【正文】 then analyses the controlling system and technicality process, and finally given its PLC control system hardware and software design. Key words :injection molding machine； PLC； temperature test； stepping control 2 目 錄 第 1章 緒論 .............................................. 3 ..................................... 3 ................................... 4 ..................................... 5 第 2章 總體設(shè)計(jì)方案 ...................................... 6 ................................... 6 ...................................... 6 ...................................... 7 ...................................... 7 ...................................... 7 ................................. 7 控制要求 ........................... 8 .............................. 9 ............................ 9 .................................. 9 ............................ 9 .............................. 9 ..................................... 10 ................................. 10 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .......................... 10 PLC選型的方法及原則 ......................... 10 確定 I/O點(diǎn)及分配 ............................ 12 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的接線圖 ....................... 14 溫度傳感器 ....................................... 14 第 3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................... 16 系統(tǒng)工藝流程圖 ................................... 16 .................................... 17 ............................. 17 ............................. 19 PLC注塑機(jī)控制系統(tǒng)的總體程序 ................. 22 觸摸屏的畫面及程序設(shè)計(jì) ............................ 24 第 4章 總結(jié) ............................................. 26 謝 辭 ............................................... 27 參考文獻(xiàn) ............................................. 27 3 第 1 章 緒論 注塑機(jī)的發(fā)展史 注塑機(jī)是一種能一次成型外型 復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品的塑料生產(chǎn)設(shè)備，它是將粒狀或粉狀塑料加入機(jī)筒內(nèi)，并通過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)和機(jī)筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機(jī)器進(jìn)行合模和注射座前移，使噴嘴貼緊模具的澆口道，接著向注射缸通人壓力油，使螺桿向前推進(jìn)，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間和壓力保持（又稱保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開模取出制品，從而得到所需的成品。最初的注射成型機(jī)是借助金屬壓鑄機(jī)的原理設(shè)計(jì)的，主要用來(lái)加工纖維硝酸酯和蠟酸纖維一類的塑料。布勞恩工廠生產(chǎn)出自動(dòng)柱塞式臥式注塑機(jī)。這是注塑成型工藝技術(shù)上的一次突破，推動(dòng)了注射成型加工的廣泛應(yīng)用。注塑機(jī)的年產(chǎn)量占整個(gè)塑料成型機(jī)械產(chǎn)量達(dá) 50%，個(gè)別國(guó)家 70%80%。注塑成型設(shè)備的進(jìn)一步完善和發(fā)展必將推 動(dòng)注塑成型技術(shù)的進(jìn)步，為注塑制品的開發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造條件。但不論哪種形式的注塑機(jī)，其發(fā)方向都必須向低能耗、低噪音、鎖模力容易控制、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修方向發(fā)展。有的發(fā)展成超高系列，其注射壓力已 451Mpa（ 4600kgf/cm），在這種設(shè)備上模腔壓力可到 98Mpa(1000kgf/cm)，使注塑制品的次品率幾乎為 零，可注塑 － 厚的薄件制品。所謂節(jié)能是指注塑機(jī)要節(jié)省泵的動(dòng)力，節(jié)約電力。高級(jí)自動(dòng)化是指注塑機(jī)能遠(yuǎn)距離操作或無(wú)線操作，保證制品的精度、注塑工藝條件的穩(wěn)定性。注射成型工藝對(duì)各種塑料的加工具有良好的適應(yīng)性，生產(chǎn)能力較高，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 注塑機(jī)的研究意義 注射成型的特點(diǎn)如下：可一次成型外形復(fù)雜，尺寸精確，表面光 5 潔的塑料制作；能成型帶有金屬嵌件，使之有良好的裝配性能和互換性，有利于塑料的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)化；注塑成型的模具可快速更換，以便制造適應(yīng)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品；特別適宜工程塑料及特種塑料的成型，獲得有特殊性能，特殊用途的制品；自動(dòng)化程度較高，正產(chǎn)率高，智慧化程度高，可實(shí)現(xiàn)“無(wú)人化”管理。特別是辦公機(jī)器、照相機(jī)、汽車、儀表儀器、機(jī)器制造、交通、通信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已向塑料化發(fā)展。預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車的輕型化，塑料硬件的使用范圍將會(huì)越來(lái)越廣， 塑料工業(yè)電生產(chǎn)量也將迅速增長(zhǎng)，塑料的應(yīng)用將覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門，尤其在國(guó)防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中有越來(lái)越重要的地位。 涉及 注塑機(jī)的時(shí)序控制流程的分析，注塑機(jī)料筒的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體硬件配置的確定， 程序的編制和整機(jī) 硬件原理圖、電氣接線圖 、 PLC程序的編制等。 注射部分 它的主要作用是使塑料塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將一定的熔料注到模腔內(nèi)。