【文章內(nèi)容簡介】 可以采用軟件延時 20ms，對同一信號做兩次以上讀如，結(jié)果一致才確認(rèn)輸入有效。 （ 2） 某些干擾是可以預(yù)知的，如可編程序控制器的輸出命令使執(zhí)行機構(gòu)（如大功率電動機、電磁鐵）動作，常常會伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號，他們產(chǎn)生的干擾信號可能是可編程序控制器接受錯誤的信息。容易產(chǎn)生這些干擾的時間內(nèi)，可用軟件封鎖可編程序控制器的某些輸入信號，在干擾易發(fā)期過去后，再取消封鎖。 （ 3） 故障的監(jiān)測與診斷 可編程序控制器的可靠性很高，本身有很完善的自診斷功能，可編程序控制器如出現(xiàn)故障，借助自診斷程序可以 方便得找到故障的部位與部件，跟換后就可以恢復(fù)正常工作。 大量的工程實踐表明，可編程序控制器外部的輸入、輸出元件、如限位開關(guān)、電磁閥、接觸器等的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可編程序控制其本身的故障率，而這些元件出現(xiàn)故障后，可編程序控制器一般不能察覺出來，不會自動停機，可能是故障擴大，直至強電保護裝置動作后停機，有時甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。停機后， 9 查找故障也要花費很多時間。為了及時發(fā)現(xiàn)故障，在沒有釀成事故之前使可編程序控制器自動停機和報警，也為了方便查找故障，提高維修效率，可用梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。 10 第三章 注塑機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案和思路 注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容和工藝分析 主要內(nèi)容：本畢業(yè)設(shè)計以注塑機控制系統(tǒng)為設(shè)計背景，要求運用可編程控制器技術(shù)、自動檢測和自動控制技術(shù)等，設(shè)計 基于 PLC 的注塑機自動控制系統(tǒng)。 注塑機主要動作分為 5 個部分：（ 1）閉模和合緊， 注塑機的成型周期一般從模具開始閉合時起，模具首先以低壓力快速進行合模，當(dāng)動模板與定模板接近時，合模的動力系統(tǒng)應(yīng)該切換成低壓低速，在確定模腔內(nèi)無異物存在時，再切換成高壓而將模具合緊。（ 2）注射裝置前移和注射，在確認(rèn)模具達(dá)到所要求的合緊力，注射裝置 前移，使噴嘴和模具貼合，當(dāng)噴嘴與模具完成貼合后，便可向注射缸接入壓力油。與油缸活塞相接的螺桿，以高壓高速將熔料注入模腔。（ 3）壓力保持，為了制得質(zhì)量致密的制品，對注入模腔的熔料還需保持一定的壓力進行補縮。（ 4）制品冷卻和預(yù)塑化，當(dāng)保壓進行到熔料將澆口封閉時，可去除壓力使制品在模內(nèi)冷卻定型。此時，螺桿在液壓電機的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，將來自料斗的粒狀或粉狀的膠料向前輸送，并使其塑化。（ 5）注射裝置后退和開模頂出制品，螺桿塑化后，需要噴嘴撤離模具，即注射裝置后退，模腔內(nèi)的熔料經(jīng)冷卻定型后，合模裝置即行開模，并自動頂出制品 。 工藝分析： 注塑成型過程是將熱塑性塑料或熱固性塑料在加熱機筒內(nèi)經(jīng)過加熱、剪切、攪拌混合及擠壓作用，使之均勻塑化（溫度、組分均勻的熔融狀態(tài)），塑化好的熔融物料在小孔徑或控制封閉的噴嘴的阻擋作用下，集中在料筒的前端，然后借助于螺桿或柱塞施加的推力，經(jīng)過噴嘴與模具的澆注系統(tǒng)進入閉合好的低溫模腔內(nèi)。充滿模腔的熔體在受壓的作用下，經(jīng)冷卻 (熱塑性塑料 )或加熱（熱固性塑料）固化成型，打開模具取出制品，在操作上完成一個成型周期，以后不斷重復(fù)上述周期的生產(chǎn)過程。按照習(xí)慣，把一個注塑成型工作循環(huán)稱為注塑機的成型周期。按時間先 后順序可以繪制成注塑機的工作過程循環(huán)圖，又稱注塑機工藝流程圖。如圖 所示。 圖 注塑機工藝流程圖 11 設(shè)計的思路和方案 傳統(tǒng)注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計 傳統(tǒng)的注塑機一般采用簡單的開環(huán)控制，它是按預(yù)先設(shè)定的成型條件，用開路（無反饋回路）控制機器的動作。在生產(chǎn)過程中，預(yù)先按工藝要求設(shè)定各個動作參數(shù)，例如合模壓力、注射速度、循環(huán)時間、保壓壓力，溫度等，由機器在生產(chǎn)過程中加以保持。