基于plc的注塑機控制系統(tǒng)設計解讀

1、目錄 TOC o 1-5 h z 摘要 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 第一章 注塑機簡介 1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 注塑機的發(fā)展趨勢 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 注塑機的使用 1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 注塑機的工作過程 2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第二章可編程控制器簡介 3 HYPERLINK l bookm

2、ark12 o Current Document PLC 的基本特點 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document PLC 機型及 I/O 點數的選擇 3PLC 機型的選擇 3PLC 的 I/O 點數的選擇 4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第三章 S-2Y-250A 型注塑機的設計 5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 注塑機控制系統(tǒng)的主電路圖 5 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document XS-2Y-25

3、0A 型注塑機工作流程 6PLC 程序的順序控制設計法 6順序控制設計法的設計步驟 7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 注塑機控制系統(tǒng)的輸入輸出分配表 8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 注塑機控制系統(tǒng)的語句表 10注塑機控制系統(tǒng)的梯形圖 12 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 結束語 18 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 參考文獻 19摘要 注塑機控制系統(tǒng)是注塑機整機的一個重要組成部分，

4、其性能優(yōu)劣對整 機至關重要。本論文主要闡述了 XS-ZY-250A 型注塑機的機電系統(tǒng)控制問 題。采用 PLC來實現對注塑機各動作的控制。 確定了 PLC輸入和輸出接口 的屬性，將注塑機的所有檢測開關、限位開關、手動操作開關和主令開關 等，進行確切地分類和編號，從而確定了 I/O 口的數量。根據輸入輸出的 數量、類型確定 PLC的型號為西門子 S7-200 型。軟件設計方面，根據注 塑機各個動作制出注塑機的工藝流程圖。 根據此工藝流程圖， 設計出注塑 機的動作流程圖， 根據動作流程圖寫出注塑機的狀態(tài)轉移圖， 并依據狀態(tài) 轉移圖寫出步進梯形圖， 實現注塑機動作程序控制， 將模糊控制等先進控 制理

5、論應用到注塑機料筒溫度控制中， 并在注塑機全電氣化方面作了一些 有益的嘗試。關鍵詞：注塑機； PLC；自動控制系統(tǒng)第一章 注塑機簡介注塑機的發(fā)展趨勢注塑機是注塑成型的主設備， 注塑機的技術參數和性能與塑料性質和 注塑成型工藝有著密切的關系。 注塑成型設備的進一步完善和發(fā)展必將推 動注塑成型技術的進步， 為注塑制品的開發(fā)和應用創(chuàng)造條件。 在大型注塑 的技術發(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)、安全可靠和便于維修方 向發(fā)展。微處理機在注塑機上的是注塑機的自動控制方

6、面最重要的發(fā)展。 注射 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。 在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天， 注塑機不論在數量上或品種上都 占有重要地位，其生產總數占整個塑料成型設備的20% 30%，從而成為目前塑料機械中增長最快，生產數量最多的機種之一。注塑機的使用注射機的使用包括注射機的操作、 注射機的工藝條件的調整、 開車前 的準備和終了時的結束工作等。 開車前的準備和終了時的結束工作。 開車 前應做好：檢查各運動部位 （拉桿、導軌、導桿、油缸等）表面是否清潔， 對運動部件進行潤滑，檢查緊固件是否松動，電路、油路、水管是否連接 可靠，加熱裝置是否連接可靠，熱電偶與

7、料斗接觸是否良好，檢查液壓裝 置的油量，打開冷卻系統(tǒng)。 每次加工終了后，首先應關閉料斗落料口的 插板。采用“手動”的操作模式，在注射座退回后，反復進行預塑和對空 注射，將料筒內的余料盡量排干凈。其次，采用“調整”模式，使模具閉 于自由狀態(tài)，然后切斷加熱電源，關閉油泵電機、總電源和冷卻水。注塑機的工作過程注塑機的整體布置圖如圖 1-1 所示圖 1-1 注塑機整體布置圖注塑機上有安全門，只有檢測到安全門閉合的信息（用傳感器）合模 缸才能工作，此時行程換向閥 6 恢復常位。液壓油才能進入電液換向閥 5 右位控制腔。合模過程是動模板慢速啟動、快速前移接近模板時，液壓系 統(tǒng)轉為低壓慢速。 確認模具內無雜

