塑機的工藝程序進行精確而穩(wěn)定的控制，能實現長時間工作。2.1注塑機系統(tǒng)的基本組成和基本的工作原理1、注塑機成型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，經固化定型后取得制品的工藝過程。 注射成型是一個循環(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

4、行下一個循環(huán)。 2、注塑機的結構 注塑機根據塑化方式分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機，按機器的傳動方式又可分為液壓式、機械式和液壓機械（連桿）式，按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機。 （1）臥式注塑機：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。其特點是：機身矮，易于操作和維修；機器重心低，安裝較平穩(wěn)；制品頂出后可利用重力作用自動落下，易于實現全自動操作。目前，市場上的注塑機多采用此種型式。 （2）立式注塑機：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、勻地進行塑化。但制品頂出后不易自動落下，必須用手取下，不易實現自動操作。立式注塑機宜用于小型注塑機，一般是在60克以下的注塑機采用較多，大、中型機不宜采用。 （3）角式注塑機：其注射方向和模具分界面在同一個面上，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小，但放入模具內的嵌件容易傾斜落下。這種型式的注塑機宜用于小機。 （4）多模轉盤式注塑機：它是一種多工位操作的特殊注塑機，其特點是合模裝置采用了轉盤式結構，模具圍繞轉軸轉動。這種型式的注塑機充分發(fā)揮了注射裝置的塑化能力，可以縮短生產周期，提高機器的生產能力，因而特別適合于冷卻定型時間長或因安放嵌件而需要較多輔助

6、時間的大批量制品的生產。但因合模系統(tǒng)龐大、復雜，合模裝置的合模力往往較小，故這種注塑機在塑膠鞋底等制品生產中應用較多。 一般注塑機包括注射裝置、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。塑化是實現和保證成型制品質量的前提，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，由于注射壓力很高，相應地在模腔中產生很高的壓力（模腔內的平均壓力一般在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的關鍵部件。 2.2注塑機的操作 合模預塑倒縮噴嘴前進注射保壓噴嘴后退冷卻開模頂出開門取工件關門合模。 注塑機操作項目：注塑機操

7、作項目包括控制鍵盤操作、電器控制柜操作和液壓系統(tǒng)操作三個方面。分別進行注射過程動作、加料動作、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節(jié)等。 預塑動作選擇 根據預塑加料前后注座是否后退，即噴嘴是否離開模具，注塑機一般設有三種選擇。 （1）固定加料：預塑前和預塑后噴嘴都始終貼進模具，注座也不移動（本文研究的為此種類型 ）。（2）前加料：噴嘴頂著模具進行預塑加料，預塑完畢，注座后退，噴嘴離開模具。選擇這種方式的目的是：預塑時利用模具注射孔抵住噴嘴，避免熔料在背壓較高時從噴嘴流出，預塑后可以避免噴嘴和模具長時間接觸而產生熱量傳遞，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塑，預塑完注座前進。該動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間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在噴嘴孔內的凝固。 注射結束、冷卻計時器計時完畢后，預塑動作開始。螺桿旋轉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，熔融塑料積存在機筒的前端，將螺桿向后迫退。當螺桿退到預定的位置時（此位置由行程開關確定，控制螺桿后退的距離，實現定量加料），預塑停止，螺桿停止轉動。緊接著是倒縮動作，倒縮即螺桿做微量的軸向后退，此動作可使聚集在噴嘴處的熔料的壓力得以解除，克服由于機筒內外壓力的不平衡而引起的“流涎”現象。若不

9、需要倒縮，則應把倒縮停止，開關調到適當位置，讓預塑停止。開關被壓上的同一時刻，倒縮停止開關也被壓上。當螺桿做倒縮動作后退到壓上停止開關時，倒縮停止。接著注座開始后退。當注座后退至壓上停止開關時，注座停止后退。若采用固定加料方式，則應注意調整好行程開關的位置。 一般生產多采用固定加料方式以節(jié)省注座進退操作時間，加快生產周期。2.3注塑機各系統(tǒng)簡介注塑機通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳達動系統(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)是注塑機最主要的組成部分之一，一般有柱塞式、螺桿式、螺桿預塑柱塞注射式3種主要形式。目前應用最廣泛的是螺桿式。

