注塑機的plc控制系統(tǒng)設計

1、安徽新華學院2013屆本科畢業(yè)論文（設計） 本科畢業(yè)論文（設計）（題目：注塑機的PLC控制系統(tǒng)設計） 姓 名： 劉寧 學 號： 0942056220 專 業(yè)： 自動化 院 系： 電子通信工程學院 指導老師： 朱小利 職稱學歷： 助教碩士 完成時間： 2013年5月 教務處制16安徽新華學院本科畢業(yè)論文（設計）獨創(chuàng)承諾書本人按照畢業(yè)論文（設計）進度計劃積極開展實驗（調(diào)查）研究活動，實事求是地做好實驗（調(diào)查）記錄，所呈交的畢業(yè)論文（設計）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中特別加以標注引用參考文獻資料外，論文（設計）中所有數(shù)據(jù)均為自己研究成果，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或

2、撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的工作已在論文中作了明確說明并表示謝意。畢業(yè)論文（設計）作者簽名： 日期： 基于PLC的注塑機控制系統(tǒng)設計摘 要 注塑機又名注塑成型機或注射機，它是將熱塑型材料或熱固型材料利用成型模具制造出各種形狀的塑料制品，它的種類有立式，臥式，全電式。注塑機能夠加熱塑料，對融化的塑料液體施加高壓，使其射出而充滿整個模具型腔。本論文首先分析注塑機的機件結(jié)構(gòu)和控制要求，及工作原理。確定了注塑機控制系統(tǒng)的設計方案及思路，確定了PLC所有輸入和輸出接口的屬性，并將所有的開關(guān)進行了分類和編號，從而確定了I/O的數(shù)量，根據(jù)這些進而確定了PLC的類型。根據(jù)注塑機的各個動作

3、完成注塑機的工藝流程圖，設計出完成這些流程的步進梯形圖程序！并在實驗平臺加以驗證這些程序的正確性！關(guān)鍵詞： 注塑機；控制系統(tǒng)；PLC；梯形圖The Design of PLC Control System of Injection Molding Machine AbstractInjection molding machine and injection moldings machine name or injection machine. It is the thermoplastic type material or thermosetting type material use mol

4、ding nould produce various shapes of plastic products. its variety of vertical ,horizontal ，all electric type. injection molding machine can heating plastic to melting plastic applied pressure，The injection and full of the mold cavity.First the paper analysis of injection molding machine structure a

5、nd request of control，and working principle of injection molding machine，determine the control system design scheme and ideas. Determine all PLC input and output excuse attributes. And will all of the switch are classified and numbers，to determine I/O number. According to these we determine the PLC

6、type. According to each injection molding machine finish the injection process flow diagram，design a complete these process of ladder diagram program. And the platform to verify the correctness of the program.Key Words：Injection Molding Machine ；The control Of System，PLC；The StepladderI目 錄1 緒論.11.1

7、注塑機概述.11.2 注塑機的發(fā)展趨勢.22 PLC簡介.42.1 PLC的發(fā)展.42.2 PLC的特點.42.3 PLC的分類.52.4 PLC的應用領(lǐng)域.53 注塑機的組成及工作的原理.73.1 注塑機的工作理.73.2 注塑機的分類.83.3 注塑機的組成.113.3.1 注射系統(tǒng).113.3.2 合模系統(tǒng).123.3.3 加熱系統(tǒng).133.3.4 液壓系統(tǒng).133.3.5 電氣控制系統(tǒng).134 注塑機的硬件設計和PLC的選型.144.1 注塑機的工藝要求分析.144.2 確定PLC的輸入輸出點數(shù)及型號.145 注塑機的程序設計.195.1 認識PLC的編程語言.195.2 程序設計方法

8、的確定.205.2.1 順序控制指令.205.2.2 順序控制繼電器指令的限制.215.2.3 順序控制繼電器指令的格式.215.2.4 完成控制的程序指令.226 結(jié)論.27致謝.28參考文獻.291 緒 論1.1 注塑機概述注塑機又名注射成型機或注射機。它是將熱塑性塑料或熱固性材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備。分為立式、臥式、全電式。注塑機能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。傳統(tǒng)的注塑機一般采用簡單的開環(huán)控制，即按照預先設定值進行控制。在設備制造過程中，預先設定好參數(shù)值，例如鎖模力、循環(huán)時間、溫度等，由機器在生產(chǎn)過程中加以保持。例如模具溫度可以通

