【正文】 noise, easy to control the clamping force, stable running, safe and reliable and is convenient to repair target! KEY WORDS: injection molding machine, Siemens S7200, configuration simulation 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案 ............................................................................ 3 注塑機(jī)的基本介紹 .................................................................... 3 注塑機(jī)的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì) .................................... 3 電動(dòng)注塑機(jī)的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì) ............................ 4 注塑機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理 ............................................... 5 主要研究任務(wù) ............................................................................ 7 第 2 章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................................ 8 PLC 機(jī)型的選擇 ......................................................................... 8 I/0 定義 ................................................................................... 10 PLC 外部接線圖 ........................................................................11 主電路設(shè)計(jì) .............................................................................. 12 注塑機(jī)的液壓控制回路 ......................................................... 13 第 3 章 軟件的設(shè)計(jì) .............................................................................. 16 動(dòng)作流程圖的繪制 .................................................................. 16 梯形圖的設(shè)計(jì) .......................................................................... 18 語(yǔ)句表程序 .............................................................................. 24 第 4 章 組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì) .......................................................................... 28 組態(tài)軟件介紹 .......................................................................... 28 監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì) .......................................................................... 28 建立新工程 .................................................................... 28 創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面 ............................................................... 30 定義 I/O 設(shè)備 ............................................................... 32 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) .................................................................... 33 動(dòng)畫(huà)連接 ........................................................................ 34 編寫(xiě)語(yǔ)言命令 ............................................................... 35 結(jié) 論 ..................................................................................................... 37 謝 辭 ....................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 39 外文資料翻譯 ........................................................................................ 40 前 言 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，塑料作為新型合成材料，與混凝土、鋼鐵、木材并稱(chēng)為四大工亞材料。因而，對(duì)注塑機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造很有研究必要。采用有觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，工作頻率低，可靠性差，易出故障。 PLC 在注塑機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘 要 由于注塑過(guò)程是一個(gè)非穩(wěn)定、非恒溫的過(guò)程，在合模、注射、升 (降 )溫等各生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)將直接影響塑料制品的品質(zhì)，因而對(duì)注塑機(jī)的控制系統(tǒng)提出了很高的要求。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，此傳統(tǒng)控制方法的缺點(diǎn)越來(lái)越顯著地表現(xiàn)出來(lái)，如維修量大，繼電器壽命短，接線相當(dāng)復(fù)雜。繼電器動(dòng)作慢，定時(shí)不準(zhǔn)確，系統(tǒng)控制精度差等。文章對(duì)注塑機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并進(jìn)對(duì)西門(mén)子S7200 PLC 的編程方法以及使用的方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。塑料具有諸多優(yōu)良特性，如質(zhì)地輕巧、耐水、耐化學(xué)腐蝕，塑料制品外形美觀、便于加工安裝，具有優(yōu)異的電氣特性及化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)良的吸震和消聲隔離作用，能很好地與金屬、玻璃、木材及其它材料相膠結(jié)等，正是由于塑料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)和日常生活中。多年的實(shí)踐也證明，增加塑料在整個(gè)材料結(jié)構(gòu)中的比重，廣泛采用高分子合成材料，可節(jié)省資源，降低能耗，大大提高社會(huì)總體經(jīng)濟(jì)效益，更合理的利用社會(huì)資金和自然資源。 