基于plc的注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目 錄摘要.第一章 注塑機(jī)簡介.1 1.1 注塑機(jī)的發(fā)展趨勢(shì).1 1.2 注塑機(jī)的使用.1 1.3 注塑機(jī)的工作過程.2第二章 可編程控制器簡介.3 2.1 PLC的基本特點(diǎn).3 2.2 PLC機(jī)型及I/O點(diǎn)數(shù)的選擇.32.2.1 PLC機(jī)型的選擇.32.2.2 PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的選擇.4第三章 S-2Y-250A型注塑機(jī)的設(shè)計(jì).53.1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的主電路圖.53.2 XS-2Y-250A型注塑機(jī)工作流程.63.2.1 PLC程序的順序控制設(shè)計(jì)法.63.2.2 順序控制設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟.73.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出分配表.83.4 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的語句表.103.5 注塑機(jī)控制系

2、統(tǒng)的梯形圖.12結(jié)束語.18參考文獻(xiàn).19摘 要注塑機(jī)控制系統(tǒng)是注塑機(jī)整機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其性能優(yōu)劣對(duì)整機(jī)至關(guān)重要。本論文主要闡述了XS-ZY-250A型注塑機(jī)的機(jī)電系統(tǒng)控制問題。采用PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑機(jī)各動(dòng)作的控制。確定了PLC輸入和輸出接口的屬性，將注塑機(jī)的所有檢測開關(guān)、限位開關(guān)、手動(dòng)操作開關(guān)和主令開關(guān)等，進(jìn)行確切地分類和編號(hào)，從而確定了I/O口的數(shù)量。根據(jù)輸入輸出的數(shù)量、類型確定PLC的型號(hào)為西門子S7-200型。軟件設(shè)計(jì)方面，根據(jù)注塑機(jī)各個(gè)動(dòng)作制出注塑機(jī)的工藝流程圖。根據(jù)此工藝流程圖，設(shè)計(jì)出注塑機(jī)的動(dòng)作流程圖，根據(jù)動(dòng)作流程圖寫出注塑機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，并依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫出步進(jìn)梯形圖，實(shí)

3、現(xiàn)注塑機(jī)動(dòng)作程序控制，將模糊控制等先進(jìn)控制理論應(yīng)用到注塑機(jī)料筒溫度控制中，并在注塑機(jī)全電氣化方面作了一些有益的嘗試。關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；PLC；自動(dòng)控制系統(tǒng) 第一章 注塑機(jī)簡介1.1注塑機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)注塑機(jī)是注塑成型的主設(shè)備，注塑機(jī)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(jìn)一步完善和發(fā)展必將推動(dòng)注塑成型技術(shù)的進(jìn)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(jī)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(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修方向發(fā)展。微處理機(jī)在注塑機(jī)上

4、的是注塑機(jī)的自動(dòng)控制方面最重要的發(fā)展。注射成型工藝對(duì)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(dòng)化。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天，注塑機(jī)不論在數(shù)量上或品種上都占有重要地位，其生產(chǎn)總數(shù)占整個(gè)塑料成型設(shè)備的20%30%，從而成為目前塑料機(jī)械中增長最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機(jī)種之一。1.2 注塑機(jī)的使用注射機(jī)的使用包括注射機(jī)的操作、注射機(jī)的工藝條件的調(diào)整、開車前的準(zhǔn)備和終了時(shí)的結(jié)束工作等。開車前的準(zhǔn)備和終了時(shí)的結(jié)束工作。開車前應(yīng)做好：檢查各運(yùn)動(dòng)部位（拉桿、導(dǎo)軌、導(dǎo)桿、油缸等）表面是否清潔，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行潤滑，檢查緊固件是否松動(dòng)，電路、油路、水管是否連接可靠，加熱裝置是否連接可靠，熱電偶與料斗接

5、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(yīng)關(guān)閉料斗落料口的插板。采用“手動(dòng)”的操作模式，在注射座退回后，反復(fù)進(jìn)行預(yù)塑和對(duì)空注射，將料筒內(nèi)的余料盡量排干凈。其次，采用“調(diào)整”模式，使模具閉于自由狀態(tài)，然后切斷加熱電源，關(guān)閉油泵電機(jī)、總電源和冷卻水。1.3 注塑機(jī)的工作過程注塑機(jī)的整體布置圖如圖1-1所示圖1-1注塑機(jī)整體布置圖注塑機(jī)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(shí)行程換向閥6恢復(fù)常位。液壓油才能進(jìn)入電液換向閥5右位控制腔。合模過程是動(dòng)模板慢速啟動(dòng)、快速前移接近模板時(shí)，液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)為低壓慢速。確認(rèn)模具內(nèi)無雜物時(shí)系統(tǒng)采用高壓合模。總體上