9、過控制加熱流體的溫度加以保持，塑化溫度可以通過控制外在加熱裝置的功率保持一定。這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單，然而抗干擾能力差，控制溫度也比較低。目前，更多的注塑機采用的是閉環(huán)控制，即按照測量值與設定的值之間的偏差進行控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)采用的是負反饋回路，其抗干擾能力比較強，在注射的速度、注射的壓力、模腔的溫度、模腔的壓力熔體溫度和油壓等在生產(chǎn)的過程中因干擾而出現(xiàn)的偏差，那么機器則通過自適應控制系統(tǒng)對干擾進行自動的修正。這一控制方法抗干擾能力很強，控制精度比較高。更先進的控制方法是應用計算機進行控制，即構(gòu)筑閉環(huán)實時計算機控制系統(tǒng)。它包括直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）、監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)（SCC）、分散控制系

10、統(tǒng)（DCS）和多級控制等幾種類型。用PCC 組成注塑機的控制系統(tǒng),以實現(xiàn)包括位置控制、速度控制、溫度控制、故障控制和實時顯示等注塑全過程的多種控制,可大大提高塑料制品的品質(zhì),有利于提高經(jīng)濟益。注塑機是塑料加工業(yè)中使用量最大的加工機械，不僅有大量的產(chǎn)品可用注塑機直接生產(chǎn)，而且還是組成注拉吹工藝的關(guān)鍵設備。中國已成為世界塑機臺件生產(chǎn)的第一大國，促進中國注塑機設備制造業(yè)發(fā)展的原因在于：一是與國際著名企業(yè)進行合資及技術(shù)合作；二是中國企業(yè)逐漸適應了機械零部件的國際釆購方式，掌握了釆購渠道。同時，我國注塑機的生產(chǎn)還呈現(xiàn)出很強的區(qū)域特色，浙江的寧波和廣東的東莞等地，已成為我國乃至全球重要的注塑機生產(chǎn)基地。1

11、.2 注塑機的發(fā)展趨勢微型化是各類注塑機今后的重要發(fā)展方向，有越來越多的市場需求，目前在電子、信息、電器、醫(yī)療、生物等部門已表現(xiàn)出明顯的發(fā)展勢頭就是例證。目前雖然已有 重量為萬分之一克的注射制品成型加工技術(shù)裝備，也已有直徑為1mm的塑料管生產(chǎn)設備和3ml的中空吹塑機等，但是日本已提出開發(fā)重量為十萬分之一克（1100000g）的注射成型加工裝備；微型注塑件在心臟手術(shù)中也大有用處，而用于替代人體血管的直徑小于0.5mm的塑料管生產(chǎn)設備，已為一些國家 在研發(fā)中。大型化也是今后注塑機的發(fā)展方向之一。目前，小轎車車身板生產(chǎn)用的8000kN合模力的注射機已開發(fā)出來，更大的注塑機也層出不窮。但是，工業(yè)用各種

12、大型 塑料制品的生產(chǎn)需求仍很明顯，諸如小型快艇、運動艇的生產(chǎn)， 10000L甚至更大容積的塑料儲裝容器等的生產(chǎn)都已有需求產(chǎn)生。積木式、多組份、液壓伺服復合動力源也是注塑機發(fā)展的一個方向，長期以來注塑機的機型、功能、規(guī)格的單一和固定不變性已不能滿足市場要求。客戶由于生產(chǎn)的 塑料制品要求經(jīng)常變化和經(jīng)營上有效投資的考慮，需要塑料機械工業(yè)能為其提供最大行程注射機、小注射量大合模力或大合模力小注射量的注射機、混料與注射聯(lián)用的成型設備、附有特殊外圍配套裝置的注塑機、木材（或其它材料）與塑料共混注塑機，甚至用于加工具有半固態(tài)觸變性能有色金屬材料的注射機、積木式注射機等。各種各樣的市場需求表現(xiàn)已越來越明顯，這

