【正文】 ............................. 39 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 1 前 言 自從二 十世紀五十年代工業(yè)技術的改革， 塑料注射成型機 (簡稱注塑機 )已經(jīng)發(fā)展了五十多年了。注塑機 是一個集機、電、液于一體的典型系統(tǒng) ,因具有一次能夠成型復雜制品、后加工量少、加工的塑料種類多等特點 ,問世以來 ,發(fā)展極為迅速 ,目前己成為塑料成型加工的主要設備。 主要研究任務 ，擬訂控制系統(tǒng)的總體方案。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 4 （ 4） 擴充方便、組合靈活。 大多數(shù)情況下， PLC 的內存均能滿足用戶的需要。對于每個型號，西門子提供 DC（ 24V）和 AC（ 120V～ 220V） 兩種電源供電的 CPU 類型。 I/O 點數(shù)大概為 22 點輸入、 11 點輸出，且均為數(shù)字量。本系統(tǒng)采用液控單向閥來鎖緊 （ 如圖23） 。 動作控制設計法用轉換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制 PLC 的各輸出位。一是用程序語言說明功能圖中代表各工步的輔助繼電器的復位、置位條件；二是說明代表各工步的輔助繼電器與輸出的關系。這樣我們就可以對注塑機的外觀進行設計。在計算機和外部設備硬件連接好后，為了實現(xiàn)組態(tài)王和外部設備的實時數(shù)據(jù)通訊，必須在組態(tài)王的開發(fā)環(huán)境中對外部設備和相關變量加以定義。 “設備地址”向導頁為串口設備指定設備地址。 圖 45 動畫連接 圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分數(shù)等，一個圖形對象又可以同時定義多個連接。對于觸摸屏技術的了解太少，最好和觸摸屏結合在一起進行應用。求學之路即將畫上句號，但學習是沒有止境的。反而會變得越來越清晰，越來越值得回味。達到了 自動化生產的目的。 創(chuàng)建或選擇鏈接對象。完成后單擊“下一步”。 理工學院畢業(yè)設計（論文） 31 組態(tài)王連接設備 組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的硬件設備或軟件程序都作為外部設備使用。 組態(tài)設計 建立文件 打開組態(tài)王軟件，點擊新建按鈕我們就可以新建一個新的組態(tài)王工程項目。動作流程圖如圖 31 所示。 數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖設計方法主要有經(jīng)驗設計與繼電器電路轉換法、使用順序功能圖的順序控制設計法和使用起保停電路的順序控制設計法。鎖模所需壓力比較大，可不用，因此，在注射臺移動和注射以及保壓油路的進油路上設計三個減壓閥。 表 22 S7200型 PLC I/O定義號分配（輸入點） 序號 符號 定義號 功能 備注 1 SQ1 前安全門 行程開關 2 SQ2 后安全門 行程開關 3 SQ3 自動鎖模 行程開關 4 SQ4 自動注射臺前進 行程開關 5 SQ5 自動解壓 行程開關 6 SQ6 自動注射臺后退 行程開關 7 SQ7 自動開模 行程開關 8 SB1 自動運行起動 行程開關 9 SB2 自動運行停止 按鈕 10 SB3 手動鎖模 按鈕 11 SB4 手動注射臺前進 按鈕 12 SB5 手動注射 按鈕 13 SB6 手動保壓 按鈕 14 SB7 手動解壓 按鈕 15 SB8 手動注射臺后退 按鈕 16 SB9 手動開模 按鈕 17 SB10 油泵電機啟動 按鈕 18 SB11 油泵電機停止 按鈕 19 SB12 油泵電機過載消除 按鈕 20 FR1 油泵電機熱繼電器 21 SA11 工 作方式選擇：自動 萬能轉換開關 22 SA12 工作方式選擇：手動 萬能轉換開關 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 表 23 S7200型 PLC I/O定義號分配（輸出點） 序號 符號 定義號 功能 備注 1 YV1 鎖模 DC24V 電磁閥 2 YV2 注射臺前進 DC24V 電磁閥 3 YV3 注射 DC24V 電磁閥 4 YV4 保壓 DC24V 電磁閥 5 YV5 解壓 DC24V 電磁閥 6 YV6 注射臺后退 DC24V 電磁閥 7 YV7 開模 DC24V 電磁閥 8 KM1 油泵電機運行接觸器 AC220V 9 HL1 自動運行指示 LED（ DC24V， GN） 10 HL2 手動運行指示 LED（ DC24V， GN） 11 HL3 油泵電機過載指示 LED（ DC24V， RD） I/O 點接線圖 根據(jù)對注塑機的工藝過程和功能的分析，其輸入信號有安全門開關 SQ SQ2，行程開關 SQ SQ SQ SQ SQ7，自動循環(huán)起動按鈕 SB1 和停止按鈕 SB2，工作方式選擇開關 SA1 SA12，熱繼電器 FR1，各工序手動按鈕 SB3～ SB9，油泵電機起動按鈕 SB10 和停止按鈕 SB11 以及油泵電機過載消除按鈕 SB12。