注塑機(jī)課程設(shè)計(jì)黃果

1、湖 南 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) 課題名稱 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 自動化1002班 姓 名 黃果 學(xué) 號 201001020220 指導(dǎo)教師 譚梅、 劉星平 2013 年6 月30 日湖 南 工 程 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) 課題名稱 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 自動化1002班 姓 名 黃果 學(xué) 號 201001020220 指導(dǎo)教師 譚梅、 劉星平 審 批 黃峰 任務(wù)書下達(dá)日期2013年 6月 24日課程設(shè)計(jì)完成日期2013 年6月 30 日設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求一. 課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的 本課程設(shè)計(jì)是自動化專業(yè)

2、教學(xué)計(jì)劃中不可缺少的一個綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識和技能去分析和解決本課程范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生得到工程知識和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知識和技術(shù)去解決工程實(shí)際問題的能力。 二. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1.根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2.繪制注塑機(jī)控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。 4.編寫設(shè)計(jì)說明書。 三. 課程設(shè)計(jì)的要求 1.所選

3、控制方案應(yīng)合理，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設(shè)計(jì)圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖和GB715987電氣技術(shù)中的文字符號制定通則的有關(guān)規(guī)定。 3.所編寫的設(shè)計(jì)說明書應(yīng)語句通順，用詞準(zhǔn)確，層次清楚，條理分明，重點(diǎn)突出，篇幅不少于7000字。主要設(shè)計(jì)條件1.PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備若干。2.參考文獻(xiàn)若干。設(shè)計(jì)說明書裝訂順序1.課程設(shè)計(jì)說明書封面。2.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。3.說明書目錄。4.正文（按設(shè)計(jì)內(nèi)容逐項(xiàng)書寫）。5.參考文獻(xiàn)。6.附錄。7.課程設(shè)計(jì)評分表。設(shè)計(jì)進(jìn)度安排1. 第一周星期一上午：課題

4、內(nèi)容介紹。2. 第一周星期一下午：仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，收集設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備設(shè)計(jì)工具。3. 第一周星期二第一周星期五：確定控制方案。繪制注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。4. 第二周星期一：試驗(yàn)調(diào)試5. 第二周星期二第二周星期五：編寫設(shè)計(jì)說明書,答辯。參考文獻(xiàn)1廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用M.重慶：重慶大學(xué)出版社2萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用M. 重慶：重慶大學(xué)出版社3劉祖潤.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社4謝桂林.電力拖動與控制. 北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社5工廠常用電

5、氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊. 北京：水利電力出版社課題: 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一.注塑機(jī)概況及控制要求圖1 注塑機(jī)工作流程圖 注塑機(jī)用于熱塑性塑料的面型加工，注塑機(jī)籍助8個電磁閥YV1YV8完成閉模、射臺前進(jìn)、注射、保壓、預(yù)塑、射臺后退、開模、頂針前進(jìn)、頂針后退、復(fù)位等工序，其中注射和保壓工序需要延時一定的時間。圖1是注塑機(jī)工作流程圖，由圖1可知，電磁閥YV1YV8在各工序的動作順序是在閉模工序，YV1、YV3動作；在射臺向前工序，YV8動作，在其余工序，電磁閥的動作順序以此類。 二.設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 設(shè)計(jì)和繪制電氣控制原理圖或PC I/O接線圖、功能表圖和梯形圖，編寫指令程序清

6、單。 2. 選擇電氣元件，編制電氣元件明細(xì)表。 2.選擇電氣元件，編制電氣元件明細(xì)表。 3.設(shè)計(jì)操作面板電器元件布置圖。4.上機(jī)調(diào)試程序。5.編寫設(shè)計(jì)說明書。目 錄第1章 總體方案設(shè)計(jì)1概述11.1 控制系統(tǒng)的功能11.2 控制要求21.3 控制方案3第2章 硬件設(shè)計(jì)52.1 I/O接線圖52.2 相關(guān)元器件的選型62.3 輸入和輸出點(diǎn)分配表7第3章 軟件設(shè)計(jì)83.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)順序功能圖83.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)梯形圖9第4章 系統(tǒng)調(diào)試144.1硬件調(diào)試144.2軟件調(diào)試144.3系統(tǒng)調(diào)試14小 結(jié)19參考文獻(xiàn)20附 錄21梯形圖21第1章 總體方案設(shè)計(jì)概述隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，