10、其作用是，在注塑料機的一個循環(huán)中，能在規(guī)定的時間內將一定數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)由塑化裝置和動力傳遞裝置組成。螺桿式注塑機塑化裝置主要由加料裝置、料筒、螺桿、射咀部分組成。動力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動油缸以及螺桿驅動裝置（熔膠馬達）。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，在模具閉合后，供給予模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進入模腔產生的模腔壓力，防止模具開縫，造成制品的不良現狀。 合模系統(tǒng)的組成：合模系統(tǒng)主要由合模裝置、調模機

11、構、頂出機構、前后固定模板、移動模板、合模油缸和安全保護機構組成。3、液壓系統(tǒng)液壓傳動系統(tǒng)的作用是實現注塑機按工藝過程所要求的各種動作提供動力，并滿足注塑機各部分所需壓力、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，其中油泵和電機是注塑機的動力來源。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，可實現注射機的工藝過程要求（壓力、溫度、速度、時間）和各種程序動作。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、半自動、全自動、調整。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

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，油溫過高會引起多種故障出現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，導致原料不能正常下料。6、潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)是注塑機的動模板、調模裝置、連桿機鉸等處有相對運動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潤滑，也可以是自動電動潤滑。7、安全保護與監(jiān)測系統(tǒng) 注塑機的安全裝置主要是用來保護人、機安全的裝置。主要由安全門、液壓閥、限位開關、光電檢測元件等組成，實現電氣機械液壓的聯鎖保護。監(jiān)測系統(tǒng)主要

13、對注塑機的油溫、料溫、系統(tǒng)超載，以及工藝和設備故障進行監(jiān)測，發(fā)現異常情況進行指示或報警。2.4系統(tǒng)框圖和工作模式圖2.1注塑機控制系統(tǒng)框圖注塑機系統(tǒng)工作模式一般注塑機既可手動操作，也可以半自動和全自動操作。 手動操作是在一個生產周期中，每一個動作都是由操作者撥動操作開關而實現的。一般在試機調模時才選用。 半自動操作時機器可以自動完成一個工作周期的動作，但每一個生產周期完畢后操作者必須拉開安全門，取下工件，再關上安全門，機器方可以繼續(xù)下一個周期的生產。 全自動操作時注塑機在完成一個工作周期的動作后，可自動進入下一個工作周期。在正常的連續(xù)工作過程中無須停機進行控制和調整。但須注意，如需要全自動工作

14、，則（1）中途不要打開安全門，否則全自動操作中斷；（2）要及時加料；（3）若選用電眼感應，應注意不要遮閉了電眼。 實際上，在全自動操作中通常也是需要中途臨時停機的，如給機器模具噴射脫模劑等。 正常生產時，一般選用半自動或全自動操作。操作開始時，應根據生產需要選擇操作方式（手動、半自動或全自動），并相應撥動手動、半自動或全自動開關。 半自動及全自動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、時間的長短、頂針的次數等等，不會因操作者調錯鍵鈕而使工作程序出現混亂。 當一個周期中各個動作未調整妥當之前，應先選擇手動操作，確認每個動作正常之后，再選擇半自動或全自動操作。2.

