1、PLC課程設計題目：注塑機控制系統設計專業班級：38學號： B12043822學生：付雷彬指導教師：何摘要采用繼電器和開關閥的注塑機控制系統的接線復雜、控制精度低、維修不便且缺乏柔性 , 基于 PLC技術的控制方式可大大提高整機的綜合性能。 本文選用 SIMATICS7-200 小型 PLC系統對注塑機的控制單元進行了通用化設計： 包括系統的硬件接線和 I/O 分配 ; 采用 STEP7-Micro/WIN32 軟件平臺進行編程 , 方式靈活、界面友好且調試方便。關鍵詞： 控制系統 ；可編程控制器；塑料注塑成型機；起保停電路AbstractControlsystem to the Plasti

2、cinjectionmolding machine formed by electricrelays and switching valves has many shortcomings, such as complexity wiring,low controlaccuracy,inconveniencemaintenance and lack of flexibility.UsingPLC technology can greatly enhance the machines overall performance. In paper, SIMATIC S7-200 mini PLC sy

3、stem was used to design the Plastic injectionthismolding machine s control unit: including the hardware wiring and the I/Oallocation. The STEP7-Micro/WIN 32 software is used as programming platform;it is very flexible, user-friendly and convenient debugging.Key words:Control system; programmable log

4、ic controller; plastic injectionmolding machine; protect and stop circuit目錄引言1第一章注塑機控制系統的分析1.1注塑機控制系統原理.錯誤 ! 未定義書簽。第二章注塑機控制系統的硬件設計2.1確定 I/O 點及選擇PLC32.1.1可編程控制器控制系統I/O 地址分配32.2注塑機控制系統的接線圖42.2.1注塑機控制系統的整體接線示意圖42.3注塑機控制系統的抗干擾措施6第三章控制系統的軟件設計3.1注塑機的控制要求及控制方案.83.2系統的程序設計 .93.2.1注塑機的溫度控制 .93.3 STEP7 Micro/

5、WIN V4.0 編程軟件 .93.3.1 PLC 注塑機控制系統的程序創建 .93.4控制程序的調試 .103.4.1調試條件 .103.4.2調試步驟 .11課程設計總結 .10參考文獻.15引言塑料注射成型機（簡稱注塑機）是一集機、電、液于一體的典型系統。由于注塑加工能夠一次成型形狀復雜的塑料制品， 同時可供加工的塑料種類也非常多， 具有效率高、后加工量少、適應性強等諸多優點，因而自問世以來，發展非常迅速。目前，注塑加工已成為塑料加工最為主要的加工方法 1 。PLC 是上世紀 60 年代末發明的工業控制器件，誕生之初主要被用于生產線及大型機械的控制。隨著計算機技術的飛速發展， PLC 的

6、軟、硬件技術也取得巨大進步，以 PLC為核心的控制系統的成本迅速下降，極拓展了其工業應用的圍。傳統中、小型注塑機的電氣控制系統大多采用繼電器和開關閥控制。這種控制方法接線復雜、自動化程度低，故障率高且不方便維修， 尤其是缺乏柔性。即當系統的生產工藝或對象改變時，原有的接線和控制柜則必須要進行改變，系統的靈活性差。 SIMATICS7-200作為一種通用型的小型 PLC 系統，它具有運算速度快、存儲器容量大、功能強、可靠性高等優點， 被廣泛運用于各種有自動化控制要求的場合。將其用于注塑機液壓系統的自動控制實現或改造，失為一種既經濟又切合實際的解決方案。第一章注塑機控制系統的分析1.1 注塑機控制

7、系統原理注塑機是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態的注射入閉合好的模腔，經固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個循環的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模冷卻啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環。跳轉與循環是選擇性分支的一種特殊形式。若滿足某一轉移條件，程序跳過幾個狀態往下繼續執行，這是正向跳轉；或程序返回上面某個狀態再開始往下繼續執行，這是逆向跳轉，也就是本次工程用到的循環。注塑機控制系統的原理框圖如圖1 所示。開關信號輸入熱電偶模擬信號輸可編程控制器S7200中間繼電接觸器液壓系統控制信油泵控制信號圖 1 注塑機 控制系統原理框圖第二章注塑機控制系

8、統的硬件設計2.1 確定 I/O 點及選擇 PLC2.1.1 可編程控制器控制系統I/O地址分配根據塑料注塑成型生產工藝控制要求，其輸入設備有8 個行程開關、1 個壓力繼電器；其執行器件共有YV1YV8八個電磁閥。因此塑料注塑成型機的電氣控制系統采用PLC控制需要有9 個輸入點，8 個輸出點，在設計過程中我們選用西門子S7-200 系列PLC，基本單元選用CPU221模塊，其輸入14 點，輸出10 點，能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表 1，PLC控制系統的 I/O 接線圖。在確定了控制對象的控制任務和選擇好PLC的機型后，即可安排輸入、輸出的配置，并對輸入、輸出進行地址編號。分配I/O