這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但抗干擾能力差，控制溫度與精度也比較低。 目前注塑機常用的控制系統(tǒng)設(shè) 計 目前，更多的注塑機采用的是半閉環(huán)控制或全閉環(huán)控制，即按照實時測量值與設(shè)定值的偏差進行比較控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)采用了負(fù)反饋回路，當(dāng)注射速度、注射壓力、模腔溫度、模腔壓力、熔體溫度和液壓油壓力等在生產(chǎn)過程中因干擾出現(xiàn)偏差，機器則通過自適應(yīng)控制系統(tǒng)對干擾引起的偏差進行自動補償修正，這種控制方法抗干擾能力強，控制精度高。 常用的注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計的比較及確定 可以對注塑機 實現(xiàn)控制的有 PLC、單片機、繼電接觸器和微型計算機等。 PLC 作為一種面向工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用型技術(shù)，與 CAD/CAM、 NC 技術(shù)并成為現(xiàn)代 工業(yè)的三大支柱技術(shù)，被越來越多的人所熟悉和應(yīng)用。 PLC 專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時 /計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 是微處理技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差等缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是 PLC 的程序編程，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用 了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購買到所需的 PLC后，只需按說明書的提示做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可以靈活方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實踐 [3]。 與單片機 控制相比較， PLC 控制的優(yōu)點在于： PLC 采用的梯形圖類似于繼電器線路圖，編程簡單易學(xué)，易于為廣大電氣工程技術(shù)人員所接受； PLC 更加適合于工業(yè)惡劣環(huán)境下使用，性能比較穩(wěn)定，而單片機的工作環(huán)境要求更高一些。 采用 PLC 的控制系統(tǒng)較之繼電接觸器控制系統(tǒng)提高了一大步，其主要優(yōu)點有以下 幾點： (1）邏輯控制。繼電接觸器控制是利用各電器件機械觸電的串、并聯(lián)組合成邏輯控制。采用硬線連接，連線多而復(fù)雜，對今后的邏輯修改、增加功能很困難。 12 而 PLC 中邏輯控制是以程序的方式存儲在內(nèi)存當(dāng)中，改變程序，便可改變邏輯。連線少、體積小、方便可靠。 (2）控制速度。繼電接觸器依靠機械觸電的吸合動作來完成控制，其工作頻率低，工作速度慢。而 PLC 由于采用程序指令來 實現(xiàn)控制功能，穩(wěn)定可靠，使運行速度大大提高。 (3）順序控制。繼電接觸器是利用時間繼電器的滯后動作來完成時間上的順序控制。時間繼電器內(nèi)部的機械結(jié)構(gòu)易受環(huán) 境溫度和濕度變化的影響，造成定時的精度不高。 在 PLC 內(nèi)部是由半導(dǎo)體電路組成的定時器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖計時，定時精度高。使用者根據(jù)需要，定時值在程序中便可設(shè)置，靈活性大，定時時間不受環(huán)境影響。 (4）靈活性與可擴展性。繼電接觸器系統(tǒng)安裝后，受電器設(shè)備觸點數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等原因的影響，系統(tǒng)在今后的靈活性、擴展性很差。而 PLC 具有專用的輸入輸出模塊，理論上連接可以無窮多，靈活性與可擴展性都比較好。 (5）計數(shù)功能。繼電接觸器控制可實現(xiàn)邏輯功能，但不具備計數(shù)的功能。 PLC內(nèi)部有特定的計數(shù)器，可實現(xiàn) 對生產(chǎn)設(shè)備的步進控制。 (6）可靠性和可維護性。