【文章內(nèi)容簡介】 運行準(zhǔn)備 運行模式選擇 手動 自動 合 /開模 整進 /退 射進 /退 預(yù)塑 頂出 啟動 合模 合模完 整進 整進完 注射 時間到 預(yù)塑 預(yù)塑完 整退 整退完 開模 開模完 頂出 計數(shù) 頂出完 電源開關(guān) 17 圖 31 注塑機控制系統(tǒng)工藝流程 當(dāng)選擇自動模式時，按下啟動按鈕，當(dāng)確認合模安全時合模電磁閥動作，合模 /開模油缸在油壓力的作用下驅(qū)動導(dǎo)杠動作，使動模板向上面與定模板快速地閉合。合模完畢后，合模到接近開關(guān)動作，整 進 /整退氣缸在油壓力的作用下驅(qū)動拉桿動作 ,使射臺向前移動。射臺整進到后，接近開關(guān)動作，射膠電磁閥得電，螺杠在液壓力的推動下完成射膠并保壓一段時間。當(dāng)射膠時間到達設(shè)定值時，射膠電磁閥斷電自復(fù)位，預(yù)塑電磁閥得電，預(yù)塑液壓馬達完成預(yù)塑的同時，螺杠退回原來的位置。預(yù)塑完后接近開關(guān)工作，整進電磁閥斷電自復(fù)位，射臺在液壓的作用下退回。射臺退回后，射臺退到位接近開關(guān)動作，合模電磁閥斷電自復(fù)位， 完成開模動作。開模完后，頂出油缸動作將制品頂出，落下的制品使計件光柵動作，產(chǎn)品計數(shù)，便完成一個生產(chǎn)周期。 當(dāng)選擇手動操作時，分別打 開各個轉(zhuǎn)換開關(guān)，即可使各個電磁閥得電工作或斷電自復(fù)位，使油缸在液壓力的作用下驅(qū)動導(dǎo)桿分別進行合模 /開模、整進 /整退，射膠，預(yù)塑，頂出等動作，完成調(diào)機工作。 系統(tǒng)的程序設(shè)計 注塑機的溫度控制 生產(chǎn)的過程中， 螺杠筒溫度控制是十分重要的。如果溫度過高，螺杠筒中的塑料會發(fā)生分解而變質(zhì)；如果溫度過低會使塑料塑化不良，流動性變差，制品成型不好。注塑機中通常采用 PID 控制的方法，一般能達到177。 1℃的精度要求。溫度傳感器將螺杠內(nèi)的動態(tài)的溫度轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的 電壓信號（或電流信號），標(biāo)準(zhǔn)的電信號通過 A/D轉(zhuǎn)換送入 PLC 18 中與溫度的設(shè)定值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果在 PLC內(nèi)進行 PID 調(diào)節(jié)，PID 調(diào)節(jié)的輸出經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后直接作為交流調(diào)功器的輸入控制信號，及時的調(diào)整負載的輸入功率，使實際溫度與設(shè)定相同。 其溫度過程控制原理框圖如圖 3－ 2所示。 圖 3－ 2 溫度過程控制原理框圖 注塑機的溫度控制一般要求都在 400℃以內(nèi)，而 FX2N4ADTC 的攝氏溫度的測量范圍為 100℃ ~+1200℃，其相對應(yīng)的數(shù)字量范圍為1000~+12020，它的測溫精度為 ℃。從熱電偶傳來的溫度信號在0℃ ~+400℃的范圍內(nèi)，所以經(jīng) FX2N4ADTC 輸入到 PLC 中的數(shù)字量的范圍應(yīng)為 0~+4000。從觸摸屏設(shè)定到 PLC 的實際溫度值應(yīng)該轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量才能使系統(tǒng)正常的工作，具體的轉(zhuǎn)換方法是： PLC 內(nèi)的數(shù)字量 =溫度實際設(shè)定值 *10 而將 PLC 中的數(shù)字量換算為實際溫度在觸摸屏上加以顯示也必須經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，具體的轉(zhuǎn)換方法是： 實際溫度值 =PLC內(nèi)的數(shù)字量 /10 FX2N4DA采用 DC+4~+20mA電流輸出是對應(yīng)的數(shù)字量為 0~+1000，所 PLC 的 PID運算時采用上限為 1000，下限為 0，使 PID的運算結(jié)果能真實的反映到對交流調(diào)功器的輸入功率的 調(diào)整上。 PLC PID調(diào)節(jié) D/A轉(zhuǎn)換 交流 調(diào)功 加熱器 熱電偶 A/D轉(zhuǎn)換 19 注塑機的步序控制 根據(jù)注塑機的工藝流程圖、 I/O 配置圖及分配表得出該機的各個工作過程：在各輸入信號及各時間控制的先后作用下，按照各自工況運行的順序，各執(zhí)行機構(gòu)自動有序地依次工作。對該機 PLC 控制系統(tǒng)選用 SFC（順序功能圖）的程序設(shè)計方法，可以很容易編制程序，達到合理安全控制的目的。在編制 PLC程序時，選用 D 作為 T、 C的間接數(shù)據(jù)寄存器，該機 PLC順序控制系統(tǒng)圖（見圖 33），狀態(tài)轉(zhuǎn)移的描述文字如下： 當(dāng) PLC通電后在初始脈沖的作用下系統(tǒng)進入準(zhǔn)備狀態(tài) S0等待進一步的操作 ①當(dāng)按下油泵電機啟動 按鈕信號轉(zhuǎn)移到 S20（即 STL S20）時，需要處理的相關(guān)信號有：首先油泵電機啟動接觸器 Y0得電，使油泵電機按星 三角降壓啟動的方式啟動。 