【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jī)開(kāi)始工作時(shí)，監(jiān)控裝置（觸摸屏）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、計(jì)件值清零、保壓時(shí)間設(shè)定等），然后 PLC 控制器按一定時(shí)序發(fā)出控制信號(hào)控制液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁閥和交流調(diào)功器的啟動(dòng)，交流調(diào)功器以全功率輸出給加熱負(fù)載，并讓溫度 迅速穩(wěn)定在設(shè)定值，此后液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將開(kāi)始生產(chǎn)的動(dòng)作步序。注塑機(jī)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 22 所示。 圖 22注塑機(jī) 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(hào) 接觸器 液壓系統(tǒng)控制信號(hào) 17 路開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入 熱電偶模擬信號(hào)輸入 FX2N4ADTC 交流調(diào)功器 FX2N4DA 觸 摸 屏 渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專(zhuān)用紙 8 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求 注塑機(jī) 一般 分為手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作模式 。 手動(dòng)模式 時(shí)按下相應(yīng)的功能按鈕時(shí)，能完成相應(yīng)的操作，此模式一般 為調(diào)試模具及維修時(shí)使用 ； 自動(dòng) 模式 時(shí) ，只需按下啟動(dòng)按鈕， 注塑機(jī) 就能按照調(diào)定的速度和壓力將相應(yīng)的動(dòng)作進(jìn)行到底，此模式一般多用在生產(chǎn)階段， 工作流程 如下 ： 起始位置 → 合模 → 整進(jìn) → 注 射 → 保壓延時(shí) → 預(yù)塑 → 整退 → 啟模 →頂出 → 起始位置 。 模具的開(kāi)啟與閉合 合模時(shí)： 電磁鐵得電后 ， 合模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具閉合。 開(kāi)模時(shí)： 電磁鐵失電后 ， 開(kāi)模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具打開(kāi)。 注射座的整進(jìn)與整退 注射座整進(jìn)時(shí)：電磁鐵得電后 ， 注射座在油壓的推動(dòng)下前進(jìn)到位，注射座射進(jìn)完成接近開(kāi)關(guān)工作 注射座整退時(shí)：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(kāi)關(guān)工作 注料桿 的射進(jìn) 注塑 電磁鐵得電后 ，注料桿 在油壓的推動(dòng)下 ， 把料 筒內(nèi)的融好的原料快速壓入模具 ，擠壓 完成后并保持一段時(shí)間（保壓），使模具內(nèi)的塑料不會(huì)回流 。 預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作 預(yù) 塑 電磁閥得電，預(yù)塑液壓馬達(dá)開(kāi)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)，限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，預(yù)塑 完成。 頂杠的頂出與復(fù)位 頂出電磁閥得電后，頂杠在油壓的推動(dòng)下將模具內(nèi)的產(chǎn)品頂出。 保模時(shí)間 高溫原材料擠入模具后，需要在模具中冷卻一段時(shí)間，讓其基本成型后才能打開(kāi)模具，這一段時(shí)間為保模時(shí)間。由于產(chǎn)品的大小 和原材料的性質(zhì)的不同，不同產(chǎn)品的保模時(shí)間有所不同，這就要求保模時(shí)間長(zhǎng)短可以調(diào)整。 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)。原料進(jìn)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(dǎo)致原料塑化不良。注塑機(jī)在生產(chǎn)的過(guò)程中要求料筒的溫度隨著 產(chǎn)品和原材料的不同 ，可以對(duì)溫度作出調(diào)整（一般不超過(guò)400℃）。 渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專(zhuān)用紙 9 3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC 選型的方法 隨著 PLC 的推廣普及， PLC 產(chǎn)品的種類(lèi)越來(lái)越多，而且功能也日趨完善。 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。因此，合理選擇 PLC，對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。 機(jī)型選擇的原則 機(jī)型選擇的基本原則是在滿(mǎn)足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、 維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述： （ 1）結(jié)構(gòu)合理 對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)合，選用整體式結(jié) 構(gòu)的 PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。 （ 2）功能強(qiáng)、弱適當(dāng) 對(duì)于開(kāi)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。 對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目，可選用含有 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和含有 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳輸功能的 低檔機(jī) 的 PLC。 對(duì)于控制比較復(fù)雜、控制要求比較高的工程項(xiàng)目，如要實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜程度的程度，選用中檔機(jī)或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)和整個(gè)工廠(chǎng)的自動(dòng)化等。 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(lái)選擇PLC，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。 （ 3） 機(jī)型 統(tǒng)一 PLC 的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價(jià)格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 功能有限，只適合于控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(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。 （ 4） 是否在線(xiàn)編程 PLC 的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器 重新修改程序，就能滿(mǎn)足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。 （ 5） PLC 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠(chǎng) 家都把它設(shè)計(jì)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(shù)條件，用戶(hù)在選用 渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專(zhuān)用紙 10 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。 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(chǔ)存溫度 40℃ ～ +85℃ 溫度 相對(duì)濕度 5%～ 95%（無(wú)凝結(jié)霜） 振動(dòng)和沖擊 滿(mǎn)足國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn) 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?chē)諝獠荒芑煊锌扇夹?、爆炸性和腐蝕性氣體 對(duì)于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的 PLC，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。 容量選擇 PLC 容量包括兩個(gè)方面：一是 I/O 的點(diǎn)數(shù)；二是用戶(hù)存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。 