【文章內(nèi)容簡介】 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、比例壓力閥（控制壓力變化）、比例流量閥（控制速度變化）、方向閥、管路、油箱等。 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、時間、壓力及速度于 設(shè)定值（過程控制）。電氣部分主要由動力、動作程序和 加 熱等控制所組成。 元器件的選型和 I/O 口分配表 輸入設(shè)備 —— 用以產(chǎn)生輸入控制信號（如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器等）。本系統(tǒng)中包括，按鈕開關(guān) 16個，接近開關(guān) 9 個。 輸出設(shè)備 —— 由 PLC 的輸出信號驅(qū)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 22 個，接觸器 1 個 。 本系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn) 25 點(diǎn)，輸出點(diǎn) 23 點(diǎn)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，以及考慮到今后對系統(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型號為三菱公司的 FX2N系列，其選擇如下： 型 號 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 圖 32 FX2N 系列基本單元 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 7 基本單元： FX2N64MR（輸入點(diǎn) 32 點(diǎn)，輸出點(diǎn) 32 點(diǎn)） 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。分配 I/O 地址時要注意以下問題： （ 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(nèi)部連線。 序號 名稱 元件符號 備注 輸入 X0 啟動電機(jī) SB1 啟 動按鈕 X1 關(guān)閉電機(jī) SB2 停止按鈕 X2 復(fù)位開關(guān) SB3 X3 手動模式 SB4 手動選擇開關(guān) X4 自動模式 SB5 自動選擇開關(guān) X20 半自動模式 SB20 半自動選擇開關(guān) X5 手動合模啟動 SB6 X6 快速移動模板 SB7 X7 慢速合模 SB10 X10 手動射臺前進(jìn) SB11 X11 手動注塑 SB12 X12 手動倒縮 SB13 X13 手動射臺后移 SB14 X14 手動開模 SB15 X15 手動頂針前進(jìn) SB16 X16 手動頂針復(fù)位 SB17 X22 合膜快速接近開關(guān) SQ1 接近開關(guān) X23 合模慢速接近開關(guān) SQ2 X24 合模完成接近開關(guān) SQ3 X25 射臺前進(jìn)接近開關(guān) SQ4 X26 預(yù)塑完接近開關(guān) SQ5 X27 倒縮接近開關(guān) SQ6 X30 射臺后退接近開關(guān) SQ7 X31 頂針前進(jìn)接近開關(guān) SQ8 X32 頂針后退接近開關(guān) SQ9 輸出 Y0 慢速合模階段 KA3， KA20 中間繼電器 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 8 Y1 快速合模階段 KA4， KA21 中間繼電器 Y2 慢速合模階段 KA5， KA22 中間繼電器 Y3 射臺前進(jìn) KA6， KA23 中間繼電器 Y4 注塑 KA7， KA24 中間繼電器 Y5 預(yù)塑 KA10， KA25 中間繼電器 Y6 倒縮 KA11， KA26 中間繼電器 Y7 射臺后退 KA12， KA27 中間繼電器 Y10 開模 KA13， KA30 中間繼電器 Y11 頂針前進(jìn) KA14， KA31 中間繼電器 Y12 頂針后退 KA15， KA32 中間繼電器 Y15 油泵 KM102 接觸器 圖 33 PLC I/O口分布 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 9 硬件接線圖 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 10 控制電路 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 11 第 四 章 注塑機(jī)的 PLC 控制設(shè)計 PLC 機(jī)型選擇的原則 PLC 機(jī)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(hù)使用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述： 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的 PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。 功能強(qiáng)、弱適當(dāng) 對于開關(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。 對 于以開關(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(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應(yīng)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)。 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，并封裝在一個殼體內(nèi)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。 是否在線編程 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(chǎn)帶來很大方便。 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)廠家都把它設(shè) 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(shù)條件，用戶在選用時，特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 12 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(jié)霜） 振動和沖擊 滿足國際電工委員會標(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 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體，對于需要應(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。 PLC 容量選擇 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O 的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲器的容 量（字?jǐn)?shù)）。 PLC 容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲容量時，一般按實(shí)際需要的 10%～ 25%考慮裕量。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量乘以 8；對于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲器字?