SB3時，進入手動模式，則 X3為“ 1”， X4 斷開為“ 0”，此時可通過對 X X X X X11分別對注塑機的手動調(diào)整進行控制。若選擇手動合模轉(zhuǎn)換開關(guān) X5為“ 1”時，動模板向上合模， X5 為“ 0”時，即斷電后動模板向下開模；若選擇手動整進轉(zhuǎn)換開關(guān)當(dāng) X6為“ 1”時，注射座向前整進， X6 為“ 0”時，即斷電后注射座后退；若手動射膠轉(zhuǎn)換開關(guān) X7 為“ 1”時， Y4 為 “ 1”得電后向前射膠， X7為“ 0”時；則 Y4 為“ 0”斷電后射膠結(jié)束。若手動預(yù)塑開關(guān) X10為“ 1”，則 Y5 為“ 1”得電后預(yù)塑液壓馬達向后預(yù)塑， X10 為“ 0”時；則 Y5為“ 0”斷電后預(yù)塑結(jié)束。若選擇手動頂出 X11為“ 1”時，則 Y6 為“ 1” 20 得電將產(chǎn)品頂出， X11為“ 0”時，頂杠復(fù)位。 B. 當(dāng)選擇自動模式時，則 X4為“ 1”； X3就斷開為“ 0”，當(dāng)按動啟動按扭時（注：啟動按扭時與 X4串聯(lián)輸入到 PLC）， S21自鎖得電。 （ X X4）上串聯(lián)有常閉的復(fù)位開關(guān) X2，當(dāng) X2為“ 0”時， 系統(tǒng)不復(fù)位， X2 為 “ 1”時，注塑機回到初始狀態(tài)（ YY Y Y Y6分別為“ 0”，）。 ②當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到 S21（即 STL S21）時，需要處理的相關(guān)信號有：確定合模安全時（安全光柵 X12）為“ 0”， Y2得電自鎖；復(fù)位開關(guān) X2 為“ 0”，合模到位接近開關(guān)為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到 S22；當(dāng)復(fù)位開關(guān) X2 為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到 S26。 ③當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到 S22（即 STL S22）時，需要處理的相關(guān)信號有： Y3得電自鎖；復(fù)位開關(guān) X2 為“ 0”，射到位接近開關(guān)為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到S23；當(dāng)復(fù)位開關(guān) X2 為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到 S25。 ④當(dāng)信號轉(zhuǎn) 移到 S23（即 STL S23）時，需要處理的相關(guān)信號有： Y4得電自鎖，同時 T0開始計時； T0計時時間到后，如果復(fù)位開關(guān) X2 為“ 0”，信號轉(zhuǎn)移到 S24；當(dāng)復(fù)位開關(guān) X2為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到 S25。 ⑤當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到 S24（即 STL S24）時，需要處理的相關(guān)信號有： Y4斷電復(fù)位，同時 Y5 得電自鎖；預(yù)塑完接近開關(guān)為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到S25。 ⑥當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到 S25（即 STL S25）時，需要處理的相關(guān)信號有： Y5斷電復(fù)位，同時 Y3 斷電復(fù)位；射臺后到位接近開關(guān)為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移 到 S26。 21 圖 33 PLC注塑機順序控制系統(tǒng)圖 Y0 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y1 SET Y2 S26 S27 SET Y6 RST Y2 M6 INC D200 RST Y6 RST Y3 SET Y5 S24 RST Y4 RST Y5 S25 S20 S23 SET Y4 T0 SET Y3 S22 S21 S0 22 ⑦當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到 S26（即 STL S26）時，需要處理的相關(guān)信號有： Y2斷電復(fù)位；開模到位接近開關(guān)為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到 S27。 ⑧當(dāng)信號轉(zhuǎn)移到 S26（即 STL S26）時，需要處理的相關(guān)信號有： Y6得電自鎖；當(dāng)頂下的產(chǎn)品使計件光柵 X20 得電工作，產(chǎn)品總數(shù)寄存器D200 加一，同時 Y6 復(fù)位。自動啟動開關(guān) X4為“ 1”，信號轉(zhuǎn)移到 S0，順序控制程序完成，返回（ RET）主程序，完成一個工作周期。 