13、就需要注塑機廠家及時對市場作出最快的針對性響應。注塑機產(chǎn)品的個性化發(fā)展，必然反映為過去的成批生產(chǎn)甚至是大批 量生產(chǎn)模式的淡化，同時促使注塑機產(chǎn)品模塊化設計、技術(shù)集成、專業(yè)化生產(chǎn)、國際采購能力與水平的提高，這既要求注塑機廠家在技術(shù)人才、技術(shù)創(chuàng)新方面要具有雄厚的實力，也要求企業(yè)能在第一時間內(nèi)準確把握客戶的個性化需求。節(jié)能化的發(fā)展方向，隨著世界各國在環(huán)保，如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益嚴格的要求，節(jié)能已經(jīng)成為注塑機電液系統(tǒng)的研究重點，針對閥控電液系統(tǒng)有較大能量損失的不足，德、日等國發(fā)展了應用變量泵和電液比例閥結(jié)合的負載感應型的注塑機電液控制系統(tǒng)。為進一步降低能耗，減少噪音，最新一代的注塑機是用轉(zhuǎn)速

14、可調(diào)的電動機驅(qū)動液壓泵為動力源，在保壓、冷卻及空轉(zhuǎn)工況保持很低轉(zhuǎn)速，以達到節(jié)能、降噪的目的，其工作原理簡述如下：利用注塑機同步信號及電氣控制系統(tǒng)，根據(jù)注塑成型的工藝要求，將電液比例控制系統(tǒng)，模擬成負載跟蹤控制系統(tǒng)，使油泵電機的轉(zhuǎn)速與注塑機工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比，將傳統(tǒng)的定量泵改造成變頻變量泵，從而使溢流閥的回油流量降到最小，無高壓節(jié)流能量損失，進而將傳統(tǒng)有高壓節(jié)流的“耗能型”注塑機升級為無高壓節(jié)流的“節(jié)能型”注塑機，節(jié)能型注塑機除了節(jié)能功能之主要特性外，依據(jù)其節(jié)能原理，還具有附加系列的優(yōu)點，包括：減輕開、鎖模沖擊，延長機械和模具使用壽命；延長油路系統(tǒng)（密封組件等）使用壽命，減少維修

15、次數(shù)、節(jié)省維護費用；降低噪音、改善工作環(huán)境；系統(tǒng)油溫大幅降低，冷卻用水量可節(jié)省30%以上；對電機具有過壓、過流、缺相等多種保護；注塑機原有的控制方式及油路不變。將注塑機改造升級為“節(jié)能型”注塑機，其投資（主要是變頻器）應該在一年內(nèi)可通過節(jié)約的電費或油費收回。總之，開發(fā)“節(jié)能型”注塑機理論可行，投資小、效益明顯，或許在不久的將來，變頻節(jié)能型注塑機會成為注塑機制造業(yè)的新賣點。2 PLC簡介2.1 PLC的發(fā)展 自從1969年美國數(shù)字設備公司首先研制出了世界上第一臺可編程控制器至今已經(jīng)發(fā)展到了第四代產(chǎn)品。 第一代PLC：大多用一位機開發(fā)，用磁芯存儲器存儲，只具有單一的邏輯控制功能，機種單一，沒有形成

16、系列化。 第二代PLC:采用8位未處理器，增加了數(shù)學的運算，傳送，比較等功能，能實現(xiàn)模擬量的控制，開始具備自診斷的功能，初步的形成了系列化。 第三代PLC：隨著高性能的未處理器及位片式CPU在PLC中的大量使用，PLC的處理的速度大大的提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信方向發(fā)展，增加了多種特殊的功能。 第四代PLC：不僅全面的使用了16位和32位的高性能處理器，高性能的位片式的處理器，RISC精簡指令系統(tǒng)等高級的CPU，而且還在一臺PLC中配置很多種未處理器！進行多通道的處理而且還同時內(nèi)部配置了大量的微處理器的智能化功能模塊，使第四代的PLC產(chǎn)品成為了具有邏輯控制的功能，過程控制功能，運動控制

