【正文】 在這次論文設(shè)計(jì)及撰寫過程中，得到了父母的大力支持，在此對父母的支持以及關(guān)愛表示深深的感謝！ 在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和討論有關(guān)論文寫作的過程中，也得到了許多同學(xué)的熱心幫助，經(jīng)常為實(shí)現(xiàn)一個(gè)功 能而進(jìn)行廣泛的討論，在不斷的討論過程中，我不但解決了心中的疑慮，也學(xué)會了與別人交流，這對我來說是莫大的財(cái)富。從開題報(bào)告的修改、論文的框架直到最終定稿， 方 老師均給予了殷切的指導(dǎo)，提出了寶貴的意見。在本論 文完成之際，我要向特別幫助過我的 方翔 老師和其他幫助過我的同學(xué)表示衷心的感謝。隨著 PLC和觸摸屏性能的價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 通過采用 PLC對的控注塑機(jī) 控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，突現(xiàn)了 PLC性能遠(yuǎn)優(yōu)普通人工操作，具有簡單易懂，便于安裝，體積小，低耗能等優(yōu)點(diǎn)，且軟件編程采用了廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式 —— 梯形圖，控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，通用性強(qiáng)，深受廣大使用者的歡迎。為滿足這一需要，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性。同時(shí)，本文只是主要針對注塑機(jī)的注射部分和射臺移動部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其余諸如加熱冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)以及供料等輔助系統(tǒng)基本沒有給予充分的考慮，有待于進(jìn)一步去完善。 通過本次設(shè)計(jì)，我明白了用可編程序控制器設(shè)計(jì)的注塑機(jī)控制系統(tǒng)價(jià)格相對便宜，易于擴(kuò)展，對操作人員的要求比較低，適用性很強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性非常高。 圖 注塑機(jī)射臺后退、溶膠、冷卻步進(jìn)梯形圖 33 根據(jù)圖 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的步進(jìn)梯形圖，如圖 所示。 圖 注塑機(jī)鎖模梯形圖 31 根據(jù)圖 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的步進(jìn)梯形圖，如圖 所示。 29 圖 注塑機(jī)完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 30 步進(jìn)梯形圖的設(shè)計(jì) 步進(jìn)梯形圖是根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)出來的。 最后，將各個(gè)部分組合到一起，便得到完整的注塑機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 按下開模停止開關(guān) X4，使注塑機(jī)停止開模動作執(zhí)行。按下 X2 快開模開關(guān)，控制注塑機(jī)快開模 Y20 動作執(zhí)行。按下 X3 慢開模開關(guān)，控制注塑機(jī)慢開模 Y21 動作執(zhí)行。 根據(jù)圖 的動作流程圖制出注塑機(jī)的開模、頂針、退針、復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖 所示。 按下倒索開 關(guān) X25，執(zhí)行倒索電磁閥 Y13 動作。如果射臺后退動作沒有成功，則動作運(yùn)行到 S12 狀態(tài)；如果射臺后退動作成功，則執(zhí)行溶膠開關(guān) X20，控制溶膠電磁閥 Y7 動作。按下射臺后退開關(guān) X22，控制注塑機(jī)射臺后退電磁閥 Y3 動作。 根據(jù)圖 的動作流程圖制出注塑機(jī)的射臺后退、溶膠、冷卻狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖 所示。 26 圖 注塑機(jī)的射臺前進(jìn)、射膠 按下鎖模終止開關(guān) X10，動作運(yùn)行到 S3 狀態(tài)。低壓鎖模成功后，按下高壓鎖模開關(guān) X7，控制高壓鎖模電磁閥 Y14 動作。如果低壓鎖模沒有成功，系統(tǒng)開模電磁閥 Y1 動作，并且報(bào)警燈 Y24 亮，之后合上 X5 開關(guān)，關(guān)上安全門，重新回到 S1 狀態(tài)。 25 圖 注塑機(jī)的低壓鎖模、高壓鎖模 本論文依據(jù)動作流程圖設(shè)計(jì)了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，并將其分為四個(gè)部分依次表示出來。