【文章內容簡介】 監(jiān)控顯示裝置（觸摸屏）和 PLC 控制器及其特許功能模塊等組成。 注塑機開始工作時，監(jiān)控裝置（觸摸屏）首先根據(jù)本次生產任務進行各種初始化（溫度設定、計件值清零、保壓時間設定等），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構的電磁閥和交流調功器的啟動，交流調功器以全功率輸出給加熱負載，并讓溫度 迅速穩(wěn)定在設定值，此后液壓傳動機構將開始生產的動作步序。注塑機控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 22 所示。 圖 22注塑機 控制系統(tǒng)原理框圖 可編程控制器 FX2N48MR 中間繼電器 油泵控制信號 接觸器 液壓系統(tǒng)控制信號 17 路開關信號輸入 熱電偶模擬信號輸入 FX2N4ADTC 交流調功器 FX2N4DA 觸 摸 屏 渤海船舶職業(yè)學院（畢業(yè)論文）專用紙 8 注塑機控制系統(tǒng)的控制要求 注塑機 一般 分為手動、自動兩種工作模式 。 手動模式 時按下相應的功能按鈕時，能完成相應的操作，此模式一般 為調試模具及維修時使用 ； 自動 模式 時 ，只需按下啟動按鈕， 注塑機 就能按照調定的速度和壓力將相應的動作進行到底，此模式一般多用在生產階段， 工作流程 如下 ： 起始位置 → 合模 → 整進 → 注 射 → 保壓延時 → 預塑 → 整退 → 啟模 →頂出 → 起始位置 。 模具的開啟與閉合 合模時： 電磁鐵得電后 ， 合模油缸油路接通，在油壓的推動下模具閉合。 開模時： 電磁鐵失電后 ， 開模油缸油路接通，在油壓的推動下模具打開。 注射座的整進與整退 注射座整進時：電磁鐵得電后 ， 注射座在油壓的推動下前進到位，注射座射進完成接近開關工作 注射座整退時：電磁鐵失電后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近開關工作 注料桿 的射進 注塑 電磁鐵得電后 ，注料桿 在油壓的推動下 ， 把料 筒內的融好的原料快速壓入模具 ，擠壓 完成后并保持一段時間（保壓），使模具內的塑料不會回流 。 預塑液壓馬達的動作 預 塑 電磁閥得電，預塑液壓馬達開始工作，帶動注塑螺杠旋轉，使原料不斷的向前輸送，螺杠則在壓力的作用下后退并計量，當后退到一定位置時，限位開關動作，預塑 完成。 頂杠的頂出與復位 頂出電磁閥得電后，頂杠在油壓的推動下將模具內的產品頂出。 保模時間 高溫原材料擠入模具后，需要在模具中冷卻一段時間，讓其基本成型后才能打開模具，這一段時間為保模時間。由于產品的大小 和原材料的性質的不同，不同產品的保模時間有所不同，這就要求保模時間長短可以調整。 注塑料筒溫度 注塑機的料筒溫度是注塑機的一個重要參數(shù)。原料進入到料筒后，在加熱器與注塑杠剪切能共同作用下塑化，如果溫度控制不好，將導致原料塑化不良。注塑機在生產的過程中要求料筒的溫度隨著 產品和原材料的不同 ，可以對溫度作出調整（一般不超過400℃）。 渤海船舶職業(yè)學院（畢業(yè)論文）專用紙 9 3 注塑機控制系統(tǒng)的硬件設計 PLC 選型的方法 隨著 PLC 的推廣普及， PLC 產品的種類越來越多，而且功能也日趨完善。 PLC 的品種繁多，其結構形式、性能 、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各不相同，適用場合也各有側重。因此，合理選擇 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術經(jīng)濟指標起著重要的作用。 機型選擇的原則 機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、 維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述： （ 1）結構合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結 構的 PLC；否則，選用模塊式結構的 PLC。 （ 2）功能強、弱適當 對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用抵擋的 PLC。 對于以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目，可選用含有 A/D 轉換的模擬量輸入模塊和含有 D/A 轉換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運算和數(shù)據(jù)傳輸功能的 低檔機 的 PLC。 對于控制比較復雜、控制要求比較高的工程項目，如要實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復雜程度的程度，選用中檔機或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的自動化等。 當系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應根據(jù) 各 個部分的具體要求來選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 （ 3） 機型 統(tǒng)一 PLC 的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結構的 PLC 功能有限，只適合于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結構，這樣功能易擴展，比整體式靈活。 （ 4） 是否在線編程 PLC 的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只需用編程器 重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產帶來很大方便。 （ 5） PLC 的環(huán)境適應性 由于 PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產廠 家都把它設計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種 PLC 都有自己的環(huán)境技術條件，用戶在選用 渤海船舶職業(yè)學院（畢業(yè)論文）專用紙 10 時，特別是在設計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。 一般 PLC 及其外部電路（ I/O 模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作： 溫度 工作溫度 0～ 55℃ 儲存溫度 40℃ ～ +85℃ 溫度 相對濕度 5%～ 95%（無凝結霜） 振動和沖擊 滿足國際電工委員會標準 電源 交流 220V，允許變化范圍為 15%～ +15%，頻率為 47～ 53Hz， 瞬間停電保持 10ms 環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體 對于需要應用在特殊環(huán)境下的 PLC，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。 容量選擇 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O 的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。 PLC 容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ浚宰鰝溆?。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的 10%～ 25%考慮裕量。