15、5主要元器件選型名稱數量型號轉換開關1lw18-16/4.5504.2光電傳感器1e3z-t61接觸器1cjx2-09變壓器1bkc-100va 聲光報警1ty4648 熱繼電器1jr36 窗體底端橋堆1dr-24v空氣開關3dz47-64按鈕7l39熔斷器 75sx22行程開關 10l19k電磁閥1024ei1二極管10p6ke500繼電器12hh52p2.6該系統(tǒng)的特點1. 結構緊湊，體積小，占地少，原注塑機電機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方式和繼電器電路圖相當接近,易學易用，深受工程技術人員歡迎。3. 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，

16、容易改造 。4. 體積小，重量輕，能耗低。三 控制系統(tǒng)分析與設計3.1主電路部分設計基于plc的注塑機控制系統(tǒng)設計有點動、手動、半自動和自動四種模式，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度和制定合理的計劃我們采用光電傳感器來對工件進行計數。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，即正向導通電阻為零，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正向導通，d2、d4反偏截止。在負載上產生一個極性為上正下負的輸出電壓。其電流通路可用圖3-2（b）中實線箭頭表示。圖3-3在v2的負半周，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正向導通。電流流過rl時產生的電壓極性仍是上正下負，與正半周時相同。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導電性，將四個二極管分為兩組，根據變壓器副邊電壓的極性分別導通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負載電阻的上端相連，負極性端與負載電阻的下端相連，使負載上始終可以得到一個單方向的脈動電壓。根據上述分析，可得橋式整流電路的工作波形如圖3-3。由圖可見，通過負載rl的電流il以及電壓vl的波形都是單方向的全波脈動波形。橋式整流電路的優(yōu)點是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時因電源變壓器在正、負半周內都有電流供給負載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導體整流電路中得到了頗為廣泛的應用。電路的缺點是二極管用得較多，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換原理控制電路通斷使輸出信號產生邏輯翻轉的一類電器稱為光電開關。與傳統(tǒng)的機械行程開關相比, 光電開關具有無觸點控制、無機械碰撞、能識別色標、響應速度快、控制精度高等特點。光電開關是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。光電開關在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。 圖3-4光電傳感器結構發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，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用該信號。 此外，光電開關的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。 三角反射板是結構牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。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數：fx2n系列plc的最大輸入輸出點數為256點。表示單元類型：m為基本單元，e為輸入輸出混合擴展單元與擴展模塊，ex為輸入專用擴展模塊，ey為輸出專用擴展模塊。表示輸出形式：r為繼電器輸出（有干接點，交流、直流負載兩用）；t為晶體管輸出（無干接點，直流負載用）；s為雙向晶閘管輸出（無干接點，交流負載用）。表示電源形式：d為dc24v電源，24v直流輸入；h為大電流輸出擴展模塊(1a1點)；v為立式端子排的擴展模塊；c為接插口輸入方式；f為輸入濾波時間常數為1ms的擴展模塊；l為ttl輸入擴展模塊；s為獨立端子(無公共端)擴展模塊；若無標記，則為ac電源，

22、24v直流輸入，橫式端子排，標準輸出(繼電器輸出為2a1點；晶體管輸出為0.5a1點；雙向晶閘管輸出為0.3a1點)。例如型號為fx2n-40mr-d的plc，屬于fx2n系列，是有40個io點的基本單元，繼電器輸出型，使用dc24v電源。2）fx2n系列plc的基本構成fx2n系列plc采用一體化箱體結構，其基本單元將所有的電路，含cpu、存儲器、輸入輸出接口及電源等都裝在一個模塊內，是一個完整的控制裝置。擴展單元：用于增加io點數的裝置，內部設有電源。擴展模塊：用于增加io點數及改變io比例，內部無電源，用電由基本單元或擴展單元供給。因擴展單元及擴展模塊無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、高速計數單元、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，其正極在機器內已經與輸入回路連接，當某輸入點需要加入輸入信號時，只需將com通過輸入設備接至對應的輸入點，一旦com與對應點接通，該點就為“on”，此時對應輸入指示就點亮。（2）指示部分指示部分包括各i/o點的狀態(tài)指示、plc電源(