17、功能，數(shù)據(jù)處理功能，聯(lián)網(wǎng)通信功能的真正的名副其實的多功能控制器14。2.2 PLC的特點可編程控制器的產(chǎn)生是基于工業(yè)控制的需要，是面向工業(yè)控制的專用的設備，具有以下幾個特點。 (1) 可靠性強，抗干擾的能力強。 (2)靈活性強，具有良好的控制柔性。 (3)編程簡單，方便使用。 (4)控制系統(tǒng)易于實現(xiàn)，開發(fā)工作量少，周期短。 (5)維護方便。 (6)體積小，能耗低。 (7)功能強，性價比高15。2.3 PLC的分類PLC 的分類形勢有很多種，在這里就不一一講解了，這里重點介紹以下幾種分類方式，這也是最普遍的幾種分類方式22。(1) 按點數(shù)分（點對PLC來說是所有的輸入和輸出點的總和?。┐笮停狐c數(shù)

18、大于2048。中型PLC：點數(shù)在256和2048之間。小型PLC：點數(shù)在256點以下。微型PLC：點數(shù)在幾十點。(2) 按結(jié)構(gòu)分整體式：CPU 內(nèi)存 I/O 電源放在一個模塊中。模塊式：CPU 內(nèi)存 I/O 電源放在多個模塊中。(3) 按廠家分：西門子、歐姆龍、三菱、LG、ABB。2.4 PLC的應用領(lǐng)域 目前的PLC在國內(nèi)外已經(jīng)被廣泛的應用于很多領(lǐng)域，如電力、石油、化工、鋼鐵、汽車、機械制造、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用的情況大致上可以歸納為如下幾類。(1) 開關(guān)量的邏輯控制 PLC最基本的控制，應用領(lǐng)域也是最廣泛的，它取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)了邏輯的控制和順序的控制，也可用

19、于自動化的流水線，如組合機床、注塑機、訂書機械印刷機、電鍍流水線等21。(2) 模擬量控制為了使可編程控制器能夠處理模擬量，如壓力、液位、流量、和速度等，這就必須實現(xiàn)數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)換，如A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于控制這些模擬量。(3) 過程控制過程控制是指對壓力溫度流量等模擬量的閉環(huán)控制，作為工業(yè)控制計算機PLC能編制各種各樣的的控制算法程序，完成閉環(huán)控制20。PID調(diào)節(jié)是一般的控制系統(tǒng)中用的比較多得調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前很多小型的PLC也具有這樣的模塊，過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛

20、的應用。(4) 運動控制PLC也可以用于圓周控制和直線控制。從控制機構(gòu)的配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進電機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊，世界上主要的PLC廠家?guī)缀醵加羞\動控制功能，廣泛的用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合19。(5) 通信及互聯(lián)網(wǎng)PLC的通信含PLC之間的通信以及與其他智能設備間的通訊?，F(xiàn)代工廠的自動化網(wǎng)絡發(fā)展的很快，各PLC廠商也都十分的重視PLC的通訊的功能，也都紛紛推出了各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。(6) 數(shù)字處理現(xiàn)在的PLC已經(jīng)具有了數(shù)學運算、數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，

21、還可以完成數(shù)據(jù)的采集以及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型的控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)，也可用于過程控制系統(tǒng)，如食品工業(yè)、造紙工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)18。3 注塑機的組成及工作原理3.1 注塑機的工作原理 注塑機是注塑成型機的簡稱。 注塑機的工作原理與醫(yī)院用的注射器的原理相似，就是借助螺桿的或者是螺塞的推動，將已經(jīng)塑化好的也就是熔融狀態(tài)下的塑料注入到已經(jīng)閉合好的模腔里，經(jīng)過固化定型后制的工藝品的過程。具體的講就是，首先把物料從物料斗中加入，物料就會進入物料筒，物料筒外在有加熱圈進行加熱使物料融化，然后在外動力的馬達作用下，帶動料筒內(nèi)的螺桿轉(zhuǎn)動11。物料就會沿著螺桿的螺槽向前輸送并且進行壓緊壓