9、 地址時要注意以下問題：(1)設備 I/O 地址盡可能連續； (2)相鄰設備 I/O 地址盡可能連續； (3)輸入 / 輸出 I/O 地址分開； (4) 每一框架 I/O 地址不要全部占滿，要留有一定的余量，便于系統擴展和工藝流程的改，但不宜保留太多，否則會增加系統成本； (5) 充分考慮控制柜與控制柜之間、框架與框架之間、模塊與模塊之間的信號聯系，合理地安排I/O 地址，減少它們之間的部連線。S-7200 的控制開關的觸點表如表1 所示。表 1I/O 地址輸入分配表輸入輸出其他I0.0啟動按鈕Q0.0電磁閥 YV1T37延時 10sI0.1原點 SQ1Q0.1電磁閥 YV2T38延時 5sI

10、0.2限位開關Q0.2電磁閥 YV3SQ2I0.3限位開關Q0.3電磁閥 YV4SQ3I0.4加料限位開Q0.4電磁閥 YV5關 SQ4I0.5限位開關Q0.5電磁閥 YV6SQ5I0.6限位開關Q0.6電磁閥 YV7SQ6I0.7頂端終止限Q0.7電磁閥 YV8位 SQ7I1.0頂端后退限位 SQ82.2 注塑機控制系統的接線圖2.2.1注塑機控制系統的整體接線示意圖在系統軟件設計過程中，首先根據系統控制要求和工藝流程設計出系統順序功能圖，然后根據順序功能圖設計出梯形圖，接線示意圖如圖3 所示。圖 3 注塑機控制系統的整體接線示意圖2.2.2注塑機控制系統的主電路圖電動機啟動一般為直接啟動或

11、減壓啟動， 對小容量電動機可直接啟動， 但對于注塑機中應用的容量較大的電動機來說， 由于啟動電流大， 會引起較大的電網壓降， 所以本論文采用減壓啟動的方法， 以限制啟動電流。 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。本論文采用星 - 三角減壓啟動方式。啟動時將電動機定子繞組聯結成星形，加在電動機每相繞組上的電壓為額定電壓的 1/1.732 ，從而減小了啟動電流。待啟動后按預先整定的時間把電動機換成三角形聯結， 使電動機在額定電壓下運行。 注塑機的主電路如圖4所示。圖 4主電路圖2.3 注塑機控制系統的抗干擾措施干擾來源有一下幾點

12、(1) 控制系統供電電源的波動以及電源電壓中高次諧波產生的干擾。 (2) 其他設備或空中強電場通過分布電容和耦合竄入控制系統的干擾。 (3) 臨近的大容量電氣設備起動和停止時，因電磁感應引起的干擾。 (4) 相鄰信號線絕緣降低，通過導線絕緣電阻引起的干擾。硬件措施分為以下幾個方面：(1) 信號隔離。 (2) 接地屏蔽。 (3) 采用兩路電源分別供電。 (4) 電纜選擇與敷設。(5) 其中消除干擾的主要方法是阻斷干擾侵入的途徑和降低系統對干擾的敏感性，提高系統自身的抗干擾能力。實踐表明，系統中可編程序控制器之外的部分的故障率，往往比可編程序控制器本身的故障率高的多，因此在設計時應采取相應的措施，

13、如用靠可靠性的接近開關代替機械限位開關，才能保證整個系統的可靠性。第三章控制系統的軟件設計3.1 注塑機的控制要求及控制方案某注塑機借助 8 個電磁閥 YV1YV8完成注塑各工序。若注塑模子在原點SQ1動作，按下啟動按鈕 SB，通過 YV1、YV3將模子關閉， 限位開關 SQ2動作后表示模子關閉完成，此時由 YV2、YV8控制射臺前進，準備射入熱塑料，限位開關SQ3動作表示射臺到位，YV3、YV7動作開始注塑，延時 10s 后 YV7、YV8動作進行保壓，保壓 5s 后，由 YV1、YV7執行預塑，等加料限位開關 SQ4動作后由 YV6執行射臺的后退，限位開關 SQ5動作后停止后退，由 YV2