8、物時系統(tǒng)采用高壓合模。 總體上分為以 下幾個過程：慢速合模、快速合模、低壓慢速合模、高壓合模 6、注射座 整體前移、注射、慢速注射、快速注射 、保壓 、預塑、防流延、注射座整 體后退、開模、頂出、頂出缸前 、螺桿的前進與后退。第二章 可編程控制器簡介PLC 的基本特點可靠性高由于可靠性是用戶首選依據， 應此每個 PLC廠商都將可靠性作為第一 指標，以單片機為核心在硬件和軟件上采取大量抗干擾措施， 提升 PLC平 均無故障時間。一般達 30 萬小時以上?？刂乒δ軓奝LC 具有邏輯判斷，定時，步進，跳轉，移位，記憶 四則運算和數 據傳送等功能。編程方便易于使用和推廣 PLC采用與繼電器電路相類似的

9、梯形圖編程比較直觀易懂。采用積木 式模塊或結構具有較大的靈活性和擴展性， 可根據生產工藝要求或運行情 況隨時對程序進行再線修改不用改硬線。PLC 機型及 I/O 點數的選擇PLC 機型的選擇 在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能 價格比的最優(yōu)化機型； 在工藝過程比較固定、 環(huán)境條件較好 （維修量較?。?的場合，建議選用整體式結構的； 其它情況則最好選用模塊式結構 的； 對于開關量控制以及以開關量控制為主、 帶少量模擬量控制的 工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶轉換、 轉換、加減運算、數據傳送功能的低檔機就能滿足要求；而在控制比較 復雜，控制功能要求比較高的工

10、程項目中（如要實現運算、閉環(huán)控 制、通信聯網等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。PLC 的 I/O 點數的選擇PLC平均的 I O點的價格還比較高，因此應該合理選用 PLC的 I O 點的數量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的 I O點最少，但必須留 有一定的裕量。通常 I O點數是根據被控對象的輸入、輸出信號的實際 需要，再加上 10 15的裕量來確定。第三章 S-2Y-250A 型注塑機的設計3.1 注塑機控制系統(tǒng)的主電路圖 電動機啟動一般為直接啟動或減壓啟動，對小容量電動機可直接 啟動，但對于注塑機中應用的容量較大的電動機來說，由于啟動電流大， 會引起較大的電網壓降，所以本論

11、文采用減壓啟動的方法，以限制啟動 電流。減壓啟動的方法有很多，如定子繞組串電阻啟動、自耦變壓器減 壓啟動、星 -三角減壓啟動、延邊三角形啟動等。本論文采用星 - 三角減壓啟動方式。啟動時將電動機定子繞組聯結成 星形，加在電動機每相繞組上的電壓為額定電壓的 1/1.732，從而減小了 啟動電流。待啟動后按預先整定的時間把電動機換成三角形聯結，使電 動機在額定電壓下運行。注塑機的主電路如圖 3-1 所示。圖 3-1 注塑機的主電路圖XS-2Y-250A型注塑機工作流程注塑機工作流程圖如下圖 3-2 所示：圖 3-2 注塑機工作流程圖3.2.1 PLC 程序的順序控制設計法 如果一個控制系統(tǒng)可以分解

12、成幾個獨立的控制動作， 且這些動作必須 嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產過程的正常運行， 這樣的控制 系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)， 也稱為步進控制系統(tǒng)。 其總控制是一步一步按進 順序行。在工業(yè)控制領域中， 順序控制系統(tǒng)的應用很廣， 尤其在機械行業(yè)， 幾乎無例外地利用順序控制來實現加工的自動循環(huán)。 所謂順序控制設計法 就是針對系順序控制統(tǒng)的一種專門的方設計法。系統(tǒng)程序設計一般有兩種思路：一是針對某一具體對象（輸出）來考 慮（就像我們前面所用到的方法） ，另一種就是本課題所要介紹的功能圖 設計法。它把整個系統(tǒng)分成幾個時間段，在這段時間里可以有一個輸出， 也可有多個輸出，但他們各自狀態(tài)不變。一旦有一