繼電接觸器控制使用大量的機械觸點，觸點在開閉時會產(chǎn)生電弧，容易對人造成損傷并伴有機械磨損，使用壽命短，運行可靠性差，不易維護。 而 PLC 采用微電子技術(shù)，內(nèi)部的開關(guān)動作均由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成。體積小，使用壽命長，可靠性高，并且能夠隨時顯示給操作人員，及時監(jiān)視控制程序的執(zhí)行狀況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供便利。 與微型計算機相比較， PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于： (1） PLC 輸入輸出接口較多，中大型 PLC 輸入輸出接口更多，便于多路多點控制。 (2） PLC 編程簡便，因為 PLC 是采用易于用戶理解、接受和使用的梯形圖編程語言，指令又不太多，而計算機使用匯編語言或其它高級語言編程，比 PLC編程復(fù)雜。 (3） PLC 可靠性高，因為 PLC 是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計的，設(shè)計與制造 PLC 時已采用了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。 (4） PLC 技術(shù)較容易掌握，使用維護方便，對使用者的技術(shù)水平要求比使用計算機時低。 (5） PLC 采用掃描方式進行工作，加之其它一些原因，所以 PLC 輸入輸出響應(yīng)比計算機慢。 (6）此外 PLC 體積較小，調(diào)試周期短 [4]。 基于以上 PLC 控制分別與單片機控 制、繼電接觸器控制以及微型計算機控 13 制的比較，本論文采用 PLC 控制系統(tǒng)實現(xiàn)對注塑機的控制。 注塑機電控裝置由輸入、輸出裝置、 PLC 和液壓比例閥、開關(guān)閥的驅(qū)動電路組成。把編好的用戶程序通過微機或手編器輸入 PLC 基本單元， PLC 基本單元將用戶程序解讀為微處理器芯片 CPU 認(rèn)識的目標(biāo)碼，即把梯形圖或匯編語句表解讀為目標(biāo)代碼。中央處理單元以掃描的形式將注塑機狀態(tài)信號采樣輸入到存儲器中，再按用戶程序變成內(nèi)部邏輯關(guān)系得到所需要的輸出狀態(tài)，通過輸出裝置控制注塑機動作。編程器是對注塑機進行編程用的。編程器的語言有指令方式（語句表 ），也有助記符號方式、邏輯圖及梯形圖符號，還有繼電器電路方式，其中控制系統(tǒng)的梯形圖方式和指令形式（語句表）使用最為常見。 設(shè)計內(nèi)容 (1）根據(jù)注塑機控制系統(tǒng)的內(nèi)容和要求，可作出注塑機的工藝流程圖，確定PLC 輸入和輸出接口的屬性，將注塑機的所有檢測開關(guān)、限位開關(guān)、手動操作開關(guān)和主令開關(guān)等，進行確切地分類和編號，以此來確定 I/O 口的數(shù)量。根據(jù)注塑機輸入輸出的數(shù)量、類型確定選用的 PLC 型號。 (2）主電路部分的設(shè)計。主電路部分是由電動機拖動液壓泵，產(chǎn)生高壓工作動力油。本論文中采用星 三角降壓啟動方式， 據(jù)此可設(shè)計出注塑機主電路圖。 (3）控制電路部分的設(shè)計?？刂齐娐吩O(shè)計中，根據(jù)輸入輸出的地址分配可得到 PLC 外部接線圖。 (4）根據(jù)注塑機的工藝流程圖，先將注塑機的各個動作流程分為四個部分，分別根據(jù)工藝流程圖制出各個部分的動作流程圖，最后再將各個部分的動作流程圖整合到一起，從而制定出注塑機的整個動作流程圖。 (5）根據(jù)輸入輸出接口的地址分配表以及注塑機的動作流程圖，分為四個部分分別設(shè)計出注塑機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，最后整合得到整體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。根據(jù)各部分狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖分別制出對應(yīng)的步進梯形圖，最后整合得到完整的步進梯形圖 。 14 第四章 注塑機的 PLC 控制系統(tǒng) 硬件和軟 件設(shè)計 輸入輸出點的繼電器屬性 第三章中介紹了注塑機的主要動作和工藝流程，據(jù)此可作出 PLC 輸入輸出繼電器屬性表。下表為輸入點繼電器屬性表。 表 輸入點繼電器屬性表 序號 名稱 屬性 代號 1 抽芯出 位置開關(guān) SQ1 2 抽芯入 位置開關(guān) SQ2 3 快開模 位置開關(guān) SQ3 4 慢開模 位置開關(guān) SQ4 5 開模止 位置開關(guān)