基于plc的注塑机控制系统设计

目录摘要........................................................Ⅰ第一章注塑机简介...........................................11.1注塑机的发展趋势.....................................11.2注塑机的使用.........................................11.3注塑机的工作过程.....................................2第二章可编程控制器简介.....................................32.1PLC的基本特点........................................32.2PLC机型及I/O点数的选择..............................32.2.1PLC机型的选择....................................32.2.2PLC的I/O点数的选择..............................4第三章S-2Y-250A型注塑机的设计..............................53.1注塑机控制系统的主电路图..............................53.2XS-2Y-250A型注塑机工作流程...........................63.2.1PLC程序的顺序控制设计法...........................63.2.2顺序控制设计法的设计步骤...........................73.3注塑机控制系统的输入输出分配表...........................83.4注塑机控制系统的语句表..................................103.5注塑机控制系统的梯形图..................................12结束语.......................................................18参考文献.....................................................19I摘要注塑机控制系统是注塑机整机的一个重要组成部分，其性能优劣对整机至关重要。本论文主要阐述了XS-ZY-250A型注塑机的机电系统控制问题。采用PLC来实现对注塑机各动作的控制。确定了PLC输入和输出接口的属性，将注塑机的所有检测开关、限位开关、手动操作开关和主令开关等，进行确切地分类和编号，从而确定了I/O口的数量。根据输入输出的数量、类型确定PLC的型号为西门子S7-200型。软件设计方面，根据注塑机各个动作制出注塑机的工艺流程图。根据此工艺流程图，设计出注塑机的动作流程图，根据动作流程图写出注塑机的状态转移图，并依据状态转移图写出步进梯形图，实现注塑机动作程序控制，将模糊控制等先进控制理论应用到注塑机料筒温度控制中，并在注塑机全电气化方面作了一些有益的尝试。关键词：注塑机；PLC；自动控制系统1第一章注塑机简介1.1注塑机的发展趋势注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。在大型注塑的技术发展方面，合模系统采用全液压式或液压-机械式，即曲轴连杆型式，两者在市场上均有竞争能力。但不论哪种形式的注，其发方向都必须向低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠和便于维修方向发展。微处理机在注塑机上的是注塑机的自动控制方面最重要的发展。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的20%－30%，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。1.2注塑机的使用注射机的使用包括注射机的操作、注射机的工艺条件的调整、开车前的准备和终了时的结束工作等。开车前的准备和终了时的结束工作。开车前应做好：检查各运动部位（拉杆、导轨、导杆、油缸等）表面是否清洁，对运动部件进行润滑，检查紧固件是否松动，电路、油路、水管是否连接可靠，加热装置是否连接可靠，热电偶与料斗接触是否良好，检查液压装置的油量，打开冷却系统。每次加工终了后，首先应关闭料斗落料口的插板。采用“手动”的操作模式，在注射座退回后，反复进行预塑和对空注射，将料筒内的余料尽量排干净。其次，采用“调整”模式，使模具闭于自由状态，然后切断加热电源，关闭油泵电机、总电源和冷却水。21.3注塑机的工作过程注塑机的整体布置图如图1-1所示图1-1注塑机整体布置图注塑机上有安全门，只有检测到安全门闭合的信息（用传感器）合模缸才能工作，此时行程换向阀6恢复常位。液压油才能进入电液换向阀5右位控制腔。合模过程是动模板慢速启动、快速前移接近模板时，液压系统转为低压慢速。确认模具内无杂物时系统采用高压合模。总体上分为以下几个过程：慢速合模、快速合模、低压慢速合模、高压合模6、注射座整体前移、注射、慢速注射、快速注射、保压、预塑、防流延、注射座整体后退、开模、顶出、顶出缸前、螺杆的前进与后退。YYYYYYYYYYYYYY3第二章可编程控制器简介2.1PLC的基本特点1.可靠性高由于可靠性是用户首选依据，应此每个PLC厂商都将可靠性作为第一指标，以单片机为核心在硬件和软件上采取大量抗干扰措施，提升PLC平均无故障时间。一般达30万小时以上。2.控制功能强PLC具有逻辑判断，定时，步进，跳转，移位，记忆四则运算和数据传送等功能。3.编程方便易于使用和推广PLC采用与继电器电路相类似的梯形图编程比较直观易懂。采用积木式模块或结构具有较大的灵活性和扩展性，可根据生产工艺要求或运行情况随时对程序进行再线修改不用改硬线。