13、個變化，系統(tǒng)即轉入下 一個狀態(tài)。 給每一個時間段設定一個狀態(tài)器， 利用這些狀態(tài)器的組合控制 輸出。順序控制設計法的步設計驟（1）步的劃分 順序控制設計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干 個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件（輔助繼電器 M或 狀態(tài)器 S）來代表各步。如步是根據 PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任 何一步之內，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。步的 這種劃分方法使代表各步的編程元件與各 PLC 輸出狀態(tài)之間有著極為簡 單的邏輯關系。 步也可根據被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分， 但被控對象 工作狀態(tài)的變化應該是由輸 PLC出狀態(tài)變化引起的。 如某

14、液壓滑臺的整個 工作過程可劃分為停止（原位） 、快進、工進、快退四步。但這四步的狀 態(tài)改變都必須是由 PLC輸出狀態(tài)的變化引起的， 否則就不能這樣劃分， 例 如從快進轉為工進與輸 PLC出無關，那么快進和工進只能算一步。（2）轉換條件的確定 使系統(tǒng)由當前步轉入下一步的信號稱為轉換條件。 轉換條件可能是外 部輸入信號，如按鈕、指令開關、限位開關的接通 / 斷開等，也可能是內 PLC部產生的信號，如定時器、計數器觸點的接通 / 斷開等，轉換條件也 可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。如 SB、SQ1、SQ2、SQ3均為轉 換條件。法用轉順序控制設計換條件控制代表各步的編程元件， 讓它們的 狀態(tài)按

15、一定的變順序化，然后用代表各步的編程元件去各控制輸出繼電（3）功能表圖的繪制根據以上分析和被控對象工作內容、 步驟、順序和控制要求畫出功能 表圖。繪制功能表圖是法順序控制設計中最為關鍵的一個步驟。 畫功能圖 一般步驟：分析控制要求和工藝流程，確定功能圖的結構復雜系統(tǒng)需 要。工藝流程分解若干步，每一步表示一穩(wěn)定狀態(tài)。確定步與步之 間轉移條件及其關系。確定初始狀態(tài)。 （可用輸出或狀態(tài)器）解決循 環(huán)及正常停車問題。急停信號的處理。（4）梯形圖的編制根據功能表圖， 按某種編程方式寫出梯形圖程序。 如果 PLC支持功能 表圖語言，則可直接使用該功能表圖作為最終程序。注塑機的控制系統(tǒng)輸入輸出分配表輸入分配

16、表如下圖 3-3 所示：I0.0慢速合模啟動按鈕開關I0.1慢速合模啟動安全門I02.快速合模啟動行程開關I0.3D低壓慢速合 模行程開關I0.4高壓鎖模啟動行程開關I0.5射臺前移啟動壓力傳感I0.6慢速注射啟動壓力和溫度 傳感I0.7快速注射啟動壓力和溫 度傳感I0.8停止注射啟動按鈕開關I0.9保壓啟動壓力傳感I0.10預塑啟動壓力和溫度 傳感I0.11防延啟動壓力傳感I0.12射臺后退啟動溫度傳感I0.13慢速 1 開模啟 動溫度傳感I0.14慢速 2 開模啟動溫度傳感I0.15快速開模啟動行程開關I0.16頂桿前進啟動行程開關I0.17頂桿后退啟動行程開關I0.18停止啟動按鈕開關I

