注塑機的PLC控制設計

課程設計目錄緒論………………課題介紹……………控制要求及控制方案………………硬件設計……………軟件設計……………調試…………………小結…………………附錄…………………注塑機的PLC控制設計緒論PLC即可編程序控制器：PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數字運算操作的電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程.PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現控制，而主要靠運行存儲于PLC內存中的程序，進行入出信息變換實現控制。PLC基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。隨著科學技術的飛速發(fā)展，計算機控制也日趨成熟，同時也擴展到各個控制領域。現代社會要求制造業(yè)對市場需求迅速的反應，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產品。為了滿足這一需求，生產設備的控制系統必須具有極高的靈活性和可靠性，可編程控制器就順應而生。一、注塑機定義：注塑成型機（簡稱注射機或注塑機）是將熱塑性塑料或熱固性塑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。注射成型是通過注射機和模具來實現的。二、注塑機的類型：注塑機的類型有：立式、臥式、全電式，但是無論哪種注塑機，其基本功能有兩個：（1）加熱塑料，使其達到熔化狀態(tài)；（2）對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。三、注塑機的結構和功能：注塑機通常由注射系統、合模系統、液壓傳達動系統、電氣控制系統、潤滑系統、加熱及冷卻系統、安全監(jiān)測系統等組成。注塑系統注射系統的作用：注射系統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3種主要形式。目前應用最廣泛的是螺桿式。其作用是在注塑機的一個循環(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。注射系統的組成：注射系統由塑化裝置和動力傳動裝置組成。合模系統合模系統的作用：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。合模系統的組成：合模系統主要由合模裝置、調模機構、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。液壓系統液壓傳動系統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。它主要由各自的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。電氣控制系統電氣控制系統和液壓系統合理配合，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4種控制方式，手動、半自動、全自動、調整。加熱/冷卻系統加熱系統是用來加熱料筒及注射噴嘴的，注塑機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；冷卻系統主要用來冷卻油溫，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。潤滑系統潤滑系統是注塑機的動模板、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。監(jiān)測系統監(jiān)測系統主要對注塑機的油溫、料溫、系統超載，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。四、注塑機工作原理及模式：注塑機是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)的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，進行下一個循環(huán)。跳轉與循環(huán)是選擇性分支的一種特殊形式。若滿足某一轉移條件，程序跳過幾個狀態(tài)往下繼續(xù)執(zhí)行，這是正向跳轉；或程序返回上面某個狀態(tài)再開始往下繼續(xù)執(zhí)行，這是逆向跳轉，也就是本次工程用到的循環(huán)。課題介紹本課題研究的是用于熱塑料的成型加工的注塑機，將它的加工過程用PLC來控制。用8個電磁閥來控制模子關閉、控制臺前進、注塑、保壓、預塑、射臺后退、開模、頂針動作等多道工序，并且運用行程開關使其構成一個完整的循環(huán)過程。本課設采用的是選擇性分支；所謂選擇性分支，即：從多個分支流程中根據條件選擇某一分支，狀態(tài)轉移到該分支執(zhí)行，其他分支的轉移條件不能同時滿足，即每次只滿足一個分支轉移條件，稱為選擇性分支。任何復雜的控制過程均可以由以上四種結構組合而成。注塑機的控制要求及控制方案某注塑機借助8個電磁閥YV1~YV8完成注塑各工序。若注塑模子在原點SQ1動作，按下啟動按鈕SB，通過YV1、YV3將模子關閉，限位開關SQ2動作后表示模子關閉完成，此時由YV2、YV8控制射臺前進，準備射入熱塑料，限位開關SQ3動作表示射臺到位，YV3、YV7動作開始注塑，延時10s后YV7、YV8動作進行保壓，保壓5s后，由YV1、YV7執(zhí)行預塑，等加料限位開關SQ4動作后由YV6執(zhí)行射臺的后退，限位開關SQ5動作后停止后退，由YV2、YV4執(zhí)行開模，限位開關SQ6動作后開模完成，YV3、YV5動作使頂針前進，將塑料件頂出，頂針終止限位SQ7動作后，YV4、YV5使頂針后退，頂針后退限位SQ8動作后，動作結束，完成一個工作循環(huán)，等待下一次啟動。編制控制程序。步驟電磁閥模子關閉控制射臺前進注塑保壓預塑后退開模頂針前進頂針后退YV1＋＋YV2＋＋YV3＋＋＋YV4＋＋YV5＋＋YV6＋YV7＋＋＋YV8＋＋表1注塑機工序動作圖（注：表中“＋”表示電磁閥得電）硬件設計控制原理圖圖1PLC外部接線圖PLC的選擇PLC選用三菱FX2N系列的FX2N-32MR-001型號。此注塑機系統有9個輸入8個輸出，FX2N-32MR-001是16輸入16輸出，32點PLC，因此選用它。軟件設計①控制框圖②I/O地址表2I/O地址表輸入輸出其他X000啟動按鈕Y001電磁閥YV1T0延時10sX001原點SQ1Y002電磁閥YV2T1延時5sX002限位開關SQ2Y003電磁閥YV3X003限位開關SQ3Y004電磁閥YV4X004加料限位開關SQ4Y005電磁閥YV5X005限位開關SQ5Y006電磁閥YV6X006限位開關SQ6Y007電磁閥YV7X007頂端終止限位SQ7Y010電磁閥YV8X010頂端后退限位SQ8梯形圖圖2-1如圖2-1所示，當原點X001動作，按下啟動按鈕X000，線圈Y001、Y003就得電，Y001、Y003的常開觸點使其自鎖。Y002、Y010常閉觸點實現互鎖，當圖2-2中線圈Y002、Y010得電后，這兩個常閉觸點斷開，線圈Y001、Y003失電停轉。X002常閉觸點與圖2-2中限位開關X002組成復合開關，也起互鎖作用，雙重保護電路。電磁閥YV1、YV3得電將模子關閉。圖2-2如圖2-2所示，限位開關X002動作，線圈Y002、Y010得電自鎖，Y003、Y007、X003常閉觸點互鎖保護電路。此時電磁閥YV2、YV8得電控制射臺前進，準備注入熱塑料。圖2-3如圖2-3所示，限位開關X003動作表示射臺到位，線圈Y003、Y007得電，Y007常開觸點閉合自鎖，同時延時通電時間繼電器T0得電，電磁閥YV3、YV7動作開始注塑。10s后其常開觸點閉合，線圈Y003清零失電，線圈Y010得電自鎖，延時通電時間繼電器T1得電，電磁閥YV7、YV8動作進行保壓。5s后其常開觸點閉合，線圈Y010清零，Y001得電。電磁閥YV1、YV7執(zhí)行預塑。圖2-4如圖2-4所示，加料限位開關X004動作，線圈Y006得電自鎖，Y007、Y001清零，執(zhí)行射臺的后退。X005、Y002、Y004常閉觸點均為互鎖保護電路。圖2-5如圖2-5所示，限位開關X005動作，線圈Y004、Y002得電自鎖，Y003、Y005、X006常閉觸點均為互鎖。YV2、YV4執(zhí)行開模。圖2-6如圖2-6所示，限位開關X006動作開模完成，線圈Y003、Y005得電，Y00