【正文】 新的提高。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。有的發(fā)展成超高系列，其注射壓力已 451Mpa（ 4600kgf/cm），在這種設(shè)備上模腔壓力可到 98Mpa(1000kgf/cm)， 使注塑制品的 次品 率幾乎為零，可注塑 － 厚的薄件制品。高級(jí)自動(dòng)化是指注塑機(jī)能遠(yuǎn)距離操作或無 線操 作，保證制品的精度、注塑工藝條件的穩(wěn)定性。 課題研究的目的和意義 早期的注塑機(jī)由于當(dāng)時(shí)的條件或成本限制多用繼電器電路控制，其故障率高、維修周期短、設(shè)備工作效率低。 (2) 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，適當(dāng)降低操作技術(shù)水平。選擇國(guó)產(chǎn)設(shè)備，以較小的投入，同樣也能生產(chǎn)出與進(jìn)口設(shè)備質(zhì)量相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品。按 生產(chǎn)出的制品可分為普通型和精密型注塑機(jī)。上述產(chǎn)品的主要生產(chǎn)廠家都有自己的系列，各有自己的特點(diǎn)。 世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的注塑機(jī)生產(chǎn)廠家都在不斷提高普通注塑機(jī)的功能、質(zhì)量、 輔助設(shè)備 的配套能力，以及自動(dòng)化水平。 本課題的主要內(nèi)容 本課題介紹了用 S7200 控制器改進(jìn)中央信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法塑料注塑成型機(jī)是塑料加工行業(yè)的主要設(shè)備，它能加工各種熱塑性或熱固性塑料，通常由閉模和注塑兩大部分組成。 (2) 顆粒狀原料經(jīng)過柱塞或螺桿壓入料筒，加熱熔化后，在一定的注射速度和壓力下，注射到模具內(nèi)，經(jīng)保壓后很快凝固成所需要的塑料制品。 2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的分析 相關(guān)技術(shù) 組成 注塑機(jī)控制系統(tǒng) 注塑機(jī)控制系統(tǒng)是整機(jī)的一個(gè)重要部分，其性能的優(yōu)劣對(duì)整機(jī)有著至關(guān)重要的影響， 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC（可編程控制器）不僅用邏輯編程取代了硬接線邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能，真正成為一種計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置。而多是采用 PLC 控制系統(tǒng)，這是一種工業(yè)控制機(jī)，具有抗干擾能力強(qiáng)，工作可行性高，平均無故障時(shí)間長(zhǎng)，可在惡劣環(huán)境下正常工作，并可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。注塑機(jī)的控制系統(tǒng)是保證注塑機(jī)按工藝過程規(guī)定的要求（壓力、速度、溫度、時(shí)間等 ）和動(dòng)作程序，準(zhǔn)確有效地工作的控制系統(tǒng)。是在 20世紀(jì) 60 年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國(guó)科學(xué)家首先研制成功的。 溫度傳感器 傳感器技術(shù)是一項(xiàng)正在迅速發(fā)展的高新技術(shù)，它與通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)一起構(gòu)成了當(dāng)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。 熱電偶 溫度傳感器 屬于接觸式溫度測(cè)量?jī)x表是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度檢測(cè)儀表之一。 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。在由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 所組成的閉合回路中 , 當(dāng) A 和 B 的兩個(gè)接點(diǎn)處于不同溫度 T 和 To 時(shí) , 在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。根據(jù)熱電勢(shì)與溫度函數(shù)關(guān)系。 調(diào)功器 調(diào)功器是應(yīng)用晶閘管（又稱可控硅）及其觸發(fā)控制電路用于調(diào)整負(fù)載功率的盤裝功率調(diào)整單元。在晶閘管導(dǎo)通期間，負(fù)載電壓與電源電壓相同，晶閘管截止時(shí)各相負(fù)載電壓為 0。 晶閘管交流調(diào)功器采用過零觸發(fā)電路、周波數(shù)控制方式，輸出 0～ 100%可調(diào)節(jié)的波形呈正弦波群的電壓和電流，使負(fù)載從電源吸取功率的平均值連續(xù)平滑可調(diào)。 在最新的溫度控制中晶閘管 調(diào)功器 的利用明顯的普及起來。 注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 注塑機(jī)示意圖如下： 圖 2 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 NnUdtUTUnTc?? ?020 1基于 PLC的塑料注塑成型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 它主要由 注射部分、合模部分、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。 