西門子提供多種類型的 CPU 以適應各種應用要求。 I/O 點數(shù)大概為 22 點輸入、 11 點輸出，且均為數(shù)字量。 （ 2） 采用模塊化組合式結構，使系統(tǒng)構成十分靈活、可根據(jù)需要任意組合、易于維修、易于實現(xiàn)分散式、異地控制。合模裝置主要包括固定模板、移動模板、后墻板、連接前后模板用的拉桿、合模油缸、頂出油缸、調模裝置等組成。通過使用 PLC 對注塑機控制系統(tǒng)的改造，不僅能夠達 到 原有的控制功能，而且還提高了控制系統(tǒng)的精度，方便維修。 迄今為止，用這種方法生產出來的產品覆蓋了幾乎 40%的日常生活中塑料制品。 。 （ 5） 體積小、重量輕、功耗低。由于本課題所設計的要求的 I/O 點數(shù)不是很多，可選用小型機即可滿足要求。 S7200CPU 為了擴展 I/O 點和執(zhí)行特殊的功能，可以連接擴展模塊（ CPU221 除外）。 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O 模塊，是 PLC 與工業(yè)生產現(xiàn)場之間的連接部件。當換向閥 8處在左位時，壓力油經(jīng)單向閥 3進入液壓缸左腔，同時壓力油也進入單向閥 2的控制油口 k，打開單向閥 2，使液壓缸右腔的回油可經(jīng)閥 2及換向閥流回油箱，活塞向右運動，到了需要停留的位置，只要使換向閥處于中位。使用此設計法設計梯形圖，首先需要繪制出動 作流程圖，動作流程圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，是設計 PLC 的順序控制的有力工具。 梯形圖如圖 32所示。 圖 41 建立新工程 首先我們要寫上畫面名稱，可以寫注釋。為方便定義外部設備，組態(tài)王設計了 “ 設備配置向導 ” 來 完成設備的連接。在使用 RS232與 PC 機相連時， PLC 的地址在組態(tài)王中的設置范圍從 0 到 15。把這些動畫連接組合起來，應用程序將呈現(xiàn)出令人難以想象的圖形動畫效果。將會對系統(tǒng)的綜合性能進一步提高。請允許我向我的師長致以崇高的敬意和衷心 的感謝。但是有些記憶隨著時間的沖刷不會消逝。 熟悉注塑機的工作原理，完成注塑機的工作流程的分析，成功實現(xiàn)了用一臺PLC 對注塑機的控制。 “ 組態(tài)王 ” 動畫連接的特點 ： 一個圖形對象可以同時定義多個動畫連接，從而可以實現(xiàn)復雜的動畫功能。將與設備連接的串口定為“ COM1”。也可以創(chuàng)建自己的圖庫。 理工學院畢業(yè)設計（論文） 29 第五步：進行運行系統(tǒng)的配置 ,對運行系統(tǒng)、報警、歷史數(shù)據(jù)記 錄、網(wǎng)絡、用戶等進行設置，是系統(tǒng)完成用于現(xiàn)場前的必備工作。對于初始化、手動自動選擇以及各個手動工步的安排也是一樣的，包括各個工步間的聯(lián)系、各工步間轉換的條件，各個工步要完成的任務。 進油路：泵 1—— 減壓閥 5—— 減壓閥 6—— 換向閥 10（左位） —— 液壓缸 15左腔 回油路：液壓缸 15右腔 —— 液控單向閥 12—— 換向閥 10（左位） —— 油箱 進油路：泵 1—— 減壓閥 5—— 換向閥 9（右位） —— 液壓缸 14右腔 回油路：液壓缸 14 左腔 —— 換向閥 9（右位） —— 油箱 進油路：泵 1—— 換向閥 8（右位） —— 液控單向閥 2—— 液壓缸 13右腔 回油路：液壓缸 13右腔 —— 液控單向閥 3—— 換向閥 8（右位） —— 油箱 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 第 3 章 軟件設計 編程方法的確定 經(jīng) 分析，本控制系統(tǒng)中涉及的控制量均為開關量即數(shù)字量。 ： 因為系統(tǒng)中各工序所需要的壓力不相同，所以需要在油路中設置減壓閥。