注射成型是加工塑料制品的主要方法之一，這種方法能制得外形復(fù)雜、尺寸精確和帶有金屬嵌件的制品，對(duì)各種聚合物加工的適應(yīng)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生 產(chǎn)，因此在塑料機(jī)械中占有很大比重。由此可見(jiàn)，注塑成型在塑料工業(yè)中有其特殊的地位。以此為對(duì)象研究注塑成型的控制系統(tǒng)及過(guò)程監(jiān)測(cè)，對(duì)改進(jìn)加工手段，提高塑料制品質(zhì)量、推動(dòng)注塑工業(yè)的發(fā)展有著重要作用。從而也認(rèn)識(shí)到國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)無(wú)論在制造質(zhì)量、外觀造型，還是在技術(shù)性能、可靠性、效率、油耗與污染、以及操作性和舒適性等方面，與國(guó)外注塑機(jī)相比存在很大差距。 綜上所述，開(kāi)展基于 PLC 的注塑機(jī)的控制研究，是一個(gè)既有理論意義，又有很高應(yīng)用價(jià)值的研究課題。 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案 注塑機(jī)的基本介紹 注塑機(jī)的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì) 從 20 世紀(jì) 50 年代技術(shù)創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注射成型機(jī)至今已由 50多年的歷史。今年來(lái)，汽車(chē)、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等行業(yè)對(duì)注塑制品日益增長(zhǎng)的需要，更推動(dòng)了注射成型技術(shù)水平的發(fā)展和提高。從美國(guó)、日 本、德國(guó)、意大利和加拿大燈主要生產(chǎn)國(guó)來(lái)看，注塑機(jī)的產(chǎn)量在逐年增加，在注塑機(jī)械中占的比重最大。到了 20 世紀(jì) 70 年代中后期，由于工程塑料的發(fā)展，特別是汽車(chē)、船舶、宇航、機(jī)械以及大型家用電器方面的廣泛應(yīng)用，使大型注射機(jī)得到了迅速發(fā)展。日本名機(jī)注射機(jī)（ Meiki)公司則成功地制造了當(dāng)今世界上最大的 注射機(jī)，其鎖模力達(dá)到 120200KN，注射量達(dá)到 92020g。注射速度從過(guò)去的 100mm/s 提高到現(xiàn)在的 250mm/s，有的達(dá)到 450mm/900mm/s。日本的 SN120P 機(jī)已達(dá)到 460Mpa，它生產(chǎn)的制品收縮率幾乎為零，制品公差可保證在 ，厚度可達(dá)到 。變頻調(diào)速控制、伺服控制技術(shù)的注射機(jī)，其能耗進(jìn)位傳統(tǒng)機(jī)器的 30%。高效注射機(jī)的開(kāi)模和預(yù)塑一般都是同步完成，開(kāi)模過(guò)程中同時(shí)完成抽芯和頂出。注射機(jī)的控制技術(shù)經(jīng)歷了繼電器、接觸器控制以及可編程控制器控制和專(zhuān)用計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展過(guò)程。注射機(jī)過(guò)去大多數(shù)采用開(kāi)環(huán)控制，而且正在向閉環(huán)控制方向發(fā)展。 目前注射機(jī)發(fā)展的另一個(gè)重要方面，是各種專(zhuān)用注射機(jī)，如排氣式注射機(jī)、發(fā)泡注射機(jī)、多色注射機(jī)等。該公司推出的低壓注射成型技 術(shù)，在鎖模力只有傳統(tǒng)技術(shù)的三分之一時(shí)，仍可高質(zhì)量地保證制品成型，這使得機(jī)器的體積和質(zhì)量都大幅度降低，在節(jié)能和制品成本控制方面都具有重大的意義。日本四個(gè)品牌注塑機(jī)分別為東洋、住友、日精和東芝。它具有更佳的控制精度和工藝穩(wěn)定度。電動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)，沒(méi)有漏油現(xiàn)象，維修方面，縮短了生產(chǎn)周期。液壓傳動(dòng)直接產(chǎn)生一種線性移動(dòng)，不需要任何機(jī)械變化，而且力度和速度比值的范圍很寬，相對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載 能力強(qiáng)，存貯的能量也能夠即刻使用。對(duì)于大型機(jī)器和經(jīng)過(guò)成本優(yōu)化的中型機(jī)器來(lái)說(shuō)這些優(yōu)勢(shì)就顯得非常有價(jià)值 。 2. 生產(chǎn)周期短。 注塑機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理 注塑機(jī)根據(jù)注射成型工藝要求是一個(gè)機(jī)電一體化很強(qiáng)的機(jī)種，主要由注塑部件、鎖模部件、機(jī)身、液壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、加料裝置等組成，如圖 11 所示。現(xiàn)在以螺桿式注塑機(jī)為例予以說(shuō)明，它的注塑流程經(jīng)歷合模、注射、保壓、塑化、頂出，完成一個(gè)周期，接著開(kāi)始下一個(gè)周 期，如圖 12所示。在此輸送過(guò)程中，物料被逐漸壓實(shí)，物料中的氣體由加料口排出。當(dāng)螺桿頭部的融料壓力達(dá)到能克服注射油缸活塞退回時(shí)的阻力 (所謂背壓 )時(shí)，螺桿便后退，進(jìn)行所謂計(jì)量過(guò)程。到此，預(yù)塑完畢。繼而，注塑座前移接通注射噴嘴與模具型腔的通道，注塑油缸充入壓力油，使油缸活塞帶動(dòng)螺桿按要求的壓力和速度將融料注入到模腔內(nèi)。模腔中的融料經(jīng)過(guò)冷卻，由黏流態(tài)回復(fù)到玻璃態(tài)，從而定型，獲得一定尺寸精度和表面光潔度的制品。注塑機(jī)的自動(dòng)循環(huán)時(shí)的工藝流程如圖 13所示。 2. 分析注塑機(jī)的工藝流程，擬訂控制系統(tǒng)的總體方案。 4. 軟件部分設(shè)計(jì)，即編寫(xiě)控 制系統(tǒng)梯形圖程序，語(yǔ)句表。 20 世紀(jì) 60 年代采用繼電器、接觸器控制，大多數(shù)為開(kāi)環(huán)方式，由行程開(kāi)關(guān)和擋塊進(jìn)行動(dòng)作程序的切換控制。 單片機(jī)控制 是 程序存儲(chǔ)控制，在設(shè)計(jì)時(shí)硬件和軟件均要設(shè)計(jì)，抗干擾性能差，不通用，并且需要有接口電路與之配套。 （ 2） 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。 （ 4） 功能完善。 （ 6） 具有很高的性價(jià)比。 因此對(duì)控制系統(tǒng)硬件的選擇主要是 PLC 的選擇，包括 PLC 機(jī)型的選擇、PLC 容量 的選擇和模塊的選擇三個(gè)方面。比如，三菱 FX2N128MR001 系列，價(jià)格是。因此，在選擇機(jī) 型的時(shí)候，應(yīng)本著在滿足控制功能原則的前提下，保證系統(tǒng)可靠、維護(hù)方便和最佳的性價(jià)比。對(duì)于 I/0 點(diǎn)的選擇原則是應(yīng)保有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，但是因?yàn)?PLC的 I/0 點(diǎn)數(shù)與 價(jià)格成正比，若留有太多的空余點(diǎn)，會(huì)使成本大大增加，因此在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，一般是根據(jù)輸入、輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮以后的擴(kuò)充，選用 10％～ 15％ 的備用量。 模塊的選擇： I/O 控口模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn) PLC 對(duì)工業(yè)過(guò)程的控制。 對(duì)于小的系統(tǒng)， 如 80 點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng)，一般不需要擴(kuò)展，當(dāng)系統(tǒng) 較大時(shí)，就要擴(kuò)展。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時(shí)，各廠家也有一些規(guī)定，因此注意相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)。 PLC 的這種模塊化設(shè)計(jì)為用戶的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了方便。考慮到