6、分為以下幾個(gè)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(yù)塑、防流延、注射座整體后退、開模、頂出、頂出缸前、螺桿的前進(jìn)與后退。第二章 可編程控制器簡介2.1 PLC的基本特點(diǎn)1.可靠性高由于可靠性是用戶首選依據(jù)，應(yīng)此每個(gè)PLC廠商都將可靠性作為第一指標(biāo)，以單片機(jī)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(shí)間。一般達(dá)30萬小時(shí)以上。2.控制功能強(qiáng)PLC具有邏輯判斷，定時(shí)，步進(jìn)，跳轉(zhuǎn)，移位，記憶 四則運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等功能。3.編程方便易于使用和推廣PLC采用與繼電器電路相類似的梯形圖編程比較直觀易懂。采用積木式模塊或結(jié)構(gòu)具有

7、較大的靈活性和擴(kuò)展性，可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求或運(yùn)行情況隨時(shí)對(duì)程序進(jìn)行再線修改不用改硬線。2.2 PLC機(jī)型及I/O點(diǎn)數(shù)的選擇2.2.1 PLC機(jī)型的選擇在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型；在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊希ㄗh選用整體式結(jié)構(gòu)的；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的；對(duì)于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求；而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程

8、度來選用中檔或高檔機(jī)。2.2.2 PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的選擇PLC平均的IO點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的IO點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的IO點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。通常IO點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上1015的裕量來確定。第三章 S-2Y-250A 型注塑機(jī)的設(shè)計(jì)3.1注塑機(jī)控制系統(tǒng)的主電路圖 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)一般為直接啟動(dòng)或減壓啟動(dòng)，對(duì)小容量電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)，但對(duì)于注塑機(jī)中應(yīng)用的容量較大的電動(dòng)機(jī)來說，由于啟動(dòng)電流大，會(huì)引起較大的電網(wǎng)壓降，所以本論文采用減壓啟動(dòng)的方法，以限制啟動(dòng)電流。減壓啟動(dòng)的方法有很多，如定子繞組串電阻啟動(dòng)、自耦變壓器減壓啟

9、動(dòng)、星-三角減壓啟動(dòng)、延邊三角形啟動(dòng)等。本論文采用星-三角減壓啟動(dòng)方式。啟動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)成星形，加在電動(dòng)機(jī)每相繞組上的電壓為額定電壓的1/1.732，從而減小了啟動(dòng)電流。待啟動(dòng)后按預(yù)先整定的時(shí)間把電動(dòng)機(jī)換成三角形聯(lián)結(jié)，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行。注塑機(jī)的主電路如圖3-1所示。 圖3-1 注塑機(jī)的主電路圖3.2 XS-2Y-250A型注塑機(jī)工作流程注塑機(jī)工作流程圖如下圖3-2所示： 圖3-2 注塑機(jī)工作流程圖3.2.1 PLC程序的順序控制設(shè)計(jì)法如果一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)

10、，也稱為步進(jìn)控制系統(tǒng)。其總控制是一步一步按進(jìn)順序行。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用很廣，尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無例外地利用順序控制來實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)。所謂順序控制設(shè)計(jì)法就是針對(duì)系順序控制統(tǒng)的一種專門的方設(shè)計(jì)法。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)一般有兩種思路：一是針對(duì)某一具體對(duì)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(shè)計(jì)法。它把整個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)時(shí)間段，在這段時(shí)間里可以有一個(gè)輸出，也可有多個(gè)輸出，但他們各自狀態(tài)不變。一旦有一個(gè)變化，系統(tǒng)即轉(zhuǎn)入下一個(gè)狀態(tài)。給每一個(gè)時(shí)間段設(shè)定一個(gè)狀態(tài)器，利用這些狀態(tài)器的組合控制輸出。3.2.2順序控制設(shè)計(jì)法的步設(shè)計(jì)驟（1）步的劃分順序控制設(shè)計(jì)法

11、最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)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(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步之內(nèi)，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(guān)系。步也可根據(jù)被控對(duì)象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對(duì)象工作狀態(tài)的變化應(yīng)該是由輸PLC出狀態(tài)變化引起的。如某液壓滑臺(tái)的整個(gè)工作過程可劃分為停止（原位）、快進(jìn)、工進(jìn)、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(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)與輸PLC出無關(guān)，那么

12、快進(jìn)和工進(jìn)只能算一步。（2）轉(zhuǎn)換條件的確定使系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號(hào)，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可能是內(nèi)PLC部產(chǎn)生的信號(hào)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)的接通/斷開等，轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非邏輯組合。如SB、SQ1、SQ2、SQ3均為轉(zhuǎn)換條件。法用轉(zhuǎn)順序控制設(shè)計(jì)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的變順序化，然后用代表各步的編程元件去各控制輸出繼電器。（3）功能表圖的繪制根據(jù)以上分析和被控對(duì)象工作內(nèi)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(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的一個(gè)步驟。畫功能圖一般步驟：分析控制要