PLC 容量的選擇除滿(mǎn)足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。根?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。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開(kāi)關(guān)量乘以 8；對(duì)于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單 元數(shù)乘以 100。通常，一條邏輯指令占用存儲(chǔ)器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器兩個(gè)字。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)。 I/O 點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前 I/O 點(diǎn)數(shù)較多的 PLC 價(jià)格較高，若備用的 I/O的點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常 I/O 點(diǎn)數(shù)按實(shí)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(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程他的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 。他與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò) I/O 接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 通過(guò) I/O 接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)控制器又通過(guò) 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(guò)程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)電平各種各樣，各種機(jī)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 PLC 從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定距離。為了確保這些信息的正確無(wú)誤， PLC 的 I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。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(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)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。 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 模塊用于同傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）及控制（開(kāi) /關(guān)）設(shè)備 渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專(zhuān)用紙 11 （如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流 I/O 信號(hào)為 24～ 240V（ AC），直流 I/O 信號(hào)為 0～ 10V（ DC）。 I/O 點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便的對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。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(kāi)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。直流輸入電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸入裝置連接。交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 （ 2） 開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇 繼電器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但是動(dòng)作速度較慢，壽命有一定的限制。如果系統(tǒng)的輸出信號(hào)變化不是很頻繁，選用繼電器型。 選擇時(shí)應(yīng)考慮負(fù)載電壓的種類(lèi)和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載狀態(tài)變化是否頻繁等，還應(yīng)注意同一輸出模塊對(duì)電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和白 熾 燈的驅(qū)動(dòng)能力的差異。輸出模塊的輸出電流額定值應(yīng)大于負(fù)載電流的最大值。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際選用的是 AC220V開(kāi)關(guān)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(shè)計(jì)選用三菱公司的 FX2N系列（見(jiàn) 表 ）可編程序控制器。FX2N是 FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設(shè)計(jì)的要求。 表 FX2N 系列基本單元 型 號(hào) 輸 入 點(diǎn) 數(shù) 輸 出 點(diǎn) 數(shù) 擴(kuò)展模塊 可用點(diǎn)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(diǎn)及選擇 PLC 可編程控制器控制系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)估計(jì) 輸入設(shè)備 —— 用以產(chǎn)生輸入控制信號(hào)（如按鈕、指令開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、 渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專(zhuān)用紙 12 傳感器等）。本系統(tǒng)中包括雙向選擇開(kāi)關(guān) 4 個(gè)，按鈕開(kāi)關(guān) 5 個(gè)，光柵開(kāi)關(guān) 2 個(gè)和接近開(kāi)關(guān) 5 個(gè)。 輸出設(shè)備 —— 由 PLC 的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)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(gè)，接觸器 2 個(gè)，電磁閥 5 個(gè)，指示燈 1 個(gè)。 本系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn) 17 點(diǎn)，輸出點(diǎn) 8 點(diǎn)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，以及考慮到今后對(duì) 系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充使用，要保留一定的裕量，因此我們選用的 PLC 型號(hào)為三菱公司的 FX2N系列，其選擇如下： 基本單元： FX2N48MR（輸入點(diǎn) 24 點(diǎn)，輸出點(diǎn) 24 點(diǎn)） 功能模塊： FX2N－ 4ADTC 模塊 1 個(gè)、 FX2N－ 4DA 模塊 1 個(gè)、 FX2N422BD 通信口 1個(gè) 在確定了控制對(duì)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(duì)輸入、輸出進(jìn)行地址編號(hào)。分配 I/O地址時(shí)要注意以下問(wèn)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(kāi) ； （ 4） 每一框架 I/O 地址不要全部占滿(mǎn)，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(xiàn)。 PLC 的 I/O 分配表 表 PLC 的 I/O 分配表 序號(hào) 名稱(chēng) 元件符號(hào) 備注 輸 X0 電機(jī)啟動(dòng) SB1 啟動(dòng)按紐 X1 電機(jī)停止 SB2 停止按紐 X2 復(fù)位開(kāi)關(guān) SB3 X3 手動(dòng)模式選擇 SA1 手動(dòng) /自動(dòng)雙向選擇開(kāi)關(guān) X4 自動(dòng)模式選擇 X5 手動(dòng)開(kāi) /合模 SA2 開(kāi)模 /合模雙向選擇開(kāi)關(guān) X6 手動(dòng)射臺(tái)進(jìn) /退 SA3 射進(jìn) /射退選擇開(kāi)關(guān) X7 手動(dòng)注射 SB4 X10 手動(dòng)預(yù)塑 SB5 X11 手動(dòng)頂出 SA4 渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專(zhuān)用紙 13 入 X12 模間安全光柵 SQ1 光柵 X13 合模到接近開(kāi)關(guān) SQ2 接近開(kāi)關(guān) X14 射臺(tái)進(jìn)接近開(kāi)關(guān) SQ3 X15 射臺(tái)退接近開(kāi)關(guān) SQ4 X16 預(yù)塑完接近開(kāi)