注塑机的PLC控制

《电气控制技术》课程设计说明书注塑机的PLC控制系统设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：刘科尧指导教师：罗雪莲职称教授专业：自动化班级：自本1103完成时间：2014年6月摘要继电器和单片机的注塑机控制系统的接线复杂、控制精度低、维修不便且缺乏柔性,基于PLC技术的控制方式可大大提高整机的综合性能。I/O选择上选择基本单元FX2N-48MR,该课题研究的是用于热塑料的成型加工的注塑机，将它的加工过程用PLC来控制。用8个电磁阀来控制模子关闭、控制台前进、注塑、保压、预塑、射台后退、开模、顶针动作等多道工序，并且运用行程开关使其构成一个完整的循环过程。并根据工艺流程图，设计出注塑机的动作流程图，再按照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。关键词：FX2N-48MR;注塑机；PLC自动控制技术AbstractWiringinjectionmoldingmachinecontrolsystemrelayandasinglechipofthecomplex,lowcontrolaccuracy,inconvenientrepairandlackofflexibility,controlmodebasedonPLCtechnologycangreatlyimprovetheoverallperformanceofthemachine.I/OonthebasicunitofFX2N-48MR,theresearchisusedininjectionmoldingmachinemoldingthermoplastic,willprocessitusedtocontrolPLC.8solenoidvalvetocontrolthemoldclosing,consoleforward,injectionmolding,pressure,plasticizing,injectiontableback,openmold,thimbleactionandotherprocesses,andtheuseofatravelswitchtoformacompletecycle.Accordingtotheprocessflowdiagram,designactionflowchartofinjectionmoldingmachine,theninaccordancewiththeoperationflowcharttowriteinjectionmoldingmachinestatetransitiondiagram,andbasedonthestatetransitiondiagramtowritestepladder.Keywords:FX2N-48MR;injectionmoldingmachine;automaticcontrolofPLCTechnology目录1注塑机控制系统简介...............................................11.1注塑机控制系统简介...........................................11.2主要内容.....................................................12注塑机控制系统的分析.............................................32.1注塑机的机械结构.............................................32.2注塑机工作原理...............................................32.3注塑机总电路.................................................43注塑机的PLC控制设计.............................................53.1PLC机型选择的原则............................................53.2I/O模块的选择................................................63.3可编程控制器控制系统I/O点数估计.............................73.4PLC的I/O分配表..............................................83.5注塑机控制系统的接线图.......................................103.5.1注塑机控制系统的整体接线示意图...........................103.5.2PLC的系统工艺流程图.....................................113.5.3注塑机的步序控制.........................................123.6PLC控制系统程序梯形图.......................................164结论..........................................................19参考文献...........................................................20附录A..............................................................2111注塑机控制系统简介1.1注塑机控制系统简介控制系统是注塑机控制系统的一个重要部分，其性能的优劣对整机有着至关重要的影响，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（可编程控制器）不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理的功能，真正成为一种计算机工业控制装置。PLC的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，所以在工业发达国家，PLC在其自动化设备中的比例占首位。近年来，我国的PLC技术也从初期的引进、消化走向吸收和推广应用阶段，并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。在以往国内的注塑机控制系统中，主要存在三种控制类型：⑴继电器控制⑵单片机控制⑶PLC控制注塑机控制通常指的是电液控制，即由液压和电气控制部分组成。注塑机的控制系统是保证注塑机按工艺过程规定的要求（压力、速度、温度、时间等）和动作程序，准确有效地工作的控制系统。目前注塑机的发展主要集中在：⑴提高制品尺寸精度和稳定性⑵提高速度、缩短成型周期⑶生产过程的自动化和省力但所采用的技术手段，都离不开以计算机技术为基础的自控技术。因此，注塑机的控制成为目前注塑机发展中一个很重要的内容，主要包括动作程序控制（如开闭模、注射、保压等）和过程程序控制（例如，注射过程的速度和压力程序控制等）两个方面。1.2主要内容注塑机是一种能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品的塑料生产设备，它是将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保2持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品，从而得到所需的成品。该课题的主要内容是利用PLC完成注塑机控制系统的设计，对注塑机的时序动作、注射压力以及料筒温度进行准确控制,包括从进料到成品的形成的整个过程。涉及注塑机的时序控制流程的分析，注塑机料筒的温度控制系统的设计，具体硬件配置的确定，触摸屏画面及程序的编制和整机硬件原理图、电气接线图、PLC程序的编制等。32注塑机控制系统的分析2.1注塑机的机械结构注塑机示意图如1所示，它主要由注射部分、合模部分、液压系统、控制系统等部分组成。图1注塑机的结构示意图2.2注塑机工作原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料——熔融塑化——施压注射——充模冷却——启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。注塑机一般分为手动、自动两种工作模式。手动模式时按下相应的功能按钮时，能完成相应的操作，此模式一般为调试模具及维修时使用；自动模式时，只需按下启动按钮，注塑机就能按照调定的速度和压力将相应的动作进行到底，此模式一般多用在生产阶段，工作流程如下：起始位置→合模→整进→注射→保压延时→预塑→整退→启模→顶出→起始位置。42.3总电路图3注塑机主电路53注塑机的PLC控制设计3.1PLC机型选择的原则PLC机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述：⑴结构合理对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。⑵功能强、弱适当对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用抵挡的PLC。对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档机的PLC。对于控制比较复杂、控制要求比较高的工程项目，如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂程度的程度，选用中档机或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各个部分的具体要求来选择PLC，以组成一个分布式的控制系统。⑶机型统一PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。但由于整体式结构的PLC功能有限，只适合于控制要求比较简单的系统。一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。⑷是否在线编程PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。6⑸PLC的环境适应性由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。一般PLC及其外部电路（I/O模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作：温度工作温度0～55℃储存温度-40℃～+85℃温度相对湿度5%～95%（无凝结霜）振动和冲击满足国际电工委员会标准电源交流220V，允许变化范围为-15%～+15%，频率为47～53Hz，瞬间停电保持10ms环境周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体，对于需要应用在特殊环境下的PLC，要根据具体的情况进行合理的选择。3.2I/O模块的选择PLC是一种工业控制系统，他的控制对象是工业生产设备或工业生产过程他的工作环境是工业生产现场。他与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为对被控对象进行控制的依据。同时控制器又通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也是各种各样的，而PLC的CPU所处理信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离。为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，PLC相应有许多