13、求和工藝流程，確定功能圖的結(jié)構(gòu)復(fù)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(zhuǎn)移條件及其關(guān)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(hào)的處理。（4）梯形圖的編制根據(jù)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。3.3 注塑機(jī)的控制系統(tǒng)輸入輸出分配表 輸入分配表如下圖3-3所示：I0.0慢速合模啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.1慢速合模啟動(dòng)安全門I02.快速合模啟動(dòng)行程開關(guān)I0.3D低壓慢速合模行程開關(guān)I0.4高壓鎖模啟動(dòng)行程開關(guān)I0.5射臺(tái)前移啟動(dòng)壓力傳感I0.6慢速注射啟動(dòng)壓力和溫度傳感I0.7快速

14、注射啟動(dòng)壓力和溫度傳感I0.8停止注射啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.9保壓啟動(dòng)壓力傳感I0.10預(yù)塑啟動(dòng)壓力和溫度傳感I0.11防延啟動(dòng)壓力傳感I0.12射臺(tái)后退啟動(dòng)溫度傳感I0.13慢速1開模啟動(dòng)溫度傳感I0.14慢速2開模啟動(dòng)溫度傳感I0.15快速開模啟動(dòng)行程開關(guān)I0.16頂桿前進(jìn)啟動(dòng)行程開關(guān)I0.17頂桿后退啟動(dòng)行程開關(guān)I0.18停止啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.19螺桿前進(jìn)啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.20螺桿后退啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.21螺桿停止啟動(dòng)按鈕開關(guān)圖3-3 注塑機(jī)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.

15、6YA7Q0.7YA8Q0.8YA9Q0.9YA10Q0.10YA11Q0.11YA12Q0.12YA13Q0.13YA14Q0.14圖3-4 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的輸出分配表電磁閥動(dòng)作表如圖3-5動(dòng)作電磁鐵YA1234567891011121314合模慢速-+-快速+-低壓-+-+-高壓-+-射臺(tái)前移-+-+-注射快速+-+-+-+-慢速+-+-+-+-保壓-+-+-+-+預(yù)塑+-+-+-防延-+-+-+-射臺(tái)后移-+-+-開模慢速1-+-+-慢速2+-+-快速+-+-頂出頂桿前進(jìn)-+-+-頂桿后退-+-螺桿進(jìn)-+-+-螺桿退-+-+-圖3-5 電磁閥動(dòng)作圖3.4注塑機(jī)控制系統(tǒng)的語句表LD I0.

16、0 = Q1.3 AN I0.1 LD YA1LD Q0.3 AN I0.5AN I0.2 OLDOLD = Q0.2LD I1.8 = Q0.3AN I2.0 = YA2 AN I2.1 L Q0.7AN I2.2 AN I0.6OLD AN I0.7= Q0.2 OLD = Q0.3 = Q0.2LD I0.2 = Q0.7LD Q0.1 LD I0.6AN I0.3 LD Q1.2OLD AN I0.8= Q0.1 AN I0.7= Q0.2 OLD= Q0.3 = Q0.1 LD I3.0 = Q0.2LD Q1.3 = Q0.7 AN I0.4 = Q1.1 OLD = Q1.2=

17、Q0.2 = Q0.3 LD I0.7 AN I1.2LD Q0.8 OLDAN I0.8 = Q0.2AN I0.9 = Q0.7OLD = Q0.9= Q0.1 LD I1.2= Q0.2 LD Q0.6= Q0.7 AN I1.3= Q0.8 OLD = Q1.0 = Q0.2= Q1.2 = Q0.6LD I0.9 LD I1.3LD Q1.4 LD Q0.4A I1.0 AN I1.4 OLD OLD= Q0.2 = Q0.2= Q0.7 = Q0.4= Q1.0 LD I1.5= Q1.4 LD YA3LD I1.0 AN I1.5LD Q1.1 AN I1.6AN I1.1 OL

18、DOLD = Q0.1= Q0.1 = Q0.4= Q0.2 = Q0.2= Q0.7 = YA3= Q1.1 LD I1.6LD Q0.9LD Q0.5 LD YA5AN I1.7 AN 2.0OLD OLD= Q0.2 = Q0.2= Q0.5 = Q0.8LD I1.7 = YA5LD YA4 LD I2.0AN I1.8 LD YA6OLD AN I2.1= Q0.2 OLD= YA4 = Q0.2LD I1.9 = Q0.9 3.5注塑機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖 = YA6 結(jié)束語本課程設(shè)計(jì)在韓英和段春霞老師細(xì)心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成，于自己水平有限，在本次設(shè)計(jì)中，我遇到了很多的困難，有些問題通過問同學(xué)解決了，更多的是老師提供的資料給予我很多的幫助，真心感謝老