24、power)指示、plc運行(run)指示、用戶程序存儲器后備電池(batt)狀態(tài)指示及程序出錯(prog-e)、cpu出錯(cpu-e)指示等，用于反映i/o點及plc機器的狀態(tài)。（3）接口部分接口部分主要包括編程器、擴展單元、擴展模塊、特殊模塊及存儲卡盒等外部設備的接口，其作用是完成基本單元同上述外部設備的連接。在編程器接口旁邊，還設置了一個plc運行模式轉換開關swl，它有run和stop兩個運行模式，run模式能使plc處于運行狀態(tài)(run指示燈亮)，stop模式能使plc處于停止狀態(tài)(run指示燈滅)，此時，plc可進行用戶程序的錄入、編輯和修改。圖3-5 plc接口分布圖安裝孔4個

25、；電源、輔助電源、輸入信號用的可裝卸式端子；輸入指示燈；輸出動作指示燈；輸出用的可裝卸式端子；外圍設備接線插座、蓋板：面板蓋；din導軌裝卸用卡子；io端子標記；動作指示燈，power；電源指示燈，run；運行指示燈，batt.v；電池電壓下降指示燈，prog-e；指示燈閃爍時表示程序出錯，cpu-e；指示燈亮時表示cpu出錯；11.擴展單元、擴展模塊、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.另選存儲器濾波器安裝插座；15.功能擴展板安裝插座；16.內置runstop開關；17.編程設備、數據存儲單元接線插座。4、plc的安裝、接線plc的安裝固定常有兩種方

26、式，一是直接利用機箱上的安裝孔，用螺釘將機箱固定在控制柜的背板或面板上。其二是利用din導板安裝。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電源供電，一般配有直流24v輸入端子。采用交流供電的plc機內自帶直流24v內部電源，為輸入器件及擴展單元供電。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、按鈕及各種傳感器，這些都是觸點類型的器件。在接入plc時每個觸點的兩個接頭分別連接一個輸入點及輸入公共端。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機外的專用電源供電，plc內部不過是提供一組開關接點。接入時線圈的一端接輸出點螺釘，一端經電源接輸出公共端。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外圍電路設計plc在系統(tǒng)中負責處理所有的信號以及完成各個動作。由于注塑機是屬于長時間工作的機械，為了避免各個電磁閥的頻繁動作對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。這樣既保護了plc又可以順利的完成各個動作。有效的延長了plc的使用壽命。由于在注塑機中行程開關較多，plc的輸入口被行程開關占用的較多。為了降低改造成本，我們采用擴展模塊來增加plc的輸入口，在保護好各個部件的前提下完成各個動作。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外設作用外設名稱輸入信號外設作用外設名稱輸出信號啟動按鈕sb1x0電動機啟動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頂針動作按鈕sb5x4保壓電磁閥km5y4注射座前進按鈕sb6x5頂針前進電磁閥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sq1x11慢速開模電磁閥km10y11后安全門限

30、位行程開關sq2x12慢速閉模電磁閥km11y12閉合模具限位行程開關sq3x13故障報警km12y13開啟模具限位行程開關sq4x14缺料報警km13y14頂針前進限位行程開關sq5x15頂針后退限位行程開關sq6x16注射座前進限位行程開關sq7x17注射座后退限位行程開關sq8x20慢速范圍行程開關sq9x21點動模式選擇x22手動模式選擇x23半自動模式選擇x24全自動模式選擇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：1）可靠性高，抗干擾能力強 2）配套齊全，功能完善，適用性強 3）易學易用，深受工程技術人員歡迎 4）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維

31、護方便，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)”的方式進行工作的。即在plc運行時，cpu根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，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的一個掃描周期必經輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。plc在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數據讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸

32、入。隨即關閉輸入端口，進入程序執(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，經相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當所有指令執(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，驅動相應輸出設備工作。4.2 plc編程語言國際電工委員會（iec）1994年5月公布的iec1131-3（可編程控制器語言標準）詳細地說明了句法、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）、結構文本（structured text）。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結構文本為文字語言，功能表圖是一種結構塊控制流程圖。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，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。梯形圖編程中，用到以下四個基本概念：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

34、部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與plc存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“on”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應軟繼電器的線圈和觸點的狀態(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1、2接通時，有一個假想的“概念電流”或“能流”(power flow)從左向右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時的邏輯運算的順序是一致的。能流