7、計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到所有的控制領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一需求，生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)必須具有極高的靈活性和可靠性，可編程控制器就順應(yīng)而生。利用PLC可編程控制器，西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器進(jìn)行注射機(jī)工作過程的PLC控制的編程。1.1 控制系統(tǒng)的功能塑料注射成型技術(shù)是根據(jù)壓鑄原理從十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初發(fā)展起來的,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。該法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料（約占塑料總量的1/3）。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。本控制系統(tǒng)用西門子S

8、TEP7-MICRO/WIN軟件編制PLC控制程序，并將程序?qū)懭氲絇LC，通過PLC控制實(shí)現(xiàn)注射機(jī)工作過程的電氣自動控制，完成生產(chǎn)過程。注射機(jī)具有能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品，被廣泛應(yīng)用于國防、機(jī)電、汽車、交通運(yùn)輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€領(lǐng)域。注射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)自動化。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(jìn)行下一個循環(huán)。注射機(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)）

9、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。1.2 控制要求注射機(jī)電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求注射機(jī)既可手動操作，也可以半自動（單周期）操作，注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。手動操作是在一個生產(chǎn)周期中，每一個動作都是由操作者撥動操作開關(guān)而實(shí)現(xiàn)的。一般在試機(jī)調(diào)模時才選用。半自動操作時機(jī)器可以自動完成一個工作周期的動作，但每一個生產(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)下一個周期的生產(chǎn)。全自動操作時注塑機(jī)在完成一個工作周期的動作后，可自動進(jìn)入下一個工作周期。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。實(shí)際上，在全自動操作中通常也

10、是需要中途臨時停機(jī)的，如給機(jī)器模具噴射脫模劑等。正常生產(chǎn)時，一般選用半自動。操作開始時，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要選擇操作方式手動，并相應(yīng)撥動手動開關(guān)。當(dāng)一個周期中各個動作未調(diào)整妥當(dāng)之前，應(yīng)先選擇手動操作，確認(rèn)每個動作正常之后，再選擇半自動或全自動操作。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(shù)等等，不會因操作者調(diào)錯鍵鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。關(guān)閉安全門，各行程開關(guān)均給出信號，閉模動作立即開始。首先是動模板以慢速啟動，前進(jìn)一小短距離以后，原來壓住慢速開關(guān)的控制桿壓塊脫離，活動板轉(zhuǎn)以快速向前推進(jìn)。在前進(jìn)至靠近閉模終點(diǎn)時，控制桿的另一端壓桿又壓

11、上慢速開關(guān)，此時活動板又轉(zhuǎn)以慢速且以低壓前進(jìn)。在低壓閉模過程中，如果模具之間沒有任何障礙，則可以順利合攏至壓上高壓開關(guān)，轉(zhuǎn)高壓是為了伸直機(jī)鉸從而完成閉模動作。這段距離極短，一般只有0.31.0mm，剛轉(zhuǎn)高壓旋即就觸及閉模終止限位開關(guān)，這時動作停止，閉模過程結(jié)束。根據(jù)預(yù)塑加料前后射臺是否離開模具，注塑機(jī)一般設(shè)有三種選擇。（2）前加料：射臺頂著模具進(jìn)行預(yù)塑加料，預(yù)塑完畢，注座后退，射臺離開模具。選擇這種方式的目的是：預(yù)塑時利用模具注射孔抵助射臺，避免熔料在背壓較高時從射臺流出，預(yù)塑后可以避免射臺和模具長時間接觸而產(chǎn)生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相對穩(wěn)定。（3）后加料：注射完成后，注座后退，射臺離開

12、模具然后預(yù)塑，預(yù)塑完再注座前進(jìn)。該動作適用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于射臺與模具接觸時間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在射臺孔內(nèi)的凝固。（1）固定加料：預(yù)塑前和預(yù)塑后射臺都始終貼進(jìn)模具，注座也不移動。注射結(jié)束、冷卻計(jì)時器計(jì)時完畢后，預(yù)塑動作開始。螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料熔融并擠送到螺桿頭前面。由于螺桿前端的止退環(huán)所起的單向閥的作用，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（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。緊接著是倒縮動作，倒縮即螺桿作微量的軸向后退，此動作可使聚集在射臺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