17、0.19螺桿前進啟動按鈕開關I0.20螺桿后退啟動按鈕開關I0.21螺桿停止啟動按鈕開關圖 3-3 注塑機控制系統(tǒng)輸入分配表輸出分配表如下圖 3-4 所示：輸出閥PLC輸入閥PLCYA1Q0.1YA2Q0.2YA3Q0.3YA4Q0.4YA5Q0.5YA6Q0.6YA7Q0.7YA8Q0.8YA9Q0.9YA10Q0.10YA11Q0.11YA12Q0.12YA13Q0.13YA14Q0.14圖 3-4 注塑機控制系統(tǒng)的輸出分配表 電磁閥動作表如圖 3-5電磁鐵 YA動作1+2+3+4 5 67 8910 111213 14慢速快速合 低壓-+ -模 高壓-+- -射臺前移-+- - -+ -

18、 - -注 快速+- - -+ -+ -+- -射 慢速+- - -+ +-+ -+- -保壓-+- - -+ -+ - +預塑+- - -+ - +- -防延-+- - -+ -+- - -射臺后移-+- - +- - -慢速 1-+-+ - - - - -開 慢速 2+-+ - - -模 快速+-+ - -頂桿前進-+- + - - - -頂 頂桿后出退-+- - - - -螺桿進-+- - - +- - -螺桿退-+- - - -+- - -圖 3-5 電磁閥動作圖注塑機控制系統(tǒng)的語句表LDI0.0= Q1.3ANI0.1LDYA1LDQ0.3ANI0.5ANI0.2OLDOLD=Q0.

19、2LDI1.8=Q0.3ANI2.0=YA2ANI2.1LQ0.7ANI2.2ANI0.6OLDANI0.7=Q0.2OLD=Q0.3=Q0.2LDI0.2=Q0.7LDQ0.1LDI0.6ANI0.3LDQ1.2OLDANI0.8=Q0.1ANI0.7=Q0.2OLD=Q0.3=Q0.1LDI3.0=Q0.2LDQ1.3=Q0.7ANI0.4=Q1.1OLDQ0.2=Q1.2=Q0.310LDI0.7ANI1.2LDQ0.8OLDANI0.8=Q0.2ANI0.9=Q0.7OLD=Q0.9=Q0.1LDI1.2=Q0.2LDQ0.6=Q0.7ANI1.3=Q0.8OLD=Q1.0=Q0.2=

20、Q1.2=Q0.6LDI0.9LDI1.3LDQ1.4LDQ0.4AI1.0ANI1.4OLDOLD=Q0.2=Q0.2=Q0.7=Q0.4=Q1.0LDI1.5=Q1.4LDYA3LDI1.0ANI1.5LDQ1.1ANI1.6ANI1.1OLDOLD=Q0.1=Q0.1=Q0.4=Q0.2=Q0.2=Q0.7=YA3=Q1.1LDI1.6LDQ0.911LDQ0.5LDYA5ANI1.7AN2.0OLDQ0.2OLDQ0.2=Q0.5=Q0.8LDI1.7=YA5LDYA4LDI2.0ANI1.8LDYA6OLDANI2.1=Q0.2OLD=YA4=Q0.2LDI1.9=Q0.9注塑機控制

21、系統(tǒng)的梯形圖YA6慢速合模:電磁 鐵2YA、3YA得電，大 流量液壓泵1通過電磁溢 流閥3卸荷小流量泵2的 壓力由電磁溢流閥4調定， 泵2的壓力油經電磁換向 閥5右位進入合模缸左腔， 推動活塞帶動連桿機構 慢速合模。合模缸右腔油 液經電液換向閥5和冷卻 器回油箱?？焖俸夏?慢速轉為 快速時由行程開關使電磁 鐵1YA得電（此時，電磁 鐵2YA和3YA得電）泵1 不會卸荷泵，其輸出壓力 與泵2一起給合模缸供油 流量和壓力加大，其壓力 有電磁溢流閥3調節(jié)。低壓慢速合模: 電磁 鐵2YA和13YA得電，泵1 卸荷，泵2的壓力由遠程 調節(jié)閥19控制，因遠程調 節(jié)閥19壓力調低合模缸在 低壓慢速合模?？梢?/p>