35、只能從左向右流動。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中可能有兩個方向的能流流過觸點5（經過觸點1、5、4或經過觸點3、5、2），這不符合能流只能從左向右流動的原則，因此應改為如圖5-1b所示的梯形圖。 圖4-1 梯形圖a）錯誤的梯形圖 b）正確的梯形圖3）母線梯形圖兩側的垂直公共線稱為母線(bus bar)，。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側母線（左母線和右母線）之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。4）梯形圖的邏輯解算根據梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的

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、從上到下的順序進行的。解算的結果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據輸入映像寄存器中的值，而不是根據解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。4.3 注塑機plc程序設計 本系統(tǒng)的程序開發(fā)主要是plc的程序開發(fā)，我們采用的是根據系統(tǒng)的控制流程和控制目標，在計算機上先編輯好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。這是整個注塑機系統(tǒng)軟件開發(fā)的重點，系統(tǒng)的重要功能實現和順序控制都依靠它，它的開發(fā)好壞直接影響對了整個控制系統(tǒng)的質量好壞和功能實現。根據在第二章介紹的注塑機成型的工作

37、原理，并逐步將各個工作過程細化。例如在開模是應經歷三個過程：慢速開模、快速開模、開模慢速終止。開模慢速是在注塑機保壓、冷卻完畢后將模具打開，這時要求模具輕輕的、慢慢的打開。這是因為制品剛剛成型，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候也是有相應的要求的，其限定如圖4.2所示。圖4.2 注塑機開、閉模速度限定注塑機在全自動的狀態(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到最前面的位置后，模具在距離注射臺最遠處的前提下完成的全自動加工流程。根據流程圖，我門可以將注塑機加工工件的流程作如下認識：當我們按下啟動按鈕x0后，注塑機進入模式選擇狀態(tài)下。在模式選擇

38、狀態(tài)下，根據萬能轉換開關sa的選擇情況進入全自動加工狀態(tài)。為了保護操作人員的安全，我們在下一步要求關閉前后安全門。當注塑機得到了前后安全門限位行程開關的關閉信號sq1、sq2后，注塑機進入關閉模具狀態(tài)。在模具與注射臺距離較遠時，為了節(jié)省時間，我們要求模具能快速的移動，在距離較近時我們要求模具能慢慢的停止，以免由于慣性模具會對注射臺產生沖擊。所以再次我們設置了快速移動的電磁閥yv2和限位行程開關sq9,在慢速停止時我們要求yv2和yv12共同作用。如圖4-2(b)。保壓、延時冷卻、頂針動作較為簡單，在此我們不做介紹。在開模時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)下我們設置了兩個限

39、位開關sq9和sq10。在注射臺與sq9之間，我們要求模具慢速移動，在sq9和sq10之間我們要求模具快速移動，在sq10之停止狀態(tài)我們要求模具能慢慢停止。同樣我們設置快速移動電磁閥yv1。慢速移動我們仍然要求yv1和yv11共同作用。報警狀況，根據現場有大的噪音以及其他情況，我們采用聲光同時報警。缺料報警在流程圖中并未畫出。當產品數量達到我們的要求時，在料斗中的物料余量將很少。所以考慮到這種情況，我們僅僅采用光報警的形式。在一次流程完成之后我們要求注塑機，返回到模式選擇狀態(tài)。如果模式沒有改變，則繼續(xù)按上一次的流程繼續(xù)運行。如果狀態(tài)發(fā)生改變，則按改變后的模式運行。根據半自動操作模式的要求，在自動完成了各個工作后，需要開安全門，所以我們在最后增加一個開關門脈沖狀態(tài)。所以這樣就可以保證工件能被機器頂出或者工人取出。點動狀態(tài)是由按鈕直接控制繼電器，由繼電器控制相應的電磁閥。五 現場調試前期準備工作完成后，就可以進行現場調試過程了?，F場調試主要是根據特定