22、實，物料在螺桿的的推力的作用下，推到了螺桿的頭部。與此同時，螺桿在物料的反作用力下后退，使得螺桿的頭部形成儲料空間，這個時候就完成了塑化的過程。然后螺桿在注射油缸的活塞的推力下，以高速，高壓將儲料室中的已經(jīng)熔融的物料通過噴射嘴注射到模具的型腔中，注射結(jié)束后，注射螺桿開始返回的這段時間內(nèi)，保壓可以保持制品的完整性，又可以防止熔融塑料的倒流。然后再經(jīng)過冷卻（熱塑型材料）和固化，最后在開啟模具，并通過頂出裝置把制好的產(chǎn)品頂出來12。在操作上這就是一個周期，以后在不斷的重復這個周期就行了。這就是注塑機的工作原理，整個流程的工藝圖如圖3.1所示：閉模合閘穩(wěn)壓整進注射冷卻開模產(chǎn)品頂出開始保壓解壓開閘 圖3

23、.1 注塑機的工藝流程圖注塑機的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3.2所示：圖3.2 注塑機結(jié)構(gòu)簡圖3.2 注塑機的分類 整體上注塑機可以分為立式注塑機、臥式注塑機、和全電式注塑機。下面來為我家介紹一下這三種注塑機。 立式注塑機：注射裝置和鎖模裝置在在同一垂直中心線上，即都垂直與地面。它的占地面積較小，而且模具的拆裝比較方便，從料斗落入的物料能夠比較容易的進行塑化，容易實現(xiàn)嵌件的成型，因為模具表面朝上，嵌件放入定位容易。一般鎖模裝置周圍為開放式，容易配置各類自動化裝置，適應于復雜、精巧產(chǎn)品的自動成型。小批量試生產(chǎn)時，模具構(gòu)造簡單成本低，且便于卸裝。經(jīng)受了多次地震的考驗，立式機由于重心低，相對臥式機抗震性更好。當然

24、它也有其自身的缺點，比如頂出的產(chǎn)品不容易自己脫落，需要人為的將其取出，不易實現(xiàn)全自動化的操作，而且它的機身比較高加料、維護、維修不方便13。立式注塑機的圖如圖3.3所示： 圖3.3 立式注塑機臥式注塑機：臥式注塑機是最常用的注塑機類型。它的注射裝置和鎖模的裝置的中心線在同一水平線上。它的機身比較低，對與廠房的高度沒有限制，由于重心低得原因，其工作比較平穩(wěn)，安裝和維護比較方便。多臺并列排列下，成型品容易由輸送帶收集包裝。它的缺點是機身比較大。臥式注塑機如圖3.4所示：圖3.4 臥式注塑機全電式注塑機： 電動注塑機在注塑構(gòu)造上，采用了螺桿柱塞混合式結(jié)構(gòu)和PID溫度控制方式，有效保證了塑化和計量的穩(wěn)

25、定性，從通用樹脂至工程塑料，都能夠進行高質(zhì)量的注塑成型，適合于微電子產(chǎn)品、通訊、電器、儀器、儀表、自動化器件、鐘表、玩具及醫(yī)療器材等各個領(lǐng)域的微小型精密注塑件的生產(chǎn)。它是一個全新概念的小型臥式注塑機，它的動力系統(tǒng)采用了全電機驅(qū)動、以及PLC、變頻和伺服控制技術(shù)，在實現(xiàn)高精密控制和大幅度節(jié)能的同時，避免了液壓注塑機常有的噪聲、發(fā)熱和油液泄漏現(xiàn)象。而且它的結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝比較方便，傳動精度更高，噪聲比較低。全電式注塑機如圖3.5所示：圖3.5 全電式注塑機3.3 注塑機的組成注塑機常由注射部分、合模部分、液壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。加料裝置、和機身組成。如圖3.6所示。注塑機注射系統(tǒng)合模系統(tǒng)加

26、熱、冷卻系統(tǒng)液壓系統(tǒng)電氣控制機身加料裝置合模裝置、調(diào)模裝置、頂出裝置液壓馬達、閥、泵、冷卻器、儲能器電器、電子元件、儀表、加熱器、傳感器等組成塑化裝置、動力傳動裝置圖3.6 注塑機的組成簡圖3.3.1 注射系統(tǒng)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?，F(xiàn)在最常見的是螺桿式，其工作原理是：在塑化部件中的螺桿通過外部的液壓馬達帶動主軸旋轉(zhuǎn)，物料融化成熔融的狀態(tài)，并將其推到料筒的前端的儲料室中，同時在物料的反作用力下螺桿后退，然后螺桿在注射油缸的活塞的推力下，以高速，高壓將儲料室中的已經(jīng)熔融的物料通過噴射嘴注射到模具的型腔中4。螺桿式注塑機塑化裝置主