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計(jì) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖又叫順序功能圖（ SFC），它是用狀態(tài)元件描述工步狀態(tài)的工藝流程圖，通常由初 始狀態(tài)、一系列一般狀態(tài)、轉(zhuǎn)移線和轉(zhuǎn)移條件組成。 表 步進(jìn)梯形圖指令 指令符 名稱 指令意義 STL 步進(jìn)接點(diǎn)指令 在順序控制程序上面進(jìn)行工序步進(jìn)型控制的指令 RET 步進(jìn)復(fù)位指令 表示狀態(tài)流程的結(jié)束，返回主程序（母線）的指令 步進(jìn)指令雖然只有兩條，但是功能比較強(qiáng)大。 步進(jìn)指令的簡單介紹 三菱 FX PLC 步進(jìn)指令雖然只有兩條，但與其他指令配 合后編程功能較為強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序控制程序設(shè)計(jì)。 FX2NPLC 在基本邏輯指令之外增加了兩條步進(jìn)指令，同時(shí)輔之以大量的狀態(tài)繼電器 S，結(jié)合狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就很容易編出復(fù)雜的順序控制程序。但如果可 以將生產(chǎn)過程的控制要求按工序劃分成若干段，每一個(gè)工序完成一定的功能，在滿足轉(zhuǎn)移條件后，從當(dāng)前工序轉(zhuǎn)移到下道工序，那么實(shí)現(xiàn)控制就容易多了，這種控制通常稱為順序控制。如圖 所示。動作流程如圖 所示。 圖 射臺后退、溶膠、倒索、冷卻控制流程圖 開模動作完成后，頂針動作執(zhí)行并計(jì)數(shù)，然后退針。冷卻時(shí)間到，則分別進(jìn)行慢開模、快開模；冷卻時(shí)間未到，則繼續(xù)冷卻。動作流程如圖 所示。 圖 關(guān)安全門、低壓鎖模、高壓鎖模控制流程圖 鎖模終止后，射臺前進(jìn)到位，射膠時(shí)間啟動，同時(shí)開始進(jìn)行一級注射、二級注射、三級注射。在第一部分中，首先關(guān)安全門，之后進(jìn)行低壓鎖模，如果低壓鎖模出現(xiàn)故障，則注塑機(jī)開模并且報(bào)警，待故障排除后，動作返回到關(guān)安全門；如果低壓鎖模沒有故障，則進(jìn)行高壓鎖模，高壓鎖模完成后，進(jìn)行鎖模終止。 圖 PLC 外部接線圖 20 注塑機(jī)的動作流程 根據(jù) 第三章確定的 注塑機(jī)工藝流程圖制定出注塑機(jī)的動作流程圖。注塑機(jī)的主電路如圖 所示。啟動時(shí)將電動機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)成星形，加在電動機(jī)每相繞組上的電壓為額定電壓的 1/，從而減小了啟動電流。減壓啟動的方法有很多，如定子繞組串電阻啟動、自耦變壓器減壓啟動、星 三角減壓啟動、延邊三角形啟動等。其中輸入點(diǎn)地 址分配如表 所示，輸出點(diǎn)地址分配如表 所示。故選擇輸入點(diǎn)為 3輸出點(diǎn)為 32 的型號為 FX2N64MR 的 PLC。 基于以上優(yōu)點(diǎn)，本論文采用 FX2N 系列的 PLC。 (6)FX2N 有 128 種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器常數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、 PID 運(yùn)算、開平方、三角函數(shù)運(yùn)算、脈 沖輸出、脈寬調(diào)制、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗(yàn)碼及比較觸電等功能指令。 (4)FX2N 有多種特殊功 能模塊，如模擬量輸入 /輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊、 RS232C/RS422/RS485 串行通信模塊或功能擴(kuò)展板、模擬定時(shí)器擴(kuò)展板等。 16 (2)FX2N 系列 PLC 是 FX 系列中功能最強(qiáng)、運(yùn)行速度最快的 PLC，基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá) ，超過了許多大、中型 PLC。上市多年之后，價(jià)格有所下降，性價(jià)比較高。其體積小，很適于在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。近年來，從美國、日本、德國等國家引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品及國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列。 