注塑机的PLC控制设计

课程设计目录绪论………………课题介绍……………控制要求及控制方案………………硬件设计……………软件设计……………调试…………………小结…………………附录…………………注塑机的PLC控制设计绪论PLC即可编程序控制器：PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。随着科学技术的飞速发展，计算机控制也日趋成熟，同时也扩展到各个控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。一、注塑机定义：注塑成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注射机和模具来实现的。二、注塑机的类型：注塑机的类型有：立式、卧式、全电式，但是无论哪种注塑机，其基本功能有两个：（1）加热塑料，使其达到熔化状态；（2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。三、注塑机的结构和功能：注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。注塑系统注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式螺杆预塑柱塞注射3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是在注塑机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传动装置组成。合模系统合模系统的作用：是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时在模具闭合后，供给模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。合模系统的组成：合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。液压系统液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自的液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量从而满足注射成型工艺各项要求。电气控制系统电气控制系统和液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。一般有4种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。加热/冷却系统加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；冷却系统主要用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。润滑系统润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑。监测系统监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。四、注塑机工作原理及模式：注塑机是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态的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。注射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。跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行，这是正向跳转；或程序返回上面某个状态再开始往下继续执行，这是逆向跳转，也就是本次工程用到的循环。课题介绍本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。本课设采用的是选择性分支；所谓选择性分支，即：从多个分支流程中根据条件选择某一分支，状态转移到该分支执行，其他分支的转移条件不能同时满足，即每次只满足一个分支转移条件，称为选择性分支。任何复杂的控制过程均可以由以上四种结构组合而成。注塑机的控制要求及控制方案某注塑机借助8个电磁阀YV1~YV8完成注塑各工序。若注塑模子在原点SQ1动作，按下启动按钮SB，通过YV1、YV3将模子关闭，限位开关SQ2动作后表示模子关闭完成，此时由YV2、YV8控制射台前进，准备射入热塑料，限位开关SQ3动作表示射台到位，YV3、YV7动作开始注塑，延时10s后YV7、YV8动作进行保压，保压5s后，由YV1、YV7执行预塑，等加料限位开关SQ4动作后由YV6执行射台的后退，限位开关SQ5动作后停止后退，由YV2、YV4执行开模，限位开关SQ6动作后开模完成，YV3、YV5动作使顶针前进，将塑料件顶出，顶针终止限位SQ7动作后，YV4、YV5使顶针后退，顶针后退限位SQ8动作后，动作结束，完成一个工作循环，等待下一次启动。编制控制程序。步骤电磁阀模子关闭控制射台前进注塑保压预塑后退开模顶针前进顶针后退YV1＋＋YV2＋＋YV3＋＋＋YV4＋＋YV5＋＋YV6＋YV7＋＋＋YV8＋＋表1注塑机工序动作图（注：表中“＋”表示电磁阀得电）硬件设计控制原理图图1PLC外部接线图PLC的选择PLC选用三菱FX2N系列的FX2N-32MR-001型号。此注塑机系统有9个输入8个输出，FX2N-32MR-001是16输入16输出，32点PLC，因此选用它。软件设计①控制框图②I/O地址表2I/O地址表输入输出其他X000启动按钮Y001电磁阀YV1T0延时10sX001原点SQ1Y002电磁阀YV2T1延时5sX002限位开关SQ2Y003电磁阀YV3X003限位开关SQ3Y004电磁阀YV4X004加料限位开关SQ4Y005电磁阀YV5X005限位开关SQ5Y006电磁阀YV6X006限位开关SQ6Y007电磁阀YV7X007顶端终止限位SQ7Y010电磁阀YV8X010顶端后退限位SQ8梯形图图2-1如图2-1所示，当原点X001动作，按下启动按钮X000，线圈Y001、Y003就得电，Y001、Y003的常开触点使其自锁。Y002、Y010常闭触点实现互锁，当图2-2中线圈Y002、Y010得电后，这两个常闭触点断开，线圈Y001、Y003失电停转。X002常闭触点与图2-2中限位开关X002组成复合开关，也起互锁作用，双重保护电路。电磁阀YV1、YV3得电将模子关闭。图2-2如图2-2所示，限位开关X002动作，线圈Y002、Y010得电自锁，Y003、Y007、X003常闭触点互锁保护电路。此时电磁阀YV2、YV8得电控制射台前进，准备注入热塑料。图2-3如图2-3所示，限位开关X003动作表示射台到位，线圈Y003、Y007得电，Y007常开触点闭合自锁，同时延时通电时间继电器T0得电，电磁阀YV3、YV7动作开始注塑。10s后其常开触点闭合，线圈Y003清零失电，线圈Y010得电自锁，延时通电时间继电器T1得电，电磁阀YV7、YV8动作进行保压。5s后其常开触点闭合，线圈Y010清零，Y001得电。电磁阀YV1、YV7执行预塑。图2-4如图2-4所示，加料限位开关X004动作，线圈Y006得电自锁，Y007、Y001清零，执行射台的后退。X005、Y002、Y004常闭触点均为互锁保护电路。图2-5如图2-5所示，限位开关X005动作，线圈Y004、Y002得电自锁，Y003、Y005、X006常闭触点均为互锁。YV2、YV4执行开模。图2-6如图2-6所示，限位开关X006动作开模完成，线圈Y003、Y005得电，Y00