27、要由加料裝置、料筒、螺桿、過膠組件、射嘴部分組成。動力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動油缸以及螺桿驅(qū)動裝置16。塑化部件有柱塞式和螺桿式兩種，由于螺桿式比較常用，所以在這里我們就螺桿式進行介紹。螺桿式塑化部件，主要有螺桿、料筒、噴嘴等組成，其作用是：在旋轉(zhuǎn)推進的過程中，把熔融的物料實現(xiàn)均勻的塑化和定量注射！如圖3.7所示。圖3.7 螺桿式塑化部件的結(jié)構(gòu)簡圖1-噴嘴；2-螺桿頭；3-止逆環(huán)；4-料筒；5-螺桿；6-加熱圈；7-冷卻水圈 其工作的原理：預塑時，螺桿旋轉(zhuǎn)，將從物料口中放入的物料連續(xù)的向前推進，加熱圈在料筒外進行加熱，固態(tài)的物料在外加熱和螺桿旋轉(zhuǎn)剪切的作用下，使物料達到塑化和熔融的狀態(tài)

28、，此時融料推開止逆環(huán)，經(jīng)過螺桿頭的周圍的通道流入螺桿的前部，并產(chǎn)生反向的作用力注射時在油缸的作用下，螺桿迅速的前行，將物料室中的熔體通過噴嘴注入到模具17。3.3.2 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，供給模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進入模腔產(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)主要由四根拉桿和螺母把前后的模板連接起來形成剛性的構(gòu)架，動模板裝在前后模板之間，后模板固定在合模油缸上6。動模板在合模油缸的作用下以四根拉桿為導向做啟閉模運動。模具的動模板裝在動模板上，而定模板裝在前模板上，當模具閉合后在合模油缸的作用下，

29、產(chǎn)生額定的和模力來鎖緊模具，防止模具注入高壓熔融的物料時，模具的型腔張開。注塑過程的合模動作包括：關(guān)閉安全門、鎖模、注射、保壓、溶膠、冷卻、抽膠、開模、頂出制品等。3.3.3 加熱、冷卻系統(tǒng)注塑機的加熱系統(tǒng)主要是用來加熱物料筒，和噴嘴。對于物料筒的加熱主要是通過物料筒外部的加熱圈，熱量通過物料筒的導熱把熱量傳遞到內(nèi)部，為物料的塑化提供了熱源。冷卻系統(tǒng)是用來冷卻液壓油、物料口和模具。液壓油如果溫度太高會引起一系列的問題，而對物料口進行冷卻主要是因為如果物料口的溫度太高會影響物料的放入。3.3.4 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)主要是為注塑機完成各種動作提供動力，滿足注塑機各部分所需壓力、速度、溫度等的要求，油

30、泵和電機是注塑機的動力來源，通過各種控制閥來控制油壓和流量，以滿足需求。3.3.5 電氣控制系統(tǒng)電氣控制是注塑機的“大腦”，它控制著注塑機的各種的程序和各種動作。如對壓力、位置、速度和轉(zhuǎn)速的控制等。主要由計算機及接口電路、和很多的檢測元件所組成的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。4 注塑機的硬件設計和PLC的選型4.1 注塑機的工藝要求分析注塑機生產(chǎn)一個產(chǎn)品一般要經(jīng)過閉模、合閘、穩(wěn)壓、整進、注射、保壓、冷卻、解壓、開閘、開模、頂出產(chǎn)品10等工序。這些動作均由電磁閥控制液壓回路完成。注塑機的工作方式有自動和手動兩種形式，它的自動循環(huán)工藝圖見圖4.1 所示。顯而易見注塑機的控制過程是順序的控制。它的工作順序是一步一步