2.2PLC机型及I/O点数的选择2.2.1PLC机型的选择在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型；在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的ＰＬＣ；其它情况则最好选用模块式结构的ＰＬＣ；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带Ａ／Ｄ转换、Ｄ／Ａ转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现ＰＩＤ运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。42.2.2PLC的I/O点数的选择PLC平均的I／O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I／O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少，但必须留有一定的裕量。通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定。5第三章S-2Y-250A型注塑机的设计3.1注塑机控制系统的主电路图电动机启动一般为直接启动或减压启动，对小容量电动机可直接启动，但对于注塑机中应用的容量较大的电动机来说，由于启动电流大，会引起较大的电网压降，所以本论文采用减压启动的方法，以限制启动电流。减压启动的方法有很多，如定子绕组串电阻启动、自耦变压器减压启动、星-三角减压启动、延边三角形启动等。本论文采用星-三角减压启动方式。启动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的1/1.732，从而减小了启动电流。待启动后按预先整定的时间把电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。注塑机的主电路如图3-1所示。图3-1注塑机的主电路图63.2XS-2Y-250A型注塑机工作流程注塑机工作流程图如下图3-2所示：原点闲模射台前进注塑保压顶塑射台后退开模顶针前进顶针后退复位启动按钮SB安全限位开关SQ1闭模终止限位开关SQ2射台前进终止限位开关SQ3延时1s延时2s加料限位开关SQ4射台后退终止限位开关SQ5开模终止限位开关SQ6顶针前进终止限位开关SQ7顶针后退终止限位开关SQ8YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8图3-2注塑机工作流程图3.2.1PLC程序的顺序控制设计法如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过程的正常运行，这样的控制7系统称为顺序控制系统，也称为步进控制系统。其总控制是一步一步按进顺序行。在工业控制领域中，顺序控制系统的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。所谓顺序控制设计法就是针对系顺序控制统的一种专门的方设计法。系统程序设计一般有两种思路：一是针对某一具体对象（输出）来考虑（就像我们前面所用到的方法），另一种就是本课题所要介绍的功能图设计法。它把整个系统分成几个时间段，在这段时间里可以有一个输出，也可有多个输出，但他们各自状态不变。一旦有一个变化，系统即转入下一个状态。给每一个时间段设定一个状态器，利用这些状态器的组合控制输出。3.2.2顺序控制设计法的步设计骤（1）步的划分顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并且用编程元件（辅助继电器M或状态器S）来代表各步。如步是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与各PLC输出状态之间有着极为简单的逻辑关系。步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象工作状态的变化应该是由输PLC出状态变化引起的。如某液压滑台的整个工作过程可划分为停止（原位）、快进、工进、快退四步。但这四步的状态改变都必须是由PLC输出状态的变化引起的，否则就不能这样划分，例如从快进转为工进与输PLC出无关，那么快进和工进只能算一步。（2）转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通/断开等，也可能是内PLC部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。如SB、SQ1、SQ2、SQ3均为转换条件。法用转顺序控制设计换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的变顺序化，然后用代表各步的编程元件去各控制输出继电8器。（3）功能表图的绘制根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是法顺序控制设计中最为关键的一个步骤。画功能图一般步骤：①分析控制要求和工艺流程，确定功能图的结构《复杂系统需要》。②工艺流程分解若干步，每一步表示一稳定状态。③确定步与步之间转移条件及其关系。④确定初始状态。（可用输出或状态器）⑤解决循环及正常停车问题。⑥急停信号的处理。（4）梯形图的编制根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。如果PLC支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为最终程序。3.3注塑机的控制系统输入输出分配表输入分配表如下图3-3所示：图3-3注塑机控制系统输入分配表I0.0慢速合模启动按钮开关I0.1慢速合模启动安全门I02.快速合模启动行程开关I0.3D低压慢速合模行程开关I0.4高压锁模启动行程开关I0.5射台前移启动压力传感I0.6慢速注射启动压力和温度传感I0.7快速注射启动压力和温度传感I0.8停止注射启动按钮开关I0.9保压启动压力传感I0.10预塑启动压力和温度传感I0.11防延启动压力传感I0.12射台后退启动温度传感I0.13慢速1开模启动温度传感I0.14慢速2开模启动温度传感I0.15快速开模启动行程开关I0.16顶杆前进启动行程开关I0.17顶杆后退启动行程开关I0.18停止启动按钮开关I0.19螺杆前进启动按钮开关I0.20螺杆后退启动按钮开关I0.