表 輸入點(diǎn)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) SQ5 6 關(guān)安全門 位置開關(guān) SQ6 7 低壓鎖模 位置開關(guān) SQ7 8 高壓鎖模 位置開關(guān) SQ8 9 鎖模終止 位置開關(guān) SQ9 10 一級射膠 位置開關(guān) SQ10 11 二級射膠 位置開關(guān) SQ11 12 三級射膠 位置開關(guān) SQ12 13 溶膠終止 位置開關(guān) SQ13 14 頂針終止 位置開關(guān) SQ14 15 退針終止 位置開關(guān) SQ15 16 倒索終止 位置開關(guān) SQ16 17 溶膠 手動按鈕 SB1 18 射臺前進(jìn) 手動按鈕 SB2 19 射臺后退 手動按鈕 SB3 20 頂針 手動按鈕 SB4 21 退針 手動按扭 SB5 22 倒索 手動按鈕 SB6 23 射膠 手動按鈕 SB7 24 鎖模 手動按鈕 SB8 25 開模 手動按鈕 SB9 26 特快 手動按鈕 SB10 27 調(diào)模向前 手動按鈕 SB11 28 調(diào)模向后 手動按鈕 SB12 下表為輸出點(diǎn)繼電器屬性表。 14 第四章 注塑機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng) 硬件和軟 件設(shè)計(jì) 輸入輸出點(diǎn)的繼電器屬性 第三章中介紹了注塑機(jī)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。 (5）根據(jù)輸入輸出接口的地址分配表以及注塑機(jī)的動作流程圖，分為四個(gè)部分分別設(shè)計(jì)出注塑機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，最后整合得到整體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。控制電路設(shè)計(jì)中，根據(jù)輸入輸出的地址分配可得到 PLC 外部接線圖。本論文中采用星 三角降壓啟動方式， 據(jù)此可設(shè)計(jì)出注塑機(jī)主電路圖。 (2）主電路部分的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1）根據(jù)注塑機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容和要求，可作出注塑機(jī)的工藝流程圖，確定PLC 輸入和輸出接口的屬性，將注塑機(jī)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(jìn)行確切地分類和編號，以此來確定 I/O 口的數(shù)量。編程器是對注塑機(jī)進(jìn)行編程用的。把編好的用戶程序通過微機(jī)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。 基于以上 PLC 控制分別與單片機(jī)控 制、繼電接觸器控制以及微型計(jì)算機(jī)控 13 制的比較，本論文采用 PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對注塑機(jī)的控制。 (5） PLC 采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其它一些原因，所以 PLC 輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。 (3） PLC 可靠性高，因?yàn)?PLC 是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)與制造 PLC 時(shí)已采用了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。 與微型計(jì)算機(jī)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(diǎn)控制。 而 PLC 采用微電子技術(shù)，內(nèi)部的開關(guān)動作均由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成。 (6）可靠性和可維護(hù)性。繼電接觸器控制可實(shí)現(xiàn)邏輯功能，但不具備計(jì)數(shù)的功能。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(kuò)展性都比較好。 (4）靈活性與可擴(kuò)展性。 在 PLC 內(nèi)部是由半導(dǎo)體電路組成的定時(shí)器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖計(jì)時(shí)，定時(shí)精度高。繼電接觸器是利用時(shí)間繼電器的滯后動作來完成時(shí)間上的順序控制。而 PLC 由于采用程序指令來 實(shí)現(xiàn)控制功能，穩(wěn)定可靠，使運(yùn)行速度大大提高。 (2）控制速度。 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。繼電接觸器控制是利用各電器件機(jī)械觸電的串、并聯(lián)組合成邏輯控制。 與單片機(jī) 控制相比較， PLC 控制的優(yōu)點(diǎn)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)