PLC 注塑機控制系統(tǒng)的總體程序 1. PLC 控制系統(tǒng)程序梯形圖： ＊ 開油泵電機 ＊ 手動合模 ＊ 手動整進 ＊ 手動注射 ＊ 關(guān)油泵電機 ＊ 手動頂出 ＊ 自動模式 ＊ 手動預(yù)塑 23 ＊ 合模 ＊注射 ＊ 預(yù)塑 ＊整進 24 觸摸屏的畫面及程序設(shè)計 觸摸屏作為一種新的電腦輸入設(shè)備，是目前最簡單的、方便、自然的一種人機交互方式，它可以用來監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況、發(fā)出相關(guān)命令、顯示設(shè)定比例、實際流量等，這里考慮到與三菱系列 PLC 的通信，應(yīng)選用三菱 GTOF930 觸摸屏，它是用 RS422連接器與 PLC進行通信，完成數(shù)據(jù)的傳送。 因考慮到操作人員有時不小心會誤操作的現(xiàn)象，為了人機安全，本設(shè)計未把一些所有的操作按鈕都加入到觸摸屏當(dāng)中去，因此畫面比較簡潔（見圖 34）。 ＊ 預(yù)塑完 ＊整退 ＊開模 ＊ 頂出 ＊產(chǎn)品計數(shù) 25 圖 34 GTOF930觸摸屏顯示 界面 GTOF930觸摸屏顯示的界面中包括：溫度設(shè)定 D600、保壓時間設(shè)定 D100、實時溫度顯示 D60產(chǎn)品總數(shù)顯示 D200、運行指示燈 Y總數(shù)清零開關(guān) M5。在 GTDesigner2 觸摸屏設(shè)計軟件中分別對各個鍵進行設(shè)置。其中溫度設(shè)定（ D600）鍵選擇數(shù)值輸入， 3 位十進制數(shù)，設(shè)置范圍為 0999℃，設(shè)定溫度時，點擊該鍵在彈出的界面（如 35a）做相映的設(shè)置即可。保壓時間設(shè)定鍵（ D100）也選擇數(shù)值輸入， 2 位十進制數(shù)，小數(shù)位為 1位，設(shè)置范圍為 ，設(shè)定保壓時間時，點擊該鍵在彈出的界面（如 35b）做相映的設(shè)置即可。實時溫度顯示鍵（ D601）選擇數(shù)值輸出型， 3位十進制數(shù)，顯示范圍為 0999℃。產(chǎn)品總數(shù)顯示鍵（ D200）選擇數(shù)值輸出型， 5 位十進制數(shù)，顯示范圍為099999 個，當(dāng)顯示值為 99999 個時歸零?？倲?shù)清零開關(guān)鍵（ M5）位開關(guān)，按下總數(shù)清零鍵，計件總數(shù)清零。運行指示燈（ Y7），當(dāng)注塑機進入生產(chǎn)過程時指示燈變綠，退出生產(chǎn)過程時指示燈變黃。 （ a） （ b） 圖 45 GOTF930觸摸屏的鍵位設(shè) 置 26 第 4 章 總結(jié) 本課題致力于設(shè)計一套實用的 PLC 注塑機控制系統(tǒng)，結(jié)合交流調(diào)功溫度控制技術(shù)，并通過觸摸屏的顯示畫面來監(jiān)控生產(chǎn)過程中各種情況。 從進料到成品的形成的整個過程，對注塑機的時序動作、注射壓力以及料筒溫度能夠進行準(zhǔn)確地控制。注塑機控制系統(tǒng)采用 PLC 為控制核心，使系統(tǒng)的控制更智能化，取代常規(guī)的溫控系統(tǒng)，精度更靈敏，溫度更恒定，誤差更小，受外部環(huán)境和物料的影響更弱。但本設(shè)計還存在各種不足之處，如人機界面的功能不夠強大、實時中斷控制系統(tǒng)不夠完善等，希望經(jīng)過日后的不斷研究能在此方面得到進一步的改善。 27 ※ ※ ※ ※ ※ 致 謝 本論文是在王燕芳指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成的， 在此論文撰寫過程中，要特別感謝 王老 師的指導(dǎo)與督促，沒有 她 的幫助也就沒有今天的這篇論文 ，在實習(xí)期間，她經(jīng)常聯(lián)系我，關(guān)心我的工作以及畢業(yè)設(shè)計，在此表示誠摯的敬意與感謝。 我們即將畢業(yè)，再一次向三年中在學(xué)習(xí)和生活中給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝。 2020 年 6 月 參考文獻 [1] 張利平 .液壓傳動與控制 [M].西安 ：西北工業(yè)大學(xué)出版社 , [2] 李忠文 .注塑機電路維修 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 , [3] 曹菁等 .基于 PLC 和觸摸屏的注塑機控制系統(tǒng)研究 [J].測試與控制 ,20（ 6） :184190 [4] 鐘漢如 .注塑機控制系統(tǒng) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 , [5] 陳立定等 .電氣控制與可編程序控制器的原理及應(yīng)用 [M].北京：機械工業(yè)出版社 , [6] 郁漢琪 .電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) [M].南京：東南大學(xué)出版社 , [7] 陳山林 .基于 PLC特殊功能模塊的溫度控制系統(tǒng) [J].儀器儀表學(xué)報， ： 903905 [8] 張松華等 .基于 PLC的注塑機控制系統(tǒng)的設(shè)計 [J].儀器儀表用戶 ,2020,（ 6） :1516. 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