14、、YV4執行開模，限位開關 SQ6動作后開模完成， YV3、YV5動作使頂針前進，將塑料件頂出，頂針終止限位 SQ7動作后， YV4、YV5使頂針后退，頂針后退限位SQ8動作后，動作結束，完成一個工作循環，等待下一次啟動。編制控制程序。步驟模子控 制注塑保壓預塑后退開模頂 針頂針電關閉射 臺前進后退磁閥前進YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8表中注塑機工序動作圖（注：表中“”表示電磁閥得電）3.2 系統的程序設計3.2.1注塑機的溫度控制生產的過程中， 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生分解而變質；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。

15、注塑機常采用 PID 控制的方法，一般能達到 1的精度要求。溫度傳感器將螺杠的動態的溫度轉化為標準的 電壓信號（或電流信號），標準的電信號通過A/D 轉換送入 PLC中與溫度的設定值進行比較，根據比較的結果在PLC進行 PID 調節， PID 調節的輸出經 D/A 轉換后直接作為交流調功器的輸入控制信號，及時的調整負載的輸入功率，使實際溫度與設定相同。其溫度過程控制原理框圖如圖7所示。PLCPID 調節D/A 轉換交流調功加熱器A/D 轉換熱電偶注塑機的溫度控制一般要求都在圖7 溫度過程控制原理框圖400以，而S-7200 的攝氏溫度的測量圍為-100 +1200，其相對應的數字量圍為-100

16、0+12000 ，它的測溫精度為0.1 。從熱電偶傳來的溫度信號在0+400的圍，所以經S-7200輸入到PLC中的數字量的圍應為0+4000 7 。3.3 STEP7 Micro/WIN V4.0編程軟件3.3.1 PLC 注塑機控制系統的程序創建（1） 打開項目執行“文件”“新建”命令，可以新建一個項目。可以保存為擴展名為“.mwp”的新建項目。或執行“文件 打開 命令 可以打開項目。（2） 輸入指令輸入梯形圖指令可以通過指令樹、工具條按鈕等方式進行。指令樹中包含了幾乎所有的指令，或在工具條上直接放常用的指令。或用快捷鍵 F4、F6、 F9 鍵進行操作。（3） 創建邏輯網絡用梯形圖編寫的程

17、序就是將組件排列成邏輯網絡。 可以通過工具欄或者右鍵快捷菜單進行程序編輯，形成程序網絡。（4） 輸入地址在梯形圖輸入指令時，參數最初是由“？”顯示的，表示參數未賦值，可以用絕對值或者符號標明程序中的指令操作數。 絕對引用是指使用存區的位或者字節位置標識地址，符號引用則是指使用數字、字母的字符組成標識地址。如果有未賦值的參數，程序將不能正常編譯。（5） 編譯與保存編譯可以通過工具欄按鈕或者PLC 菜單進行。可通過“ PLC”菜單中的“編譯”命令，或者工具欄上的“編譯”按鈕，編譯當前被激活的編輯器中的程序。若選擇“ PLC” 菜單中的“全部編譯”命令，則按照順序編譯程序塊（主程序、全部子程序、全部

18、中斷程序）、數據塊、系統塊等全部塊。使用“全部編譯”，與哪一個窗口是活動的無關。編譯結束后，輸出窗口顯示編譯信息。可以通過工具欄的“保存”按鈕、“文件”菜單中的“保存”命令及“另存為”進行保存9 。3.4 控制程序的調試3.4.1調試條件 選擇合適的 CPU外電路，根據信號系統要求以及 I/O 資源配置進行模擬連接，輸入端由 PLC按鍵模擬，輸出端組態王模擬即可； 使用 STEP7Micro/WIN V4.0編程軟件進行編程；(2) 程序調試步驟 打開 STEP7-Micro/WINV4.0 軟件； 在命令菜單中選擇DebugProgram Edit in RUN ； 把以設計好的系統程序語句

19、在RUN模式下輸入； 輸入程序有誤，系統提示不能運行； 修改有誤程序，繼續輸入程序直到系統檢測無誤為止； 退出 RUN模式在命令菜單中選擇DebugProgram Editin RUN，然后點擊取消復選標志。3.4.1調試步驟圖 3-1如圖 3-1 所示，當原點 I0.1 動作，按下啟動按鈕 I0.0 ，線圈 Q0.1、Q0.3 就得電，Q0.1、Q0.3 的常開觸點使其自鎖。 Q0.2、Q1.0 常閉觸點實現互鎖， 當圖 3-2 中線圈 Q0.2、Q1.0 得電后，這兩個常閉觸點斷開， 線圈 Q0.1、Q0.3 失電停轉。 I0.2 常閉觸點與圖 3-2 中限位開關 I0.2 組成復合開關，

