注塑機PLC程序設(shè)計說明書

1、齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文）機床電器與可編程控制技術(shù) 課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：注塑機PLC程序 設(shè) 計 者：呂東洋 指導(dǎo)教師：吳志東齊齊哈爾大學(xué)機電工程學(xué)院機械電子工程專業(yè) 機電131班 2016年6月14日機床電器與可編程控制技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書適用專業(yè)：機械電子工程設(shè)計題目：注塑機PLC程序一、設(shè)計前提：掌握本課程所學(xué)知識二、設(shè)計內(nèi)容：1.零件圖2 張2.課程設(shè)計說明書 份三、課程設(shè)計工作計劃第17周，周一、二：繪制零件圖第17周，周三、四、五：撰寫課程設(shè)計說明書草稿第18周，周一、二：修訂并完善課程設(shè)計說明書第18周，周三、四：制定最終版本第18周，周五：進行課程設(shè)計總結(jié)四、相關(guān)教材及參考

2、書目：1機床電器與可編程控制技術(shù)李西兵、郭強主編，電子工業(yè)出版社；2PLC原理及應(yīng)用李長久主編，機械工業(yè)出版社；3機床電氣控制技術(shù)，齊占慶主編，機械工業(yè)出版社；4.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用，常文平編著，西安電子科技大學(xué)出版社摘 要注塑機是注塑成型的主設(shè)備，注塑機的技術(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)備的進一步完善和發(fā)展必將推動注塑成型技術(shù)的進步，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

3、和便于維修方向發(fā)展。近年來，中小型注塑機的技術(shù)發(fā)展非常迅速，就工藝參數(shù)而言，塑化能力、注射壓力等都有大提高。關(guān)鍵詞：注塑機;液壓;塑化AbstractInjection molding machine is the main equipment of the injection molding machine, the technical parameters and performance of the injection molding machine and plastic properties and injection molding process has a close rela

4、tionship. The further improvement and development of injection molding equipment will promote the progress of injection molding technology, and create conditions for the development and application of injection products. In the development of large-scale injection molding technology, the mold closin

5、g system adopts full hydraulic or hydraulic - mechanical type, that is, crankshaft connecting rod type, both in the market have competitive ability. But no matter what form of note, the direction of its development must be low energy consumption, low noise, easy to control the clamping force, stable

6、 operation, safe and reliable and easy to maintain the direction of development. In recent years, the development of small and medium-sized injection molding machine technology is very rapid, on the technical parameters, the plastic capacity, injection pressure and so on have greatly improved.Keywor

7、d：Injection molding machine； Hydraulic；Plasticizing目 錄摘 要IAbstractII第一章 設(shè)計要求、任務(wù)及原理11.1設(shè)計要求11.2設(shè)計任務(wù)11.3設(shè)計原理1第二章 硬件設(shè)計32.1 注塑機的機械結(jié)構(gòu)32.2元器件的選型和I/O口分配表32.3 硬件接線圖62.4 控制電路7第三章 軟件設(shè)計83.1 軟件設(shè)計原理83.2 各功能梯形圖10參考文獻13附錄A PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖14附錄B PLC控制系統(tǒng)程序清單18第一章 設(shè)計要求、任務(wù)及原理1.1設(shè)計要求（1）控制注射機的啟、閉模、射臺前進、注射、保壓延時、預(yù)塑、射臺后退、開模、頂針

8、前進、頂針后退等過程控制。（2）自動循環(huán)工作方式；（3）有必要的連鎖保護。1.2設(shè)計任務(wù)（1）繪制機床工作流程框圖或順序功能圖；（2）繪制PLC的硬件接線圖；（3）相關(guān)元器件的計算與選型，制定元器件明細(xì)表；（4）編寫全程序梯形圖或指令表，并通過調(diào)試；（5）編寫設(shè)計說明書。1.3設(shè)計原理 塑料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，進行下一個循環(huán)。 1）鎖合模：模扳快速接近

9、定模扳（包括慢-快-慢速），且確認(rèn)無異物存在下，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，將范本鎖合（保持油缸內(nèi)壓力）。 2）射臺前移到位：射臺前進到指定位置（噴嘴與 模具緊貼）。 3）塑料注塑：可設(shè)定螺桿以多段速度，壓力和行程，將料筒前端的溶料注入模腔。 4）冷卻和保壓：按設(shè)定多種壓力和時間段，保持料筒的壓力，同時模腔冷卻成型。 5）冷卻和預(yù)塑：模腔內(nèi)制品繼續(xù)冷卻，同時液力馬達驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料粒子前推，螺桿在設(shè)定的背壓控制下后退，當(dāng)螺桿后退到預(yù)定位置，螺桿停止旋轉(zhuǎn)，注射油缸按設(shè)定松退，預(yù)料結(jié)束。 6）射臺后退：預(yù)塑結(jié)束后，射臺后退到指定位置。 7）開模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速） 8）頂出：頂針頂出制品。 注