31、的進行，首先從必須開始到頂出產(chǎn)品為一個循環(huán)，就這樣周而復始的進行下去。它的每個工步執(zhí)行指令使電磁閥動作，用開關(guān)SQ1SQ8和計時器T37T39來判斷每一步是否完成，只有當前這一步完成之后才能進入下一步的操作。當然除了自動的工作方式外，還有手動的工作方式。手動的工作方式主要是為了方便調(diào)整設備，以及方便單件產(chǎn)品的生產(chǎn)。所謂的手動，就是注塑機的每一個工步都設置一個按鈕，當我們把按鈕按下時機器就會執(zhí)行該按鈕對應的那一步動作。4.2 確定PLC的輸入和輸出的點數(shù)以及型號根據(jù)注塑機自動時的工藝流程圖的分析，可以知道輸入信號有安全門的開關(guān)SQ1、SQ2。行程開關(guān)SQ3SQ8，還有壓力繼電器觸點KP，自動循環(huán)

32、的啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2。工作方式的選擇開關(guān)SA，在這里當SA閉合時為自動循環(huán)的狀態(tài)，當SA斷開時為手動的工作狀態(tài)。SB3SB12。輸出信號，也就是該注塑機的執(zhí)行期間有YV0YV8共有9個電磁閥。為了方便觀察，在這里我把輸入和輸出對應的關(guān)系用表格的形式表示出來。如表4-1和表4-2所示3。表4-1 PLC的輸入地址分配表輸入信號分配點地址對應器件SQ1I0.1行程開關(guān)SQ2I0.2SQ3I0.3SQ4I0.4SQ5I0.5SQ6I0.6SQ7I0.7SQ8I1.0KPI1.1壓力繼電器觸點SB1I1.2按鈕SB2I1.3SB3I1.4SB4I1.5SB5I1.6SB6I1.7SB7I2

33、.0SB8I2.1按鈕SB9I2.2SB10I2.3SB11I2.4SB12I2.5SAI2.6選擇開關(guān)表4-2 PLC的輸出地址分配表輸出信號分配點地址對應器件YV1Q0.1電磁閥YV2Q0.2YV3Q0.3YV4Q0.4YV5Q0.5YV6Q0.6YV7Q0.7YV8Q1.0YV0Q1.1針對具體的輸入和輸出，我們來看看比較完整的自動循環(huán)狀態(tài)的工藝流程圖。如圖4.1所示。圖4.1 自動循環(huán)狀態(tài)的完整工藝流程圖在這里我們采用西門子可編程控制器中的CPU226，CPU226的輸入的點數(shù)有24點，輸出的點數(shù)有16點。交流電供電，其輸入和輸出的電路如圖4.2所示。 S7-200CPU226圖4.2

34、 PLC的接線圖5 注塑機的程序設計5.1 認識PLC編程語言梯形圖：梯形圖是PLC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，PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，但是在使用的符號和表達式方面有一定的區(qū)別。梯形圖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，梯形圖的設計稱為編程。梯形圖具有形象、簡單、直觀明了、易于理解的特點，特別適合開關(guān)量的邏輯控制，是PLC最基本最普遍的語言7。語句表：語句表是用助記符來表達PLC的各種功能。它類似計算機的匯編語言，但比匯編語言通俗易懂，也是較為廣泛應用的一種編

35、程語言。使用語句表編程時，編程設備簡單，邏輯緊湊、系統(tǒng)化，連接范圍不受限制，但比較抽象。一般可以與梯形圖互相轉(zhuǎn)化，互為補充。目前，大多數(shù)PLC都有語句表編程功能。順序功能圖編程：是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。它的編程方式采用畫工藝流程圖的方法編程，只要在每個工藝方框的輸入和輸出端，標上特定的符號即可。采用順序功能圖編程，可以使具有并發(fā)、選擇等復雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)控制程序大為簡化8。許多PLC都提供了用于SFC編程的指令，它是一種效果顯著、深受歡迎的編程語言，目前國際電工委員會（IEC）也正在實施并發(fā)展這種語言的編程標準。邏輯功能圖：邏輯功能圖是由一種邏輯功能的符號組成的功能塊用來表達命令的圖形