20、也起互鎖作用，雙重保護電路。電磁閥 YV1、YV3得電將模子關閉 。圖 3-2如圖 3-2 所示，限位開關 I0.2 動作，線圈 Q0.2、Q1.0 得電自鎖， Q0.3、Q0.7、I0.3常閉觸點互鎖保護電路。 此時電磁閥 YV2、YV8得電控制射臺前進，準備注入熱塑料。圖 3-3如圖 3-3 所示，限位開關I0.3動作表示射臺到位，線圈Q0.3、Q0.7 得電， Q0.7常開觸點閉合自鎖，同時延時通電時間繼電器T37 得電，電磁閥 YV3、 YV7動作開始注塑 。10s 后其常開觸點閉合，線圈Q0.3 清零失電，線圈Q1.0 得電自鎖，延時通電時間繼電器 T38 得電，電磁閥 YV7、 Y

21、V8動作進行保壓 。5s 后其常開觸點閉合，線圈Q1.0清零， Q0.1 得電。電磁閥 YV1、 YV7執行預塑 。圖 3-4如圖 3-4 所示，加料限位開關 I0.4 動作，線圈 Q0.6 得電自鎖， Q0.7、Q0.1 清零，執行射臺的后退 。 I0.5 、 Q0.2、 Q0.4 常閉觸點均為互鎖保護電路。圖 3-5如圖 3-5 所示，限位開關 I0.5 動作，線圈 Q0.4、Q0.2 得電自鎖， Q0.3、Q0.5、I0.6常閉觸點均為互鎖。 YV2、YV4執行開模 。圖 3-6如圖 3-6 所示，限位開關 I0.6 動作開模完成，線圈 Q0.3、Q0.5 得電， Q0.5 常開觸點實現

22、自鎖， I0.7 常閉觸點與下圖常開觸點 I0.7 形成互鎖。 YV3、 YV5使頂針前進 。圖 3-7如圖 3-7 所示，頂針終止限位開關 I0.7 動作，線圈 Q0.3 清零，Q0.4 得電自鎖，YV4、YV5使頂針后退 。頂針后退限位開關 I1.0 動作，線圈 Q0.4、Q0.5 清零，動作結束，完成一個循環。圖中的 I0.1 、I0.2 、I0.3 、I0.4 、 I0.5 、 I0.6 、 I0.7 、 I1.0均為行程開關。課程設計總結基于 PLC的塑料注塑成型機控制系統已經設計完畢，通過對該系統的調試與仿真，其功能基本達到要求。本設計以 PLC為核心，通過對塑料注塑成型機控制系統

23、的詳細分析，完成了控制系統的硬件和軟件設計。其中主要包括塑料注塑成型機的閉模、閘板閉合、穩壓、高壓注射、保壓、卸壓、啟模的設計， I/O 地址分配，程序流程圖的繪制， PLC 程序編寫及電氣原理圖的繪制。并利用 S7200 仿真軟件對程序進行了調試與仿真，將 PLC控制和塑料注塑成型機控制系統進行了很好的連接。針對本設計中的塑料注塑成型機控制系統， 設計中的許多功能還有待于擴展、 完善。例如：模腔塑料不足、冷卻階段時接觸塑料的面過熱、流道不合理、澆口截面過小等實踐中可能出現的問題由于時間倉促，知識量有限，設計中也還存在著一些不足，對于設計的整體優化仍須進一步改進。設計中，我不僅學到了一些平時未

24、涉及的科目，擴大了知識面，而且還能將各方面的知識有機的綜合應用，大大提高了自身的能力。同時也為自己將來步入社會，在工作崗位上做出成績增加了一份自信。參考文獻1 桂芝 , 王麗 . 我國模具技術的發展現狀及其發展趨勢 J. 機電產品開發與創新 ,2008,21(4) ：2 郝彥琴，建卿 . 淺談注塑模具的失效分析與改進 J. 科技縱橫 .2009 ，4：120.3 袁瑩瑩 . 塑料模具失效的分析與對策 J. 中等職業教育 .2009 ，(17) ：4 余衛東，建 . 注塑成型 CAE技術 J. 軟件世界 .2002 ：5 吳生緒 . 塑料成形模具設計手冊 . ：機械工業 ,2008 ，1.6 屈

25、華昌 . 塑料成型工藝與模具設計 M. ：高等教育， 2008.7 鳳勤 . 模具制造工藝與設備 M. ：機械工業， 2008.8 塑料模設計手冊編寫組主編 . 塑料模設計手冊模具手冊之二 . 機械工業2004 年9 機械電子工業部 . 模具結構與設計基礎 M. : 機械工業 ,200110 德群 , 肖景容等 . 模具計算機輔助設計與制造 M.: 國防工業 ,199211 占堯 . 塑料模具標準件及設計應用手冊 . ：化學工業， 2008.12 吳宗澤，羅圣國 . 機械設計課程設計手冊 . ：高等教育， 2006.袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