對于開關量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關量乘以 8；對于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲器字數(shù)為模擬內存單 元數(shù)乘以 100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱 PLC 產品使用手冊。 I/O 點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前 I/O 點數(shù)較多的 PLC 價格較高，若備用的 I/O的點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調整和擴充，通常 I/O 點數(shù)按實際需要的 10%～ 15%考慮備用量。 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，他的控制對象是工業(yè)生產設備或工業(yè)生產過程他的工作環(huán)境是工業(yè)生產現(xiàn)場 。他與工業(yè)生產過程的聯(lián)系是通過 I/O 接口模塊來實現(xiàn)的。 通過 I/O 接口模塊可以檢測被控生產過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為對被控對象進行控制的依據(jù)。同時控制器又通過 I/O 接口模塊將控制器的處理結果送給工業(yè)生產過程中的被控設備，驅動各種執(zhí)行機構來實現(xiàn)控制。外部設備或生產過程中的信號電平各種各樣，各種機構所需的信息電平也是各種各樣的，而 PLC 的 CPU 所處理信息只能是標準電平，所以 I/O 接口模塊還需實現(xiàn)這種轉換。 PLC 從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤， PLC 的 I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要， PLC 相應有許多種 I/O 接口模塊，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。 標準的 I/O 模塊用于同傳感器和開關（如按鈕、限位開關等）及控制（開 /關）設備 渤海船舶職業(yè)學院（畢業(yè)論文）專用紙 11 （如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流 I/O 信號為 24～ 240V（ AC），直流 I/O 信號為 0～ 10V（ DC）。 I/O 點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便的對功能進行擴展。對一個控 制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣 ， I/O 所用的點數(shù)就可能有所不同，現(xiàn)具體分析如下： （ 1） 開關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。直流輸入電路的延遲時間較短，可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入裝置連接。交流輸入方式的觸點接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 （ 2） 開關量輸出模塊的選擇 繼電器型輸出模塊的觸點工作電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但是動作速度較慢，壽命有一定的限制。如果系統(tǒng)的輸出信號變化不是很頻繁，選用繼電器型。 選擇時應考慮負載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對延遲時間的要求、負載狀態(tài)變化是否頻繁等，還應注意同一輸出模塊對電阻性負載、電感性負載和白 熾 燈的驅動能力的差異。輸出模塊的輸出電流額定值應大于負載電流的最大值。 本系統(tǒng)設計中根據(jù)實際選用的是 AC220V開關量輸入模塊和繼電器型輸出模塊。 以此為依據(jù)，本系統(tǒng)的設計選用三菱公司的 FX2N系列（見 表 ）可編程序控制器。FX2N是 FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設計的要求。 表 FX2N 系列基本單元 型 號 輸 入 點 數(shù) 輸 出 點 數(shù) 擴展模塊 可用點數(shù) 繼電器輸出 可控硅輸出 晶體管輸出 FX2N16MR001 FX2N16MS FX2N16MT 8 8 24～ 32 FX2N32MR001 FX2N32MS FX2N32MT 16 16 24～ 32 FX2N48MR001 FX2N48MS FX2N48MT 24 24 48～ 64 FX2N64MR001 FX2N64MS FX2N64MT 32 32 48～ 64 FX2N80MR001 FX2N80MS FX2N80MT 40 40 48～ 64 確定 I/O 點及選擇 PLC 可編程控制器控制系統(tǒng) I/O 點數(shù)估計 輸入設備 —— 用以產生輸入控制信號（如按鈕、指令開關、限位開關、接近開關、 渤海船舶職業(yè)學院（畢業(yè)論文）專用紙 12 傳感器等）。本系統(tǒng)中包括雙向選擇開關 4 個，按鈕開關 5 個，光柵開關 2 個和接近開關 5 個。 輸出設備 —— 由 PLC 的輸出信號驅動的執(zhí)行元件，如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等。該系統(tǒng)中有中間繼電器 5個，接觸器 2 個，電磁閥 5 個，指示燈 1 個。 本系統(tǒng)中實際需要輸入點 17 點，輸出點 8 點，根據(jù)輸入輸出點數(shù)，以及考慮到今后對 系統(tǒng)的維護和擴充使用，要保留一定的裕量，因此我們選用的 PLC 型號為三菱公司的 FX2N系列，其選擇如下： 基本單元： FX2N48MR（輸入點 24 點，輸出點 24 點） 功能模塊： FX2N－ 4ADTC 模塊 1 個、 FX2N－ 4DA 模塊 1 個、 FX2N422BD 通信口 1個 在確定了控制對象的控制任務和選擇好 PLC 的機型后，即可安排輸入、輸出的配置，并對輸入、輸出進行地址編號。分配 I/O地址時要注意以下問題： （ 1） 設備 I/O地址盡可能連續(xù)； （ 2） 相鄰設備 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)擴展和工藝流程的改，但不宜保留太多，否則會增加系統(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聯(lián)系，合理地安排 I/O 地址，減少它們之間的內部連線。 PLC 的 I/O 分配表 表 PLC 的 I/O 分配表 序號 名稱 元件符號 備注 輸 X0 電機啟動 SB1 啟動按紐 X1 電機停止 SB2 停止按紐 X2 復位開關 SB3 X3 手動模式選擇 SA1 手動 /自動雙向選擇開關 X4 自動模式選擇 X5 手動開 /合模 SA2 開模 /合模雙向選擇開關 X6 手動射臺進 /退 SA3 射進 /射退選擇開關 X7 手動注射 SB4 X10 手動預塑 SB5 X11 手動頂出 SA4 渤海船舶職業(yè)學院（畢業(yè)論文）專用紙 13 入 X12 模間安全光柵 SQ1 光柵 X13 合模到接近開關 SQ2 接近開關 X14 射臺進接近開關 SQ3 X15 射臺退接近開關 SQ4 X16 預塑完接近開