10、射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實現(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，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的關(guān)鍵部件。第二章 硬件設(shè)計 2.1 注塑機的機械結(jié)構(gòu)注塑機示意圖如下：圖2-1 注塑機的結(jié)構(gòu)示意圖2.2元器件的選型和I/O口分配表輸入設(shè)備用以產(chǎn)生輸入控制信號（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，按鈕開關(guān)16個，接近開關(guān)9個。輸出設(shè)備由PLC的輸出信號驅(qū)動的執(zhí)行元件，如繼電器、接觸器

11、、電磁閥、指示燈等。該系統(tǒng)中有中間繼電器22個，接觸器1個，本系統(tǒng)中實際需要輸入點25點，輸出點23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：型 號輸 入點 數(shù)輸 出點 數(shù)擴展模塊可用點數(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-

12、64MT32324864FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT40404864圖2-2 FX2N 系列基本單元基本單元：FX2N-64MR（輸入點32點，輸出點32點）在確定了控制對象的控制任務(wù)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(shè)備I/O地址盡可能連續(xù)；（2） 相鄰設(shè)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，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

13、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。 序號名稱元件符號備注輸入X0啟動電機SB1啟動按鈕X1關(guān)閉電機SB2停止按鈕X2復(fù)位開關(guān)SB3X3手動模式SB4手動選擇開關(guān)X4自動模式SB5自動選擇開關(guān)X20半自動模式SB20半自動選擇開關(guān)X5手動合模啟動SB6X6快速移動模板SB7X7慢速合模SB10X10手動射臺前進SB11X11手動注塑SB12X12手動倒縮SB13X13手動射臺后移SB14X14手動開模SB15X15手動頂針前進SB16X16手動頂針復(fù)位SB17X22合膜快速接近開關(guān)SQ1接近開關(guān)X23合模慢速接近開關(guān)SQ2X24合模完成接近開關(guān)SQ3

14、X25射臺前進接近開關(guān)SQ4X26預(yù)塑完接近開關(guān)SQ5X27倒縮接近開關(guān)SQ6X30射臺后退接近開關(guān)SQ7X31頂針前進接近開關(guān)SQ8X32頂針后退接近開關(guān)SQ9輸出Y0慢速合模階段KA3，KA20中間繼電器Y1快速合模階段KA4，KA21中間繼電器Y2慢速合模階段KA5，KA22中間繼電器Y3射臺前進KA6，KA23中間繼電器Y4注塑KA7，KA24中間繼電器Y5預(yù)塑KA10，KA25中間繼電器Y6倒縮KA11，KA26中間繼電器Y7射臺后退KA12，KA27中間繼電器Y10開模KA13，KA30中間繼電器Y11頂針前進KA14，KA31中間繼電器Y12頂針后退KA15，KA32中間繼電器Y

15、15油泵KM102接觸器圖2-3 PLC I/O口分布2.3 硬件接線圖2.4 控制電路第三章 軟件設(shè)計3.1 軟件設(shè)計原理 設(shè)計流程圖 我們設(shè)計的注塑機有三種工作方式，分別是自動，半自動，手動。分別由開關(guān)X4，X20，X3控制。 當(dāng)按下X3是進入手動模式，X5按下時驅(qū)動合模，當(dāng)X6接通時開始快速合模，X7被觸發(fā)開始第三階段的慢速合模。當(dāng)合模到位X10接通時射臺開始前進，當(dāng)射臺到位按下X11開始注塑，當(dāng)注塑時間到，由T2保壓延時，當(dāng)時間到，開始預(yù)塑，當(dāng)預(yù)塑完成按下X12，開始倒縮，當(dāng)按下X13時，射臺開始后退，后退完成按下X14，開始開模，開模完成按下X15，頂針前進推出成品，按下X16頂針，