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 存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)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?jǐn)?shù)可查閱 PLC 產(chǎn)品使用手冊。 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)被控對象的輸入和輸出信號的總點(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。 元器件的選型 溫度傳感器的選型 溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。在 半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、 PN 結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。熱電偶屬于接觸式溫度測量儀表是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度檢測儀表之一。其特點(diǎn)為測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響，測量范圍廣，構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。熱電偶是一種感溫元件 , 它能將溫 度信齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 13 號轉(zhuǎn)換成熱電勢信號 , 通過與電氣測量儀表的配合 , 就能測量出被測的溫度。熱電偶測溫的基本原理是熱電效應(yīng)。 液壓 閥控制閥的選型 液壓控制閥（簡稱液壓閥）是液壓系統(tǒng)中的控制元件，用來控制液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動方向，從而使之滿足各類執(zhí)行元件不同動作的要求。液壓控制閥按其作用可分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類，相應(yīng)地可由這些閥組成三種基本回路：方向控制回路、壓力控制回路和調(diào)速回路。壓力控制閥又分為溢流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。按控制方式的不同，液壓閥又可分為普通液壓控制閥、伺服控制閥、比例控 制閥。根據(jù)安裝形式不同，液壓閥還可分為管式、板式和插裝式等若干種。 本課題中用到的液壓控制閥包括能完成模具開 /合、注射臺進(jìn) /退、頂杠頂出 /復(fù)位電磁換向閥 3個，注射杠注射的直通單向閥 1個，油路壓力控制的溢流閥 1個。經(jīng)過比較，決定對液壓控制閥的選擇如下： 24EOB6HT 型二位四通換向閥 3個， AHa10L 型單向閥 1個， YFL8H1S型 溢流閥。 液壓馬達(dá)的選型 液壓馬達(dá)是指輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的 ,將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看，液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的 液壓元件，向任何一種液壓泵輸入工作液體，都可使其變成液壓馬達(dá)工況；反之，當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，也可變?yōu)橐簤罕霉r。因?yàn)樗鼈兙哂型瑯拥幕窘Y(jié)構(gòu)要素 密閉而又可以周期變化的容積和相應(yīng)的配油機(jī)構(gòu)。 液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)類型來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于 500r／ min的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于 500r／ min的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式 和軸向柱塞式等。它們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動慣 量小，便于啟動和制動，調(diào)節(jié) (調(diào)速及換向 )靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的基本型式是徑向柱塞式，此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結(jié)構(gòu)型式，低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低 (有時可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn) )，因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，使傳動機(jī)構(gòu)大為簡化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。 本課題中用到一個完成注射杠預(yù)塑動作的液壓馬達(dá)，經(jīng)過比較，決定選用XHM2150 型液壓馬達(dá) (如圖 31)。 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 14 圖 41 XHM2150型 液壓馬達(dá) 液壓泵電機(jī)選型 油泵電機(jī)是注塑機(jī)的動力的來源，主要從選用的電動機(jī)的功率、工作電壓、種類、型式及其保護(hù)電器考慮。 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的需要，這里選用 Y160L4,額定功率為 15KW，額定電壓為380V，電流為 30A，額定轉(zhuǎn)速為 1480rpm。電機(jī)采用星三角起動方式，降低啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，使電機(jī)啟動平穩(wěn)。如圖 32 所示： 圖 42 Y160L4 液壓泵電機(jī) 熱繼電器 熱繼電器的種類很多，應(yīng)用最廣泛的是基于雙金屬片的熱繼電器，其主要由熱元 件、雙金屬片、觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的感應(yīng)元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機(jī)械輾壓而成。 熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電器，在電路中作電動機(jī)的過載保護(hù)。電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常遇到過載情況，過載時間長時，繞組溫升超過了允許值是將會加劇繞組絕緣老化，縮短電機(jī)的使用年限，嚴(yán)重時甚至?xí)闺姍C(jī)繞組燒壞。因此，凡電機(jī)長期運(yùn)行時，都需要對其過載提供保護(hù)裝置。 齊齊哈爾大學(xué)課程設(shè)計（論文） 15 選用熱繼電器主要應(yīng)考慮的因素有：額定電流或熱元件的整定電流要求均應(yīng)大于被保護(hù)電路或設(shè)備的正常工作電流。作為電動機(jī)保護(hù)時，要考慮其型號、規(guī)格 和特性、正常啟動時的啟動時間和啟動電流、負(fù)載的性