13、引起的“留涎”現(xiàn)象。若不需要倒縮，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)被壓上的同一時刻，倒縮停止開關(guān)也被壓上。當(dāng)螺桿作倒縮動作后退到壓上停止開關(guān)時，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，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。當(dāng)熔融塑料注射入模腔內(nèi)及至冷卻完成后，隨著便是開模動作，頂針頂出工件，頂出動作是由開模停止限位開關(guān)來啟動的。操作者可通過調(diào)節(jié)控制柜上的頂出時間按鈕來達(dá)到。頂出的速度和壓力亦可通過控制柜面上的開關(guān)來控制，頂針運(yùn)動的前后距離由行程開關(guān)確定。取出工件，頂針后退暫停繼加工或續(xù)循環(huán)加工。1.3 控制方案工作方式：單周期、手動控制

14、輸入設(shè)備：按鈕、開關(guān) 輸出設(shè)備：指示燈控制過程動作程序：1、射臺回到原點(diǎn)；2、在安全限位SQ1時，按下啟動按鈕SB，開始閉模；3、達(dá)到閉模限位開關(guān)SQ2時，閉模停止，射臺開始前進(jìn)；4、達(dá)到射臺終止限位開關(guān)SQ3時，射臺停止前進(jìn)，開始注入塑料；5、計(jì)時器T1計(jì)5S后，注射完成，保壓；6、保壓T2計(jì)6S，預(yù)塑；7、繼續(xù)加料，達(dá)到限位開關(guān)SQ4時，預(yù)塑結(jié)束，射臺后退；8、達(dá)到射臺后退終止限位開關(guān)SQ5時，射臺停止后退，開模；9、達(dá)到開模終止限位開關(guān)SQ6時，開模完成，頂針開始前進(jìn)，頂出工件；10、達(dá)到頂針前進(jìn)終止限位開關(guān)SQ7時，頂針停止前進(jìn)，取出工件，頂針后退；11、達(dá)到頂針后退終止限位開關(guān)SQ8

15、時，根據(jù)工作方式單周期或停止加工；注：本控制系統(tǒng)在加工開始前，可選擇工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，接通I1.1實(shí)現(xiàn)單周期加工。第2章 硬件設(shè)計(jì)2.1 I/O接線圖2.2 相關(guān)元器件的選型表1 元器件明細(xì)表序號元器件技術(shù)要求選 型數(shù)量1可編程控制器輸入點(diǎn)數(shù)14輸出點(diǎn)數(shù)8西門子STEP7-MICRO/WIN編程軟件1臺2PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置1套3微型計(jì)算機(jī)586以上Windows 95以上ROM16M清華同方電腦Windows XP系統(tǒng)1臺4編程軟件包具有編輯、診斷、通訊功能STEP7-MICRO/WIN1套5通訊電纜9芯型、圓形插頭SC091根6連接導(dǎo)線紅、黑兩種顏色若干2.3 輸入和輸出點(diǎn)分配表表2-2 輸

16、入和輸出點(diǎn)分配表名 稱代號輸入名 稱代號輸出啟動按鈕SBI0.0射臺前進(jìn)YV1Q0.0安全限位開關(guān)SQ1I0.1開模YV2Q0.1閉模終止限位開關(guān)SQ2I0.2閉模YV3Q0.2射臺前進(jìn)終止限位開關(guān)SQ3I0.3頂針前進(jìn)YV4Q0.3加料限位開關(guān)SQ4I0.4射臺后退YV5Q0.4射臺后退限位開關(guān)SQ5I0.5預(yù)塑YV6Q0.5開模終止限位開關(guān)SQ6I0.6頂針后退YV7Q0.6頂針前進(jìn)限位開關(guān)SQ7I0.7注入塑料YV8Q0.7頂針后退限位開關(guān)SQ8I1.0注射延時t1T1單周期加工選擇開關(guān)I1.1保壓延時t2T2停止按鈕I1.2 t12S連傳開關(guān)I1.3t22S 第3章 軟件設(shè)計(jì)SMO.1