36、化的語言，這種編程的語言基本上是沿用了半導體邏輯電路的邏輯方塊圖。對每一種功能都使用了一個運算的方塊，它運算功能由方塊內(nèi)的符號確定。對于熟悉邏輯電路和具有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)的人員來說，使用非常方便9。在本論文中，將使用梯形圖語言來完成注塑機的PLC控制系統(tǒng)的設計！5.2 程序設計方法的確定對于較為復雜的控制系統(tǒng)，通常采用順序控制法進行程序的設計。順序控制法的基本思想是將一個復雜的控制過程分解成一系列的“狀態(tài)”或者叫做“步”，我們在編程的時候可對一個個的狀態(tài)進行，每一個狀態(tài)程序都含有本狀態(tài)的完成任務，也就是本狀態(tài)要作什么2。滿足什么條件時進行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，以及要轉(zhuǎn)到哪一個狀態(tài)去等這樣的問題，最后利用各個

37、狀態(tài)之間的聯(lián)系來完成整個的控制系統(tǒng)的設計。接下來將來介紹順序控制繼電器指令也就是我們經(jīng)常說的步進指令。S7-200 CPU含有256個順序控制繼電器（SCR）用于順序的控制。S7-200包含順序控制指令，可以模仿控制進程的步驟，對程序的邏輯進行分段；可以將程序分成單個流程的順序步驟，也可以同時激活多個流程；可以使單個流程有條件的多支單個流程，也可以使多個流程有條件的重新集成單個流程，從而對一個復雜的工程可以十分方便的編寫控制程序。5.2.1 順序控制指令 （1）段開始指令：LSCR 段開始指令定義一個順序控制繼電器的段開始。操作數(shù)為順序控制電器位S x .y；S x .y作為本段的標志位。當S

38、 x .y為1時，允許SCR段工作1。 （2）段轉(zhuǎn)移指令：SCRT該指令用于實現(xiàn)本段與另一段之間的轉(zhuǎn)換。操作數(shù)為順序控制繼電器位S x .y ，S x .y 是下一個SCR段的標志位，當使能輸入有效時，一方面對S x .y+1置位，以便讓下一個SCR段開始工作，另一方面同時對S x .y清零，以便本段停止工作。 （3）段結(jié)束指令：SCRE 一個SCR段必須用該指令來結(jié)束本段。5.2.2 順序繼電器指令的限制只能使用順序控制繼電器位作為段的標志位。一個順序控制繼電器位S x .y 在各程序塊中只能使用一次。例如，如果在主程序中使用了S 1.0 那么就不能在子程序、中斷程序或是主程序的其他地方重復

39、的使用它。在一個SCR程序段中不能出現(xiàn)跳入，跳出或段內(nèi)跳轉(zhuǎn)等程序結(jié)構(gòu)，即在段內(nèi)不能使用JMP 和LBL指令。同樣在一個SCR段中不允許出現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件結(jié)束，即禁止使用FOR、NEXT和END指令。5.2.3 順序繼電器指令的格式LSCR bit (段開始指令)SCRT bit (段轉(zhuǎn)換指令)SCRE （段結(jié)束指令）對應的梯形圖指令如圖5.1所示：SCRSCRE（ SCRT ）S x .yS x .y+1圖5.1 對應指令5.2.4 完成控制的程序指令根據(jù)以上的分析，得到的注塑機PLC控制系統(tǒng)的指令如5.2所示：S0.0I1.3I0.2I0.1SCR（ ）Q1.1SM0.0S( )I1.2S0

40、.1SCRT ( )SCREQ1.1( R )圖5.2 自動循環(huán)時程序指令圖5.3 手動時程序指令 在手動的控制過程，每一步都是在上一步完成的基礎(chǔ)上，在進行下一步的動作，而且需要在上一步停止的情況下，下一步才能進行。6 結(jié) 論注塑機行業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)中很重要的行業(yè)，很大的方面代表了一個國家的工業(yè)水平。我國的注塑機行業(yè)正處于干干起步中，與外國發(fā)達水平還有一定的差距。經(jīng)過了那么長時間的努力，在做論文的期間，查詢了關(guān)于注塑機的各方面的資料，也查詢了很多關(guān)于PLC方面的知識，期間感覺學到了不少東西。系統(tǒng)的了解了注塑機控制的整個原理，每步操作的具體的步驟和需要注意的事項，而且還掌握了PLC的組成和原理以及PLC的分類等等。當然本文還有很多的不足的地方有待改善。致