注射裝置一般由塑化部件（溶膠筒、螺缸、噴嘴等）、料斗、計(jì)量裝置、螺桿傳動(dòng)裝載及注射油缸和射移油缸等組成。因?yàn)樵谧⑸鋾r(shí)，進(jìn)入模控中的熔料還具有一定的壓力 ，這就要求模合裝置給予模具以足夠的合緊力，以防止在熔料的壓力下模具被打開，從而導(dǎo)致制品溢邊或使制品精度下降。 液壓系統(tǒng) 注塑機(jī)是由塑料熔融、模子閉合、注射入模、壓力保持、制品固化、閉模取出主品等工序所組成的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，液壓和電氣則是為了保證注塑機(jī)按工藝過(guò)程預(yù)定的要求（壓力、速度、溫度、時(shí)間及位置）和動(dòng)作程序，準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行工作而設(shè)置的動(dòng)力和控制系統(tǒng)、液壓部分重要有動(dòng)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。電氣部分主要由動(dòng)力、動(dòng)作程序和加熱等控制所組成 。 注塑機(jī)開始工作時(shí)，監(jiān)控裝置（觸摸屏）首先根據(jù)本次生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行各種初始化（溫度設(shè)定、計(jì)件值清零、保壓時(shí)間設(shè)定等），然后PLC 控制器按 一定時(shí)序發(fā)出控制信號(hào)控制液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁閥和交流調(diào)功器的啟動(dòng)，交流調(diào)功器以全功率輸出給加熱負(fù)載，并讓溫度迅速穩(wěn)定在設(shè)定值，此后液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將開始生產(chǎn)的動(dòng)作步序。 圖 22 注塑機(jī) 控制系統(tǒng)原理框圖 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求 注塑機(jī)一般分為手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作模式。 模具的開啟與閉合 合模時(shí)：電磁鐵得電后，合模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具閉合。 注射座的整進(jìn)與整退 注射座整進(jìn)時(shí)：電磁鐵得電后，注射座在油壓的推動(dòng)下前進(jìn)到位，注射座射進(jìn)完成接近開關(guān)工作。 預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作 預(yù)塑電磁閥得電，預(yù)塑液壓馬達(dá)開始工作，帶動(dòng)注塑螺杠旋轉(zhuǎn)，使原料不斷的向前輸送，螺杠則在壓力的作用下后退并計(jì)量，當(dāng)后退到一定位置時(shí)，限位開關(guān)動(dòng)作，預(yù)塑完成。 10 保模時(shí)間 高溫原材料擠入模具后 ，需要在模具中冷卻一段時(shí)間，讓其基本成型后才能打開模具，這一段時(shí)間為保模時(shí)間。 注塑料筒溫度 注塑機(jī)的料筒溫度是注塑機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。注塑機(jī)在生產(chǎn)的過(guò)程中要求料筒的溫度隨著 產(chǎn)品和原材料的不同，可以對(duì)溫度作出調(diào)整（一般不超過(guò) 400℃）。應(yīng)考慮的因素如下： 結(jié)構(gòu)合理 對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)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。對(duì)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 11 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。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(gè)殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價(jià)格便宜。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。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序就滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。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(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ恳宰鰝溆谩?duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量乘以 8；對(duì)于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以 100。由于目前 I/O 點(diǎn)數(shù)較多的 PLC 價(jià)格 12 較高，若備用的 I/O 的點(diǎn)的數(shù)量太多將使成本增加。 以此為依據(jù)，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用三菱公司的 FX2N系列（見表 21）可編程序控制器。 表 21 FX2N 系列基本單元 型 號(hào) 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 確定 I/O 點(diǎn)及分配 輸入設(shè)備 —— 用以產(chǎn)生輸入控制信號(hào)（如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器等）。 輸出設(shè)備 —— 由 PLC 的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件，如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等。 本系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn) 17點(diǎn)，輸出點(diǎn) 8點(diǎn)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，以及考慮到今后對(duì)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(hào)為三菱公司的 FX2N系列，其選擇如下 ： 13 基本單元： FX2N48MR（輸入點(diǎn) 24點(diǎn)，輸出點(diǎn) 24 點(diǎn)） 功能模塊： FX2N－ 4ADTC 模塊 1 個(gè)、 FX2N－ 4DA 模塊 1 個(gè)、FX2N422BD通信口 1個(gè) 在確定了控制對(duì)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(duì)輸入、輸出進(jìn)行地址編號(hào)， I/O 的分配見（表22）。而 熱電偶 溫度傳感器 屬于接觸式溫度測(cè)量?jī)x表是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度檢測(cè)儀表之一。因熱電偶F X 2N 48 M RCO MRS 4 2 2X0X1X2X3X4X5X6X7X 1 0X 1 1X 1 2X 1 4X 1 3X 1 5X 1 6X 1 7X 2 0CO MY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7KM 1KM 2KA 1KA 2KA 3KA 4KA 524VG T O 9 3 0+_QSC1+C2 －負(fù)載熱電偶調(diào)功器F X 2N 4DAF X 2N 4AD T CD1L E D油泵電機(jī)起油泵電機(jī)停復(fù)位模式選擇合模整進(jìn)注射預(yù)塑頂出安全光柵合模到整進(jìn)到整退到預(yù)塑到開模到計(jì)件光柵開油泵關(guān)油泵合模整進(jìn)注射預(yù)塑頂出運(yùn)行指示S B 1