合模部分 它是保證成型 模具可靠地閉合和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動(dòng)作，并頂出制品，即成型制品的工作部件。 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)控制注塑周期的順序（順序控制）及維持過程溫度、時(shí)間、壓力及速度于設(shè)定值（過程控制）。注塑機(jī)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 3所示 [5]。 開模時(shí)： 電磁鐵失電后 ， 開模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具打開。 預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng) :預(yù) 塑 電磁閥得電，預(yù)塑液壓馬達(dá)開始工作，帶動(dòng)注塑螺杠旋轉(zhuǎn)，使原料不斷的向前輸送，螺杠則在壓力的作用下后退并計(jì)量，當(dāng)后退到一定位置時(shí)，限 開關(guān)信號(hào)輸入 熱電偶模擬信號(hào)輸入 接觸器 油泵控制信號(hào) 中間繼 電器 液壓系統(tǒng)控制信號(hào) 可編程控制器 S— 7200 基于 PLC的塑料注塑成型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 位開關(guān)動(dòng)作，預(yù) 塑 完成。 注塑料筒溫度 :注塑機(jī)的料筒溫度是注塑機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。 PLC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。 (2) 功能強(qiáng)弱適當(dāng) 對(duì)于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用抵擋的 PLC。 當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對(duì)象分布在不同地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各個(gè)部分的具體要求來選擇 PLC，基于 PLC的塑料注塑成型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。盡管如此，每種 PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的 10%～ 25%考慮裕量。各種指令占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱 PLC 產(chǎn)品使用手冊(cè)。同時(shí)控制器又通過 I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)實(shí)際需要， PLC 相應(yīng)有許多種 I/O 接口模塊，包括開關(guān)量輸 入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。對(duì)一個(gè)控 制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣， I/O 所用的點(diǎn)數(shù)就可能有所不同，現(xiàn)具體分析如下： (1) 開關(guān)量輸入模塊輸入電壓的選擇 輸入模塊的輸入電壓一 般為 DC24V 和 AC220V。如果系統(tǒng)的輸出信號(hào)變化不是很頻繁，選用繼電器型。 確定 I/O 點(diǎn)及選擇 PLC 可編程控制器控制系統(tǒng) I/O 地 址分配 根據(jù)塑料注塑成型生產(chǎn)工藝控制要求，其輸入設(shè)備有 8 個(gè)行程開關(guān)、 1 個(gè)壓力繼電器；其執(zhí)行器件共有 YV1~YV8 八個(gè)電磁閥。分配 I/O 地址時(shí)要注意以下問題： (1) 設(shè)備 I/O 地址盡可能連續(xù)； (2) 相鄰設(shè)備 I/O 地址盡可能連續(xù)； (3) 輸入 /輸出 I/O 地址分開； (4) 每一框架 I/O 地址不要全部占滿，要留有一定的余量，便于系統(tǒng)擴(kuò)展和工藝流程的改，但不宜保留太多，否則會(huì)增加系統(tǒng)成本 ； (5) 充分考慮控制柜與控制柜之間、框架與框架之間、模塊與模塊之間的信號(hào)聯(lián)系，合理地安排 I/O 地址，減少它們之間的內(nèi)部連線。但是，如果環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都不能保證系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，干擾可能使可編程序控制器接受到錯(cuò)誤的信號(hào)，造成誤動(dòng)作，或是可編程序控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)瓜到y(tǒng)失控。 抗干擾措施 外部干擾來源 (1) 控制系統(tǒng)供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。 硬件措施分為以下幾個(gè)方面： (1) 信號(hào)隔離 (2) 接地屏蔽 (3) 采用兩路電源分別供電 (4) 電纜選擇與敷設(shè) (5) 其中消除干擾的主要方法是阻斷干擾侵入的途徑和降低系統(tǒng) 對(duì)干擾的敏感性，提高系統(tǒng)自身的抗干擾能力。 （ 2） 某些干擾是可以預(yù)知的，如可編程序控制器的輸出命 令使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如大功率電動(dòng)機(jī)、電磁鐵）動(dòng)作，常常會(huì)伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號(hào)，他們產(chǎn)生的干擾信號(hào)可能是可編程序控制器接受錯(cuò)誤的信息。停機(jī)后，查找故障也要花費(fèi)很多時(shí)間。合模完畢后，合模到接近開關(guān)動(dòng)作，整進(jìn) /整退氣缸在油壓力的作用下驅(qū)動(dòng)拉桿動(dòng)作 ,使射臺(tái)向前移動(dòng)。射臺(tái)退回后，射臺(tái)退到 位接近開關(guān)動(dòng)作，合模電磁閥斷電自復(fù)位，完成啟模動(dòng)作。 開 始合 / 開 模整 進(jìn) / 退射 進(jìn) / 退預(yù) 塑頂 出Y V 5Y V 1Y V 1 、 Y V 7Y V 8Y V 1 、 Y V 3 圖 5 注塑機(jī)控制系統(tǒng)工藝流程圖 (手動(dòng)部分） 基于 PLC的塑料注塑成型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 行 程 開 關(guān) S Q 1 、 S Q 2行 程 開 關(guān) S Q 3行 程 開 關(guān) S Q 4壓 力 繼 電 器 K P行 程 開 關(guān) S Q 5定 時(shí) 器 T 3 7定 時(shí) 器 T 3 8行 程 開 關(guān) S Q 6定 時(shí) 器 T 3 9行 程 開 關(guān) S Q 7行 程 開 關(guān) S Q 1 、S Q 2 、 S Q 8開 始原 點(diǎn)閉 模閘 板 閉 合穩(wěn) 壓注 射 座 前 進(jìn)高 壓 注 射保 壓預(yù) 塑卸 壓閘 板 開 啟啟 模電 磁 閥 Y V 1電 磁 閥 Y V 2 、 Y V 4 、 Y V 8電 磁 閥 Y V 6電 磁 閥 Y V 1 、 Y V 7電 磁 閥 Y V 8電 磁 閥 Y V 7 、 Y V 8電 磁 閥 Y V 1電 磁 閥 Y V 2電 磁 閥 Y V 5電 磁 閥 Y V 1 、 Y V 3復(fù) 位 圖 6 注塑機(jī)控制系統(tǒng)工藝流程圖 (自動(dòng)部分） 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 注塑機(jī)的溫度控制 生產(chǎn)的過程中， 螺杠筒溫度控制是十分重要的。溫度傳感器將螺杠內(nèi)的動(dòng)態(tài)的溫度轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的 電壓信號(hào)（或電流信號(hào)），標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)通過 A/D 轉(zhuǎn)換送入 PLC中與溫度的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果在 PLC 內(nèi)進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)， PID 調(diào)節(jié)的輸出經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后直接作為交流調(diào)功器的輸入控制信號(hào)，及時(shí)的 調(diào)整負(fù)載的輸入功率，使實(shí)際溫度與設(shè)定相同。 注塑機(jī)的步序控制 注塑機(jī) 有 手動(dòng) 和 自動(dòng)兩種工作模式 。 圖 8 PLC注塑機(jī)順序控制系統(tǒng)圖 閉模 閉模 PLC PID 調(diào) 節(jié) D/A 轉(zhuǎn)換 交流調(diào)功 加熱器 熱電偶 A/D 轉(zhuǎn)換 M0.0000 啟模 T37 閘板開啟 T39 卸壓 預(yù)塑 保壓 T38 6 6 T37 注射座前進(jìn) 穩(wěn)壓 基于 PLC的塑料注塑成型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 — Micro/WIN 編程 軟件 STEP7Micro/WIN 編程軟件主界面及基本組成 （ 1） STEP7Micro/WIN 編程軟件，它的主界面窗口組件如圖 9所示 。 ④ 符號(hào)表 :允許程序員用符號(hào)來代替存儲(chǔ)器的地址，符號(hào)地址便于記憶，使程序更容易理解?；驁?zhí)行“文件 打開 命令 可以打開項(xiàng)目。 （ 3） 創(chuàng)建邏輯網(wǎng)絡(luò) 用梯形圖編寫的程序就是將組件排列成邏輯網(wǎng)絡(luò)。如果有未賦值的參數(shù)，程序?qū)⒉荒苷＞幾g。使用“全部編譯”，與哪一個(gè)窗口是活動(dòng)的無關(guān)。 基于 PLC的塑料注塑成型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)仿真 由于客觀條件的限制，只能對(duì)部分系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 (2) 系統(tǒng)仿真圖 本系統(tǒng)仿真的主要示意圖。若“閉模”到位，即 SQ3 被壓下， 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，則將“閘板閉合”對(duì)應(yīng)的編程元件 置位，進(jìn)入“閘板閉合”工步，使電磁閥 YV YV YV8 接通。；將 SQ6壓下， 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合進(jìn)入下一工步，使電磁閥 YV6 接通。