PLC注塑机课程设计

1湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气控制与PLC课程设计课题名称注塑机电气控制系统设计专业班级测控技术与仪器0901班姓名学号指导教师赖指南、刘星平、周向红审批黄峰、汪超、刘星平任务书下达日期2012年12月1日课程设计完成日期2012年12月28日2设计内容与要求一.课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。二.课程设计的内容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制注塑机控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。3.选择电器元件，列出电器元件明细表。4.编写设计说明书。三.课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。3课题:注塑机电气控制系统设计一.注塑机概况及控制要求启动按钮SB与安全限位开关SQ1闭模终止限位开关SQ2射台前进终止限位开关SQ3延时t秒延时t秒加料限位开关SQ4射台后退限位开关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SQ8射台前进射台后退顶针后退顶针前进复位开模预塑保压注射闭模原点YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8.......................图1注塑机工作流程图12图1注塑机工作流程图4注塑机用于热塑性塑料的面型加工，注塑机籍助8个电磁阀YV1～YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退、复位等工序，其中注射和保压工序需要延时一定的时间。图1是注塑机工作流程图，由图1可知，电磁阀YV1～YV8在各工序的动作顺序是在闭模工序，YV1、YV3动作；在射台向前工序，YV8动作，在其余工序，电磁阀的动作顺序以此类。二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。2.选择电气元件，编制电气元件明细表。2.选择电气元件，编制电气元件明细表。3.设计操作面板电器元件布置图。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。5言前本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。注塑机用于热塑性塑料的面型加工，注塑机籍助8个电磁阀YV1～YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退、复位等工序，其中注射和保压工序需要延时一定的时间。图1是注塑机工作流程图，由图1可知，电磁阀YV1～YV8在各工序的动作顺序是在闭模工序，YV1、YV3动作；在射台向前工序，YV8动作，在其余工序，电磁阀的动作顺序以此类。这次的课程设计有赖指南老师带领知道，期间赖老师给了我很多的相关的辅导，从设计思路到动手设计，给了我很大的帮助。由于水平有限，设计中难免有不足之处，恳请读者批评指正。作者2012年12月28日6目录第1章：设计对象概述………………………………………………………7第2章：设计任务和要求……………………………………………………8第3章：确定控制方案………………………………………………………9第4章：控制系统的硬件设计………………………………………………114.1：注塑机主电路设计……………………………………………………114.1.1：注塑机主电路电器元件选择………………………………………114.2：PLC控制部分硬件设计………………………………………………124.2.1：PLC的I/O元件选择………………………………………………124.2.2：PLC的I/O接线图设计……………………………………………13第5章：控制系统的软件设计………………………………………………155.1：主程序的设计…………………………………………………………155.2：公用子程序的设计……………………………………………………165.3：手动子程序的设计……………………………………………………175.4：自动子程序的设计……………………………………………………18第6章：控制系统调试………………………………………………………22结束语………………………………………………………………………22致谢…………………………………………………………………………23参考文献……………………………………………………………………24附录…………………………………………………………………………25评分表………………………………………………………………………307第一章控制对象描述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。早期的注塑机由于当时的条件或成本限制多用继电器电路控制，其故障率高、维修周期短、设备工作效率低。随着工业控制技术的飞速发展和产品档次的提高，现今注塑机多采用PLC（或专用控制器）加人机界面的控制系统，生产自动化程度的大为提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争。8第2章设计任务和要求注塑机用于热塑性塑料的面型加工，注塑机籍助8个电磁阀YV1～YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退、复位等工序，其中注射和保压工序需要延时一定的时间。图1是注塑机工作流程图，由图1可知，电磁阀YV1～YV8在各工序的动作顺序是在闭模工序，YV1、YV3动作；在射台向前工序，YV8动作，在其余工序，电磁阀的动作顺序以此类。设计的主要任务有：1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。2.选择电气元件，编制电气元件明细表。2.选择电气元件，编制电气元件明细表。3.设计操作面板电器元件布置图。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。9第3章确定控制方案在以往国内的注塑机控制系统中，主要存在三种控制类型：1.继电器控制2.单片机控制3.PLC控制PLC的功能的功能PLC经过多年在工业领域的运用后，按其功能，它主要应用在一下几个方面：（1）数据处理：PLC是具有未处理器的一种智能电子产品，他具有数值运算、数据比较、数值转换，一级数据传输通信等功能。（2）逻辑控制：PLC具有逻辑运算功能，可实现多种通断控制。（3）定时控制：由于PLC为用户提供了很多计时器，且时间设定值可以有用户程序设定修改，所以有很强的定时功能。（4）技术功能：同时PLC为用户提供了很多计时器，也可以通过软件进行计数值设定。（5）顺序控制：可依据生产加工过程，实现定位输出，顺序启动等控制。（PLC控制盒继电器控制比较（1）逻辑控制继电器控制是利用各电器件机械触点的串联、并联组合成逻辑控制。采用硬件连线连线多而复杂，对今后的逻辑修改、增加功能很困难。而PLC中逻辑控制是以程序的方式储存在内存中，改变程序，便可改变逻辑。连线少、方便可靠。（2）控制速度依靠机械触点的吸合动作来完成控制的继电器控制系统，工作频率低，工作速度慢。而PLC由于采用程序指令控制半导体电路来实现控制，稳定可靠，运行速度大大提高了。（3）顺序控制继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控10制。时间继电器内部的机械结构易受环境温度和湿度变化的影响，造成定时的精度不高。而PLC内部是有半导体电路组成的定时器及由晶体振荡器产生的时钟计时，定时精度高。（4）灵活性可扩展性继电器系统安装后，受电气设备初定树木的有限性和连线复杂等原因的影响，系统在今后的灵活性、扩展性很差。而PLC具有专用的输入输出模块，理论上连接可以无穷多，连线少灵活性可扩展行好。（5计数功能继电器控制可实现逻辑功能，但不具备计数功能。PLC内部有特定的计数器，可实现对生产设备的步进控制。（6）可靠性和可维护性继电器控制使用大量的机械触点，出点在开闭时会产生电弧，造成损伤伴有机械磨损，使用寿命短，运行可靠性差，不易维护。而PLC采用微电子技术，内部的开关动作均无触点的半导体电路来完成，体积小寿命长，可靠性高，并且能够随时显示给操作人员，计时监视控制程序的执行状况，为现场调试和维护提供便利。PLC控制与单片机控制比较（1）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，但两者不具备可比性。（2）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。（3）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝着标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。由上综合所述，本设计采用PLC方案控制是明智、快捷的途径，成功率高。11第4章控制系统的硬件设计4.1注塑机主电路设计4.1.1注塑机主电路元件选择PLC选型的方法随着PLC的推广普及，PLC产品的种类越来越多，而且功能也日趋完善。PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要的作用。机型选择的原则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：（1）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。（2）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。12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。（3）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。（4）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。4.2：PLC控