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 7 表 21 CPU226主要技術參數(shù) CPU 226 技術數(shù)據(jù) 描述 CPU 226 DC/DC/DC 物理特性 尺寸 (W X H X D) 196 x 80 x 62 mm 重量 550 g 功耗 11 W I/O 特性 本機數(shù)字量輸入 24 輸入 本機數(shù)字量輸出 16 輸出 本機模擬量輸入 無 本機模擬量輸出 無 常規(guī)特性 定時器總數(shù) 256 個 1ms 4 個 10ms 16 個 100ms 236 個 計數(shù)器總數(shù) 256(由超級電容或電池備份 ) 時間中斷 2 個 1ms 分辨率 邊沿中斷 4 個上升沿和 /或 4 個下降沿 集成的通信功能 接口 2 個 RS485 接口 輸入電源 輸入電壓 至 VDC 輸入電流 150mA (僅 CPU， 24 VDC)/1050mA (最大負載， 24 VDC) 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 I/0 定義號分配 輸入點分配如表 22 所示，輸出點分配如表 23 所示。 S7200 將一個微處理器、一個集成的電源和若干數(shù)字量 I/O 點接在 一個緊湊的封裝中，組成一個功能強大的 PLC。輸出信號有 YV1～ YV7 共 7 個電磁閥，油泵電機運行接觸器 KM1 和三個指示燈 HL1～HL3。 PLC控制有如下的優(yōu)點： （ 1） 抗干擾能力強和可靠性強。由于熔料以很高的壓力注入模腔中，為了鎖緊模具而不致使制品產生飛邊或影響制品質量，就要對模具施加足夠的鎖緊力（即合模力）。最后，在軟件設計中，通過學習使用西門子 STEP7 編程軟件進行編程和調試。 注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，一般螺桿式注塑機的成型工藝過程是：首先將粒狀或粉狀塑料加入機筒內，并通過螺桿的旋轉和機筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機器進行合模和注射座前移，使 噴嘴貼緊模具的澆口道，接著向注射缸通人壓力油，使螺桿向前推進，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內，經(jīng)過一定時間和壓力保持（又稱保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開模取出制品（保壓的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔內補充物料，以及保證制品具有一定的密度和尺寸公差）。包括統(tǒng)計 I/O點，選擇 PLC機型，進行 I/O定義號分配，繪制I/O模塊接線圖，設計主電路圖和液壓控制回路。 （ 6） 具有很高的性能價格比。 根據(jù)以上分析， 初步估計小型機即可滿足要求。主要有數(shù)字量 I/O 模塊、模擬量 I/O 模塊、通訊模塊和特殊功能模塊。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時 PLC 又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以 實現(xiàn)控制目的。由 于換向閥的 H型中位機能，所以單向閥 2和 3均關閉，使活塞雙向鎖緊。它并不涉及所描述的控制功能的具體技術，它是一種通用的直觀的技術語言，很容易畫出。 RM 1 5 . 01M 1 4 . 0S1I 2 . 0I 2 . 4 M 1 5 . 0S1M 1 5 . 0I 2 . 1I 0 . 7M 1 4 . 0I 1 . 0M 1 4 . 0R1I 2 . 3SM 1 6 . 01M 1 6 . 0I 2 . 2M 1 6 . 0R1I 2 . 4S1R1M 1 4 . 1M 1 4 . 2I 2 . 5 M 1 4 . 2S1M 1 4 . 1R1 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 M 1 0 . 1 I 2 . 4 I 2 . 5M 1 0 . 2I 2 . 4 I 2 . 5M 1 0 . 0S1M 1 3 . 1M 1 3 . 2I 1 . 1I 1 . 2M 1 3 . 3M 1 3 . 4M 1 3 . 5M 1 3 . 6M 1 3 . 7M 1 2 . 7S M 0 . 1I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 1 . 7I 0 . 6M 1 0 . 0M 1 0 . 1M 1 0 . 2R1M 1 0 .