精品文檔-下載后可編輯基于PLC實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)的電氣控制-設(shè)計(jì)應(yīng)用摘要：注塑機(jī)又名注射成型機(jī)或注射機(jī)，它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。本文旨在使用S7-200PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的電氣控制，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，該控制方法具有可靠性高、快速、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了注塑機(jī)生產(chǎn)的自動(dòng)化。

1.引言

近年來(lái)汽車、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。從而線路復(fù)雜，繼電器動(dòng)作慢、壽命短，系統(tǒng)控制精度差，故障率高的傳統(tǒng)采用繼電器控制的注塑機(jī)被采用PLC控制的系統(tǒng)代替。PLC控制系統(tǒng)可以很好的實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)的各個(gè)動(dòng)作，提高了系統(tǒng)的控制精度和自動(dòng)化。

2.注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理及要求

注塑機(jī)是將粒狀塑料通過(guò)料斗進(jìn)入螺旋推進(jìn)器中，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，將物料向前推進(jìn)，因螺桿外裝有電加熱器，將物料熔化成黏液，在此之前，合模機(jī)構(gòu)已將模具閉合，當(dāng)物料在螺旋推進(jìn)器前端形成一定壓力時(shí)，注塑機(jī)構(gòu)開(kāi)始將黏液高壓快速注射到模具型腔中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的保壓冷卻后開(kāi)模，把成型的塑料制品頂出，便完成了一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。

對(duì)液壓系統(tǒng)要求為：合模運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)，兩片模具閉合時(shí)無(wú)沖擊；模具閉合后，合模機(jī)構(gòu)應(yīng)維持閉合壓力，以防止注射時(shí)將模具沖開(kāi)。注射后，注射機(jī)構(gòu)應(yīng)保持注射壓力，使塑料充滿型腔；預(yù)塑進(jìn)料時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，物料被推至螺桿前端，螺桿與注射機(jī)構(gòu)一起向后退，為使螺桿前端的塑料有一定密度，注射機(jī)構(gòu)必須有一定的后退阻力；系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有安全聯(lián)鎖裝置以保證安全。

3.注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)動(dòng)作控制過(guò)程

注塑機(jī)的一個(gè)工作過(guò)程要完成快速合模、慢速合模、增壓鎖模、注射座前進(jìn)、注射、注射保壓、減壓放氣、再增壓、預(yù)塑進(jìn)料、注射座后退、快速開(kāi)模、慢速開(kāi)模和系統(tǒng)卸荷。液壓原如理圖1.

圖1中各執(zhí)行元件的動(dòng)作循環(huán)主要依靠行程開(kāi)關(guān)、時(shí)間繼電器和壓力繼電器切換電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，各電磁鐵動(dòng)作順序如表1.

4.傳統(tǒng)電氣控制與PLC控制

傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主要是通過(guò)繼電器來(lái)控制電磁鐵的得電和失電，控制液壓系統(tǒng)中油液流通方向，從而實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)的各種工況。由于傳動(dòng)繼電器系統(tǒng)使用大量的繼電器，控制觸點(diǎn)多，且繼電器動(dòng)作慢、壽命短，所以工作過(guò)程中存在控制精度差、故障率高、可靠性差、接線復(fù)雜、不便于檢修等缺點(diǎn)。PLC作為一種面向工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用型技術(shù)，與CAD/CAM、NC技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱技術(shù)，被越來(lái)越多的人所熟悉和應(yīng)用。PLC專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微處理技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差等缺點(diǎn)，而且采用了以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使程序編寫(xiě)形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯(cuò)都很方便。

5.基于PLC的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PLC控制的注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩部分。硬件設(shè)計(jì)主要是PLC的配置、選型、接線電纜以及輸入輸出端口的分配情況；軟件設(shè)計(jì)則是注塑機(jī)控制程序的編寫(xiě)。

5.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從原理圖中可以看出，各缸的行程開(kāi)關(guān)共有7個(gè)和三個(gè)壓力繼電器。在實(shí)際控制過(guò)程中還要設(shè)置各種模式的開(kāi)關(guān)，有啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1、停止開(kāi)關(guān)SB2、回原點(diǎn)模式開(kāi)關(guān)SB3、手動(dòng)模式開(kāi)關(guān)SB4、單步模式開(kāi)關(guān)SB5、單周期模式開(kāi)關(guān)SB6、連續(xù)模式開(kāi)關(guān)SB7,共17個(gè)輸入元件。輸出元件是各換向閥的電磁鐵，共10個(gè)。在滿足控制功能要求和輸入輸出點(diǎn)數(shù)要求的前提下，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，因此我們選用西門子公司的S7-200系列的CPU226型號(hào)的PLC.該型PLC具有24點(diǎn)輸入和16電輸出接口，能滿足注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求。根據(jù)注塑機(jī)輸入輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)畫(huà)出I/O口的分配情況，I/O口分配如表2所示。

根據(jù)所選用的PLC型號(hào)以及I/O口的分配情況，畫(huà)出PLC外部的接線圖2.

5.2軟件的設(shè)計(jì)

順序控制設(shè)計(jì)法將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段（步，Step），用編程元件（例如M）來(lái)代表各步。

在任何一步內(nèi)輸出量的狀態(tài)不變，相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件。順序控制設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制輸出。由于注塑機(jī)是一步一步的按步驟完成其工作過(guò)程的，因此我們采用順序控制設(shè)計(jì)法，根據(jù)注塑機(jī)的設(shè)計(jì)要求、工作原理和工作步驟，得到注塑機(jī)的工藝流程，設(shè)計(jì)出整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖3.

根據(jù)順序功能圖，采用所有PLC都具有的數(shù)量眾多的輔助繼電器，應(yīng)用起保停電路的編程方法，即可得到與之相應(yīng)的梯形圖，并進(jìn)行仿真校驗(yàn)。程序梯形圖如圖4.

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