22、起到 保護作用。高壓鎖當模動:模板撞及 行程開關規(guī)定的距離段，壓高壓鎖模行程開關時，電磁13Y失A電（電2磁Y、A鐵3Y得A 電）1卸泵荷2泵供油，系統(tǒng)壓力由高壓電4磁溢流閥控制，進行高壓合模。使連彈性變形，使模具鎖緊。射臺前電移磁:閥2Y和A3Y得A 電，2的泵壓力經電磁9換右向位閥進入注射座移動右腔使注射座前移。這樣使噴嘴和模具緊貼缸的左腔油由電磁換向9回閥油箱。慢速注電射磁:鐵2Y、A7YA、10Y和A12Y得A電1泵、2的壓力油經電液換15左向位閥和單向截流閥進入注射缸左腔，其速度可由單向截流閥14調節(jié)。注射缸左腔油液經電液換11中向位閥流回油箱。1314電磁鐵、 2Y、A7Y、A8Y

23、、A10Y和A 12Y得A電1泵、2的壓力油經 電液換向11右閥位而不經過 單向截流14經閥入注射缸右 腔使注射速度加快?？焖僮?射和慢速注射壓力由遠程調 壓閥20控制。保壓電:磁2鐵YA、7Y、A 10Y和A14Y得A 電。1卸泵荷， 泵2供油，其僅用于補充保壓 時泄露量使注射缸對模腔內保 壓進行補塑、保壓。保壓壓力 由遠程控1制8調閥節(jié)，2供泵 的多余油由電磁4回溢油流閥 箱。預塑電:磁1鐵Y、A2YA、7Y和A11Y得A電1泵、 2供油。壓力油經液壓換 向閥15右位溢流截13流閥 和單向1閥2進入驅動螺桿 的預塑液壓馬達將料斗中 塑料顆粒卷入料筒。防延電磁:2Y鐵、A7YA 和9Y得A電

24、1，卸泵荷2的泵 壓力油一方面經電磁換向 1的1 左位進入注射座移動缸 右腔使噴嘴和模具保持接 另一方面壓力油經電液換 閥1的12進入注射缸左位使螺 桿強制的移減少料桶的前 壓力防止在注射座整體后 使，噴嘴端部物料的流出 射缸右腔和移動缸左腔油 分別經電1液的1換左向位閥 和電磁9換的向右閥位回油箱射臺后電磁退4Y鐵:和A6YA 得電1卸泵。2荷的泵液壓油電 磁換9向的閥左位使注射座整體 后退注射座油缸右位油經 換向閥左位回油箱固定截 1是0限制后退速度的。 慢速1電開磁2模Y鐵和A: 4Y得A電1，卸泵荷2壓泵力油 經電液5換左向位閥進入合模缸 右腔而左腔油液5 經電磁換 左位流回油箱2Y，

25、A若電磁鐵 和4Y的A電2，卸泵荷1，供泵 油是另一種慢速 慢速2開1供模油:電泵磁 鐵2Y和A4Y得A電1，泵 卸荷2壓泵力油經電液換 向5閥左位進入合模缸右 腔而左腔油液經電磁 閥5左位流回油箱，若 磁2鐵Y和A4Y的A電，16頂桿后電退磁2快速開電模磁鐵: 1Y、A2Y和A4Y得A電1，泵 、2雙泵供油經5電液換向閥 的左右進入合模缸有右腔 開模速度提高。合模缸左 的油經電5液的換右向位閥流 回油箱。頂桿頂電出磁2鐵:Y得A電泵2的壓力油經8電的磁換向閥右位進入頂出缸右腔使頂 缸活塞桿后退。頂出缸左 油經過電8磁右換位向回閥油5Y得A電1，卸泵荷2的泵壓力 油經電液8的換左向位閥單向 截流7進閥入頂出缸左腔推動 頂桿頂出制品，其運動速 單向截7調流節(jié)閥，此時