17、3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)順序功能圖原點(diǎn) M0.0I0.0（啟動SB1）*I0.2( 安全限位SQ1) Q0.2 Q0.0 M0.1閉模I0.2射臺前進(jìn) Q0.7 M0.2I0.3 T37T37注射 Q0.6 M0.3T38保壓 Q0.7 Q0.0 M0.4T38I0.4預(yù)塑 Q0.6 Q0.0 M0.5射臺后退 Q0.2 M0.6I0.5開模 Q0.3 Q0.1 M0.7I1.0I0.6I1.0*M2.0I1.0*M2.OI0.7頂針后退頂針前進(jìn) Q0.4 Q0.4 Q0.3 Q0.2 M1.1 M1.03.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)梯形圖手動操作是在一個生產(chǎn)周期中，每一個動作都是由操作者撥動操作開關(guān)而實(shí)現(xiàn)的。手動操

18、作時用I1.3-I2.3對應(yīng)的7個按鈕控制模具的閉模和開模，射臺的前進(jìn)與后退，注塑機(jī)的注射，頂針的前進(jìn)和后退。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動程序中設(shè)置了一些必要的互鎖。如模具的閉模和開模之間、射臺前進(jìn)與后退之間、頂針的前進(jìn)和后退之間的互鎖，這是為了防止功能相反的兩個輸出繼電器同時為ON。各限位開關(guān)I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7和I1.0的常閉觸點(diǎn)分別與控制注塑機(jī)運(yùn)動的電磁閥線圈Q0.0-Q0.7串聯(lián)，以防止因注塑機(jī)某部分的運(yùn)動超限出現(xiàn)事故。一般在試機(jī)調(diào)模時才選用。 第4章 系統(tǒng)調(diào)試4.1硬件調(diào)試斷電時檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點(diǎn)是否接好接

19、牢。接通電源，檢查西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好。將通訊電纜（SC-09）的9心型插頭插入微機(jī)的串行口插座，再將通訊電纜的圓形插頭插入編程插座。4.2軟件調(diào)試按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)換成指令表，并進(jìn)行語法的檢查，正確后設(shè)置正確的通信口，將編輯好的程序傳入PLC運(yùn)行，使用編輯器聯(lián)機(jī)調(diào)試操作，檢查各點(diǎn)工作狀態(tài)，并配合觀察PLC各點(diǎn)輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設(shè)備工作是否符合程序功能要求。配合著上位機(jī)軟件動畫效果來觀察硬件的連接。4.3系統(tǒng)調(diào)試在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器的“RUN”開關(guān)進(jìn)行

20、調(diào)試；觀察運(yùn)行的情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運(yùn)行，或者等待100個脈沖后，系統(tǒng)是否停止運(yùn)行。根據(jù)以上的調(diào)試情況，本程序的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合要求。結(jié)束語這次的課程設(shè)計(jì)從布置任務(wù)到完成設(shè)計(jì)花費(fèi)了兩周的時間，兩周的課程設(shè)計(jì)令我受益匪淺。設(shè)計(jì)的程序能順利完成從閉模、射臺前進(jìn)、注射、保壓、預(yù)塑、射臺后退、開模、頂針前進(jìn)、頂針后退、復(fù)位等工序，其中注射設(shè)置十秒，保壓設(shè)置20秒，利用兩個接通延時定時器，由8個電磁閥YV1YV8控制八個工序的順利完成。能準(zhǔn)確的完成要求完成的任務(wù)，安全事項(xiàng)也在程序設(shè)計(jì)中得到充分的考慮。按下啟動按鈕，注塑機(jī)能完成設(shè)定的工序。致謝通過為期二周的電氣技術(shù)課程設(shè)計(jì)令我受益匪淺，很多平時模棱兩可的知識點(diǎn)都認(rèn)真復(fù)習(xí)并實(shí)踐了，我更加充分的理解了課本上的知識，把平時忽略的、遺忘的又一次融合到設(shè)計(jì)中去檢驗(yàn)并加以擴(kuò)展，讓我對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。同時在這設(shè)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，看到了自己的理論聯(lián)系實(shí)際的能力比較缺乏，對書本上的東西掌握的不牢固。通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)PLC控制方面的知識，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些