【正文】 面，有的產(chǎn)品尚屬空白，這是與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的主要差距。吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 5 頁 共 32 頁 第 2 章 注塑機(jī)控制系統(tǒng) 總體設(shè)計 早期的注塑機(jī)由于當(dāng)時的條件或成本限制。提高了注塑制品在市場上的占有力及其塑料 制品 的使用率。微機(jī)可編程序控制器結(jié)構(gòu)小巧、可靠、反應(yīng)靈敏、運行速度快，利用位移傳感器等進(jìn)行動作程序和過程程序的切換，并能夠?qū)崿F(xiàn)壓力和流量控制，可以進(jìn)行開關(guān)量邏輯控制，也可以兼有模擬量（例如，溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等）閉環(huán)控制。 注塑機(jī)控制通常指的是電液控制，即由液壓和電氣控制部 分組成。因此，注塑機(jī)控制成為目前注塑機(jī)發(fā)展中一個很重要的內(nèi)容，主要包括動作程序控制（如開 /閉模、注射、保壓等）和過程程序控制（例如，注射過程的速度和壓力程序控制等）兩個方面 [2]。 PLC 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 22 所 示 ： 吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 7 頁 共 32 頁 編程器 輸 輸 入 用戶程序存儲器 出 接 系統(tǒng)程序存儲器 接 口 口 電 電 路 中央處理單元 路 電源部件 圖 22 PLC 內(nèi)部區(qū)域組成 PLC 是按繼電 ― 接觸線路原理設(shè)計的。 PLC 的一些特點如下 : 通用性強(qiáng)。 PLC 與個人計算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)或加入到集散控制系統(tǒng)之中時，通過在上位機(jī)上用梯形圖編程，使編程更容易、更方便。 PLC 產(chǎn)品均帶有擴(kuò)展單元，可以方便地適應(yīng)不同輸入 /輸出點數(shù)及不同輸入 /輸出方式的需求。同時 PLC 又能事先進(jìn)行模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量，并且 PLC 的監(jiān)視功能很強(qiáng)，模塊化 結(jié)構(gòu) 大大減少了維修量。另外，輸入 /輸出采用了屏蔽、隔離、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)等措施，提高了抗工業(yè)環(huán)境干擾的能力，使 PLC 適合于在工業(yè)環(huán)境下使用， 可靠性大大提高。目前廣泛使用的 速度傳感器 是 直流測速發(fā)電機(jī) ，可以將旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)變成電信號。裝在滾輪上的轉(zhuǎn)動脈沖傳感器，發(fā)送出一連串的脈沖。 主要應(yīng)用于本設(shè)計中 高壓注射 部分推進(jìn)的速度檢測 。 兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集中于接觸處端點的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢，熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。它是壓 力 傳感器的主要組成部分之一。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D 轉(zhuǎn)換和 CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。當(dāng)傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉(zhuǎn)動時，信號盤上的透 光孔和遮光部分便從 LED 與光敏晶體管之間轉(zhuǎn)過， LED發(fā)出的光線受信號盤透光和遮光作用就會交替照射到信號發(fā)生器的光敏晶體管上，信號傳感器中就會產(chǎn)生與曲軸位置和凸輪軸位置對應(yīng)的脈沖信號。注塑成型機(jī)組態(tài)畫面包括注塑成型機(jī)的注塑部分、合模部分、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾個部分。 各個合模動作部分 合模 部分 是保證動模板與定模板的 吸合 與 斷開 及推動整個合模部分與注射部分連接或分開 。 液壓系統(tǒng)部分 注塑成型機(jī)是由塑料熔 化 、模子閉合、注射入模、壓力保持、制品固化、閉模取出主品等工序所組成的連續(xù)生產(chǎn)過程，液壓和電氣則是為了保證注 塑 成型機(jī)按工藝過程預(yù)定的要求（壓力、速度、溫度、時間及位置）和動作程序，準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行工作而設(shè)置的動力和控制系統(tǒng)、液壓部分重要有動力油泵、壓力閥 （控制壓力變化）、流量閥（控制速度變化）、方向閥、管路、油箱 、電機(jī) 等 [12]。 注塑機(jī)開始工作時，監(jiān)控裝置（ 組態(tài)控制畫面 ）首先根據(jù)本次生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行各種初始化（溫度設(shè)定、保壓時間設(shè)定等），然后 PLC 控制器按一定時序發(fā)出控制信號控制液壓傳動機(jī)構(gòu)的電 動 閥 進(jìn)行 啟動， 加熱噴筒內(nèi)熔化的塑料 ，并讓溫度迅速穩(wěn)定在設(shè)定值，此后液壓傳動機(jī)構(gòu)將開始生產(chǎn)的動作步序。 電動閥 的工作原理是 ： 電動閥通常由 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 和閥門連接起來，經(jīng)過安裝調(diào)試后成為電動閥。它用于在控制電路中傳遞中間信號。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。 中間繼電器 的工作原理是 ： 線圈裝在 “ U” 形 導(dǎo)磁體 上，導(dǎo)磁體上面有一個活動的銜鐵，導(dǎo)磁體兩側(cè)裝有兩排觸點彈片。 接觸器指利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。直流接觸器的工作原理跟溫度開關(guān)的原理有點相似。 吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 14 頁 共 32 頁 工作流程 如下 28 所示 ： 開始 初始位置 閉模 閘板閉合 穩(wěn)壓階段 加料 保壓階段 預(yù)塑 及 高壓注射 卸壓 閘板開啟 啟模 復(fù)位 圖 28 注塑成型機(jī)工作流程圖 模具的開啟與閉合 。 預(yù)塑部分整進(jìn)時：電磁鐵得電后， 注塑缸 部分在油壓的推動下前進(jìn)到位。 頂出電 動 閥得電后，頂 模部分 在油壓的推動下將模具內(nèi)的 成 品頂出。 注塑料筒溫度 。吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 16 頁 共 32 頁 第 3 章 注塑成型機(jī)硬件部分設(shè)計 PLC 選型方法 PLC 產(chǎn)品的種類繁多。 機(jī)型選擇的原則 合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式： （ 1）整體式 PLC 的每一個 I/O 點的平均價格比模塊式的便宜 ， 且體積相對較小 ， 一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中； （ 2）模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便 ， 在 I/O 點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、 I/O 模塊的種類等方面選擇余地大 ， 且維修方便 ， 一般 用 于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。對于以開關(guān)量控制為主 ， 帶少量模擬量控制的系統(tǒng) ， 可選用能帶 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換單元 ， 具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 PLC。如果要跨范圍使用 PLC， 或者某些功能或信號有特殊的速度要求時 ， 則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度 ， 可選用具有吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 17 頁 共 32 頁 高速 I/O 處理功能的 PLC， 或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入 模塊的 PLC 等。主要考慮到以下三方面問題： （ 1）機(jī)型統(tǒng)一 ， 其模塊可互為備用 ， 便于備品備件的采購和管理 ； （ 2）機(jī)型統(tǒng)一 ， 其功能和使用方法類似 ， 有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高 ； （ 3）機(jī)型統(tǒng)一 ， 其外部設(shè)備通用 ， 資源可共享 ， 易于聯(lián)網(wǎng)通信 ， 配上位計算機(jī)后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng) 。并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上 10%～ 15%備用量。因此在程序設(shè)計之前只能粗略的估算。 特殊功能模塊，除了開關(guān)量信號以外，工業(yè)控制中還要對溫度、壓力、液位、流量等過程變量進(jìn)行檢測盒控制。 在確定了控制對象的控制任務(wù)和選擇好 PLC 的機(jī)型后，即可安排輸入、輸出的配置，并對輸入、輸出進(jìn)行地址編號。 實物圖如圖 31 所示： 圖 31RS485 通訊接口 外部干擾來源 控制系統(tǒng)供電電源的波動以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾； 其他設(shè)備或空中強(qiáng)電場 通過分布電容和耦合竄入控制系統(tǒng)的干擾； 臨近的大容量電氣設(shè)備起動和停止時，因電磁感應(yīng)引起的干擾； 相鄰信號線絕緣降低，通過導(dǎo)線絕緣電阻引起的干擾。 加料開關(guān)關(guān)閉 ，預(yù)塑 電 動 閥得電，預(yù)塑液壓馬達(dá)完成預(yù)塑的同時， 注射缸動作 。 系統(tǒng)的程序設(shè)計 注塑機(jī)的步序控制 按下啟動按鈕，注塑機(jī) 就能按照調(diào)定的動作工作。 由可執(zhí)行的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序、可選子程序和中斷程序組成。 用來設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，例如存儲器的斷電保 持范圍、 PLC 的輸 出狀態(tài)、 模擬量與數(shù)字量輸入濾波值等。 用來觀察程序執(zhí)行時指定的內(nèi)部變量的狀態(tài)，狀態(tài)表并不 下載到PLC，僅僅是監(jiān)控用戶程序運行情況的一種工具 ?；驁?zhí)行 “ 文件 ” 打開 “ 命令 ” 可以打開項目 ?；蛴每旖萱I FF F9 鍵進(jìn)行操作。 輸入地址 。 編譯與保存 。使用 “ 全部編譯 ” ，與哪一個窗口是活動的無關(guān)。 仿真調(diào)試時，按信號裝置的運行條件，依次設(shè)置輸入信號，并觀察輸出正確與否，同時可通過 組態(tài) 監(jiān)控 工作 狀態(tài)，在 組態(tài)界面中的電動閥動作界面上觀察 指示燈 的狀態(tài) ， 啟動 完全靠手動來控制。 如圖 44 所示： 圖 44 工作界面圖標(biāo) 點擊上述圖標(biāo)完成對每個畫面的設(shè)計，完成本設(shè)計的初期工作 。 系統(tǒng)仿真 本系統(tǒng)仿真的主要示意圖 ： 注 塑機(jī)控制系統(tǒng)閉模仿真示意圖如圖 51 所示 ： 按下啟動按鈕，在程序中用初始化脈沖 將初始步對應(yīng)的編程元件 置位，為轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)作好準(zhǔn)備，將 “ 閉模 ” 對應(yīng)的編程元件 置位，進(jìn)入 “ 閉模 ” 工步，使電磁閥 YV1接通。 圖 54 注塑成型機(jī)控制系統(tǒng) 退模啟具仿真吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 30 頁 共 32 頁 結(jié) 論 本設(shè)計 通過 與 組態(tài) 控制畫面相結(jié)合 ，其功能基本達(dá) 到要求。例如： 注塑制品腔內(nèi)注射的塑料不足、冷卻階段時塑料的溫度過高、定模板截面的噴嘴對應(yīng)孔過小等實踐中可能出現(xiàn)的問題。 本次設(shè)計過程中，我進(jìn)一步加深了 PLC的學(xué)習(xí) ， 熟悉了 PLC簡單 的一般程序；使我的學(xué)習(xí)能力及解決問題的能力，有了長足的提高。