【正文】 目 錄 摘要 ........................................................Ⅰ 第一章 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 ...........................................1 注塑機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) .....................................1 注塑機(jī)的使用 .........................................1 注塑機(jī)的工作過程 .....................................2 第二章 可編程控制器簡(jiǎn)介 .....................................3 PLC 的基本特點(diǎn) ........................................3 PLC 機(jī)型 及 I/O 點(diǎn)數(shù)的 選擇 ..............................3 PLC 機(jī)型的選擇 ....................................3 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的選擇 ..............................4 第三章 S2Y250A 型注塑機(jī)的設(shè)計(jì) ..............................5 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的主電路圖 ..............................5 XS2Y250A 型注塑機(jī)工作流程 ...........................6 PLC 程序的順序控制設(shè)計(jì)法 ...........................6 順序控制設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟 ...........................7 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出分配表 ...........................8 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的語(yǔ)句表 ..................................10 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖 ..................................12 結(jié)束語(yǔ) .......................................................18 參考文獻(xiàn) .....................................................19 I 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 XSZY250A 型注塑機(jī)的機(jī)電系統(tǒng)控制問題。 采用 PLC 來(lái)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(cè)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 S7200 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)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) 1 第一章 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 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(chǎng)上均有競(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機(jī)種之一。 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(rùn)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。 2 注塑機(jī)的工作過程 注塑機(jī)的整體布置圖如圖 11所示 圖 11 注塑機(jī)整體布置圖 注塑機(jī)上有安全門，只有檢測(cè)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(wú)雜物時(shí)系統(tǒng)采用高壓合模。總體上分為以下幾個(gè)過程： 慢速合模、快速合模、低壓慢速合模、高壓合模 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。 YYYYYYYYYYYY YY 3 第二章 可編程控制器簡(jiǎn)介 PLC 的基本特點(diǎn) 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(wú)故障時(shí)間。一般達(dá) 30 萬(wàn)小時(shí)以上。 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。 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。 PLC 機(jī)型 及 I/O點(diǎn)數(shù)的 選擇 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?chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ ； 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(wú)須考慮，因此，選用帶Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、Ｄ／Ａ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)ＰＩＤ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)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)。 4 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的選擇 PLC 平均的 I／ O 點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用 PLC 的 I／ O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的 I／ O 點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。通常 I／ O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 10％ ~15％的裕量來(lái)確定 。 5 第三章 S2Y250A 型注塑機(jī)的設(shè)計(jì) 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?jiǎn)?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(lái)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?jiǎn)?dòng)的方法，以限制啟動(dòng)電流。減壓?jiǎn)?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?jiǎn)?dòng)、星 三角減壓?jiǎn)?dòng)、延邊三角形啟動(dòng)等。 本論文采用星 三角減壓?jiǎn)?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/，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 31 所示。 圖 31 注塑機(jī)的主電路圖 6 XS2Y250A型注塑機(jī)工作流程 注塑機(jī)工作流程圖如下圖 32所示： 原 點(diǎn)閑 模射 臺(tái) 前 進(jìn)注 塑保 壓頂 塑射 臺(tái) 后 退開 模頂 針 前 進(jìn)頂 針 后 退復(fù) 位啟 動(dòng) 按 鈕 S B 安 全 限 位 開 關(guān) S Q 1閉 模 終 止 限 位 開 關(guān) S Q 2射 臺(tái) 前 進(jìn) 終 止 限 位 開 關(guān) S Q 3延 時(shí) 1 s延 時(shí) 2 s加 料 限 位 開 關(guān) S Q 4射 臺(tái) 后 退 終 止 限 位 開 關(guān) S Q 5開 模 終 止 限 位 開 關(guān) S Q 6頂 針 前 進(jìn) 終 止 限 位 開 關(guān) S Q 7頂 針 后 退 終 止 限 位 開 關(guān) S Q 8Y V 1Y V 2Y V 3Y V 4Y V 5Y V 6Y V 7Y V 8 圖 32 注塑機(jī)工作流程圖 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 7 系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)，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(wú)例外地利用順序控制來(lái)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(lái)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。 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(lái)代表各步。如步是根據(jù) PLC 輸出狀態(tài)的變化來(lái)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(jiǎn)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(lái)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(wú)關(guān)，那么快進(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、 SQ SQ 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 8 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：①分析控制要求和工藝流程，確定功能圖的結(jié)構(gòu)《復(fù)雜系統(tǒng)需要》。②工藝流程分解若干步，每一步表示一穩(wěn)定狀態(tài)。③確定 步與步之間轉(zhuǎn)移條件及其關(guān)系。④確定初始狀態(tài)。（可用輸出或狀態(tài)器）⑤解決循環(huán)及正常停車問題。⑥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(yǔ)言，則可直接使用該功能表圖作為最終 程序 。 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 33所示： 圖 33 注塑機(jī)控制系統(tǒng)輸入分配表 慢速合模啟動(dòng) 按鈕開關(guān) 慢速合模啟動(dòng) 安全門 I02. 快速合模啟動(dòng) 行程開關(guān) D低壓慢速合模 行程開關(guān) 高壓鎖模啟動(dòng) 行程開關(guān) 射臺(tái)前移 啟動(dòng) 壓力傳感 慢速注射啟動(dòng) 壓力和溫度傳感 快速注射啟動(dòng) 壓力和溫度傳感 停止注射啟動(dòng) 按鈕開關(guān) 保壓?jiǎn)?dòng) 壓力傳感 預(yù)塑啟動(dòng) 壓力和溫度