16、按下X17復(fù)位到最初回退這樣就完成了一個工作循環(huán)。 在自動與半自動控制中個工作過程都相差不多，就是各按鈕變成了限位開關(guān)，好連續(xù)動作這里就不累述了。3.2 各功能梯形圖見附錄A PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖M1為活動步時，若按下X003按鈕，則M100變?yōu)镺N，而M1立即變?yōu)镺FF，則系統(tǒng)為手動方式控制若按下X004按鈕，則M101變?yōu)镺N，而M1立即變?yōu)镺FF，則系統(tǒng)為自動方式控制若按下X003按鈕，則下降沿觸發(fā)，則M100變?yōu)镺N，而M1立即變?yōu)镺FF，則系統(tǒng)為半自動方式控制若為手動方式控制，M100為活動步時，按下X005按鈕，M3變?yōu)镺N，此時線圈Y000得電，系統(tǒng)驅(qū)動合模M3為活動步時，按

17、下X006按鈕，M4變?yōu)镺N，而M3立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y001得電，系統(tǒng)快速合模M4為活動步時，按下X007按鈕，M5變?yōu)镺N，而M4立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y002得電，系統(tǒng)慢速合模M5為活動步時，按下X010按鈕，M6變?yōu)镺N，而M5立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y003得電，系統(tǒng)射臺前進M6為活動步時，按下X011按鈕，M7變?yōu)镺N，而M6立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y004得電，定時器T1啟動，系統(tǒng)開始注塑并延時5sM7為活動步時，當(dāng)T1定時器工作5s后，T1接通，M10變?yōu)镺N，M7為OFF，此時計時器T2啟功，系統(tǒng)保壓延時5sM10為活動步時，當(dāng)T2定時器工作5s后，T2接通，M11變

18、為ON，而M10立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y005得電，系統(tǒng)開始注塑M11為活動步時，按下X012按鈕，M12變?yōu)镺N，而M11立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y006得電，系統(tǒng)開始倒縮M12為活動步時，按下X013按鈕，M13變?yōu)镺N，而M12立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y007得電，系統(tǒng)射臺后退M13為活動步時，按下X014按鈕，M14變?yōu)镺N，而M13立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y010得電，系統(tǒng)開模M14為活動步時，按下X015按鈕，M15變?yōu)镺N，而M14立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y011得電，系統(tǒng)頂出成品M15為活動步時，按下X016按鈕，M16變?yōu)镺N，而M15立即變?yōu)镺FF，此時線圈Y012得電，

19、系統(tǒng)頂針后退M16為活動步時，若按下X017按鈕，則M16變?yōu)镺FF，系統(tǒng)回到最開始，若不按下，則等待。半自動和自動和手動類似，只是按鈕全是限位開關(guān)。不再贅述 總結(jié)注塑機是一典型的順序動作裝置，由PLC對其實現(xiàn)控制是比較合適的。注塑機用于熱塑料的成形加工，注塑機借助8個電磁閥YV1YV8完成閉模、射臺前進、注射、保壓、預(yù)塑、射臺后退、開模、頂針前進、頂針后退和復(fù)位等工序，其中注射和保壓工序需要延時一定的時間，如要求。此設(shè)計每個工序并不是對應(yīng)一個輸出，在設(shè)計過程中很有可能會出現(xiàn)輸出并聯(lián)的錯誤，所以在設(shè)計中有用到幾個輔助繼電器，來幫助實現(xiàn)此功能；而且在此次設(shè)計中有延時的工序，所以要用到時間繼電器來

20、實現(xiàn)；根據(jù)注塑機的功能可以看出，注塑機運行中的各部分工序需要按順序來實行，不可以“越級”，也就是說在設(shè)計程序時應(yīng)特別注意各工序之間的制約性，即程序中各條指令之間的限制設(shè)置；在此設(shè)計要求中還包括了可循環(huán)，即注塑機可隨時開始工作，此功能由指示燈來表明，所以停止按鈕和有關(guān)的指示燈之間關(guān)系也要注意。本次設(shè)計目的為：用PLC實現(xiàn)對注塑機的控制，完成閉模、射臺前進、注射、保壓、預(yù)塑、射臺后退、開模、頂針前進、頂針后退和復(fù)位等工序。并按要求實現(xiàn)所有功能。本次設(shè)計結(jié)果，符合設(shè)計目的和設(shè)計要求，實現(xiàn)了閉模時電磁閥YV1、YV3得電，射臺前進時電磁閥YV8得電，注射時電磁閥YV7得電、保壓時電磁閥YV7、YV8得

21、電，預(yù)塑時電磁閥YV1、YV7得電，射臺后退時電磁閥YV6得電，開模時電磁閥YV2、YV4得電、頂針前進時電磁閥YV3、頂針后退時電磁閥YV4、YV5得電和復(fù)位等工序，并且設(shè)計了此程序的梯形圖，電氣接口電路等，可以說設(shè)計基本完整。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(xué)出版社,2005.82 李忠文.注塑機電路維修M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001.63 曹菁等.基于PLC和觸摸屏的注塑機控制系統(tǒng)研究J.測試與控制,2007.11,20（6）:1841904 鐘漢如.注塑機控制系統(tǒng)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.125 陳立定等.電氣控制與可編程序控制器的原理及應(yīng)用M.北京

22、：機械工業(yè)出版社,2004.66 郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.南京：東南大學(xué)出版社,2003.67 陳山林.基于PLC特殊功能模塊的溫度控制系統(tǒng)J.儀器儀表學(xué)報，2004.8：9039058 A. Mader, Ed Brinksma. Design of a PLC control program for a batch plant VHS case study 1J. European Journal of Control.-2001.7(4)9 時永剛等.軟PLC在全電動注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用J.測控自動化,2006,22（10）:182210 陳雅等.注胚機自動控制

23、系統(tǒng)的設(shè)計J.廣東自動化與信息工程,2004,（3）:252711 張運剛等.從入門到精通觸摸屏技術(shù)與應(yīng)用M.北京：人民郵電出版社,2007.112 黃賢武等.傳感器原理與應(yīng)用M.北京：高等教育出版社,2004.313 孫傳友等.測控電路及裝置M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002.514 李忠文.注塑機電路維修M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001.615 倪衛(wèi)濤.基于PLC控制的注塑機自動調(diào)模的實現(xiàn)J.機電工程,2006,23 (10):556216 張松華等.基于PLC的注塑機控制系統(tǒng)的設(shè)計J.儀器儀表用戶,2004,（6）:1516.17 Hiro Yamasaki. The futu

24、re of sensor interface electronicsJ.Sensors and actuators A，1996，56：129133附錄A PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖 附錄B PLC控制系統(tǒng)程序清單200 LD M8002 1 OR X00002 0R X0173 ORB 4 SET M05 LD M07 AND X001 8 SET M19 RST M010 RST T111 RST T212 RST T3 13 RST T415 LD M116 ANI X00117 MPS 18 AND X00319 SET M10020 RST M121 MRD 22 LD X00423

25、ORP X02024 ANB 25 SET M10126 RST M127 MRP 28 AND X02129 SET M10330 RET M131 MPP 332 SET M10233 LD M10034 MPS 35 AND X3336 OUT M4137 MRD 38 AND X3439 OUT M3440 MPR 41 AND X3542 OUT M3543 MPR 44 AND X3645 OUT M3646 MPR 47 AND X3748 OUT M3749 MPR 50 AND X4051 OUT M4152 MPR53 AND X00554 SET M355 MRD 56

26、AND M357 AND X00658 SET M459 RST M360 MRD 61 AND M462 AND X00763 SET M564 RST M465 MRD 66 AND M567 AND X01068 SET M669 RST M570 MRD 71 AND M672 AND X01173 SET M774 RST M675 MRD 76 AND M778 AND T179 SET M1080 RST M781 MRD 82 AND M1082 AND T283 SET M1184 RST M1085 MRD 86 AND M1187 AND X01288 SET M1289

27、 RST M1190 MRD 91 AND M1292 AND X01393 SET M1394 RST M1295 MRD 96 AND M1397 AND X01498 SET M1499 RST M13100 NRD 101 AND M14102 AND X015103 SET M15104 RST M14105 MRD 106 AND M15107 AND X016108 SET M16109 RST M15110 MPP 111 AND M16112 AND X017113 RST M16114 RST M100115 LD M101116 MPS 117 ANI X002118 S

28、ET M20119 RST M33120 MRD 121 AND M20122 AND X022123 MPS 124 ANI X002125 SET M21126 MPP 127 RST M20128 MRD 129 AND M21130 AND MO23131 ANI M002132 SET M22133 MPP 134 RST M21135 MRD 136 AND M22137 AND M024138 MPS 139 ANI X002140 SET M23141 MPP 142 RST M22143 MRD 144 AND M23145 AND X026146 MPS 147 ANI X002148 SET M24149 MPP 150 RST M23151 MRD 152 AND M24153 AND T3154 MPS 155 ANI X002156 SET M25 157 MPP 158 RST M24159 MRD 160 AND M25161 AND T4162 MPS 163 ANI X002164 SET M26165