陶瓷注塑机控制系统的设计_毕业设计.doc

摘要摘要注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。在大型注塑的技术发展方面，合模系统采用全液压式或液压-机械式，即曲轴连杆型式，两者在市场上均有竞争能力。但不论哪种形式的注，其发方向都必须向低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠和便于维修方向发展。近年来，中小型注塑机的技术发展非常迅速，就工艺参数而言，塑化能力、注射压力等都有很大提高。由于注塑过程是一个非稳定、非恒温的过程，在合模、注射、升(降)温等各生产过程中的工艺参数将直接影响塑料品的品质，因而对注塑机的控制系统提出了很高的要求。随着电子技术的不断进步和发展，此传统控制方法的缺点越来越显著地表现出来，如维修量大，继电器寿命短，接线相当复杂。采用有触点的开关动作，工作频率低，可靠性差，易出故障。继电器动作慢，定时不准确，系统控制精度差等。因而，对注塑机的控制系统进行改造很有研究必要。文章对注塑机结构进行分析，并进对西门子s7-200 plc的编程方法以及使用的方法进行简单介绍。通过组态软件的仿真配合，设计出一个完整的由plc控制的注塑机系统，实现低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠和便于维修的目标。 关键词:注塑机 plc 自动控制技术 技术参数 abstractinjection molding machine is the main equipment, injection molding machine technical parameters and performance and the nature and plastic injection molding process has a close relationship. injection molding equipment will promote the further improvement and development of injection molding technology for plastic products to create conditions for the development and application. in large injection molding technology development, with full hydraulic clamping system or hydraulic - mechanical, namely crankshaft connecting rod type, both are competitive in the market. but no matter what form of injection, and its direction must be made to the low power, low noise, easy to control the clamping force, stable, safe, reliable and easy to repair direction. in recent years, small injection molding machine technology is developing very rapidly, the process parameters, the plasticizing capacity, injection pressure has greatly improved.as the injection process is a non stable, non isothermal process, the mold, injection, or temperature of the production process parameters in the process of plastic products will directly affect the quality of the injection molding machine, the control system has put forward higher request. along with the electronic technology continues to progress and develop, the traditional control method has been more and more obviously shown, such as repair a large quantity, relay for life is short, the wiring is quite complex. the contact switches action, low working frequency, poor reliability, easy fault. relay action slow, timing is not accurate, system control accuracy. thus, the injection molding machine control system reformation is the research necessary to, the injection molding machine structure is analyzed, and the inlet of siemens s7-200plc programming method and the use of the method are introduced in this paper. through with the configuration software in the simulation，designing of a complete control by plc injection molding machine system, and achieve low power consumption, low noise, easy to control the clamping force, stable running, safe and reliable and is convenient to repair target!keywords:injection molding machine plc automatic control technology technical parameters.v目录目录摘要iabstractii引言v第一章 注塑机控制系统简介1注塑机控制系统简介11.1.1 本课题的主要内容1第二章 注塑机控制系统的分析32.1 注塑机的机械结构32.1.1 注射部分32.1.2 合模部分32.1.3 液压系统42.1.4控制系统42.2注塑机工作原理42.3注塑机控制系统的控制要求42.3.1 模具的开启与闭合42.3.2 注射座的整进与整退52.3.3 注料杆的射进52.3.4 预塑液压马达的动作52.3.5 顶杠的顶出与复位52.3.6 保模时间52.3.7 注塑料筒温度5第三章 注塑机的plc控制设计63.1 plc机型选择的原则63.2 plc容量选择73.2.1 i/o模块的选择73.3 确定i/o点及选择plc83.3.1 可编程控制器控制系统i/o点数估计83.3.2 plc的i/o分配表103.4 注塑机控制系统的接线图113.4.1 注塑机控制系统的整体接线示意图113.4.2 plc的i/o系统配置图123.4.3 plc的系统工艺流程图123.4.4 注塑机的步序控制133.5 plc控制系统程序梯形图17第四章 元器件的选型194.1 温度传感器的选型194.2 液压阀控制阀的选型194.3 液压马达的选型194.4 液压泵电机选型204.5 热继电器204.6 触摸屏214.7 中间继电器214.8 行程开关214.9 接触器21结论23致谢24参考文献25外文翻译26英文原文26中文翻译35引言引言 早期的注塑机由于当时的条件或成本限制多用继电器电路控制，其故障率高、维修周期短、设备工作效率低。随着工业控制技术的飞速发展和产品档次的提高，现今注塑机多采用plc（或专用控制器）加人机界面的控制系统，生产自动化程度的大为提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争力。 随着社会的不断发展，塑料作为新型合成材料，与混凝土、钢铁、木材并称为四大工业材料。塑料具有诸多优良特性，如质地轻巧、耐水、耐化学腐蚀，塑料制品外形美观、便于加工安装，具有优异的电气特性及化学稳定性、优良的吸震和消声隔离作用，能很好地与金属、玻璃、木材及其它材料相胶结等，正是由于塑料具有诸多优点，广泛应用于国民经济各部门和日常生活中。塑料在材料结构中所占的比例正在逐年上升。多年的实践也证明，增加塑料在整个材料结构中的比重，广泛采用高分子合成材料，可节省资源，降低能耗，大大提高社会总体经济效益，更合理的利用社会资金和自然资源。正是由于企业生产和人们日常生活中对塑料制品的强烈需求，以及塑料制品其原材料的来源也很丰富、廉价，极大地促进了塑料工业特别是塑料机械工业的不断发展与进步，促进了塑料加工技术和工艺的不断完善。注射成型是加工塑料制品的主要方法之一，这种方法能制得外形复杂、尺寸精确和带有金属嵌件的制品，对各种聚合物加工的适应性强，易于实现全自动化生产，因此在塑料机械中占有很大比重。目前世界上80%的工程塑料制品采用注射成型加工技术进行生产。由此可见，注塑成型在塑料工业中有其特殊的地位。注塑机是注射成型的主要设备，它是塑料加工机械的典型代表。以此为对象研究注塑成型的控制系统及过程监测，对改进加工手段，提高塑料制品质量、推动注塑工业的发展有着重要作用。近年来，随着国外新型注塑机大量进入中国市场，中国用户对国外注塑机的性能(如作业可靠性、效率等)有了较深入的了解。从而也认识到国产注塑机无论在制造质量、外观造型，还是在技术性能、可靠性、效率、油耗与污染、以及操作性和舒适性等方面，与国外注塑机相比存在很大差距。不少用户为了追求高效率的作业以保证工期的按时完成，宁愿投入更多的资金来购买进口注塑机或者跟国产新注塑机价格相当但工作可靠性仍然较高的国外二手注塑机，近几年国外二手注塑机的进口和销售走红就是因为这个原因。综上所述，开展基于plc的注塑机的控制研究，是一个有理论意义，又有很高应用价值的研究课题。必将推动注塑机的长足进步和繁荣发展，为社会提供高质量产品的同时，还可排除安全隐患、保障生命和财产、节约资源、保护环境，提供更加重要的无形的社会财富。 第一章 注塑机控制系统简介第一章 注塑机控制系统简介注塑机控制系统简介控制系统是注塑机控制系统的一个重要部分，其性能的优劣对整机有着至关重要的影响，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，plc（可编程控制器）不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理的功能，真正成为一种计算机工业控制装置。plc的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，所以在工业发达国家，plc在其自动化设备中的比例占首位。近年来，我国的plc技术也从初期的引进、消化走向吸收和推广应用阶段，并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。 在以往国内的注塑机控制系统中，主要存在三种控制类型： 1、继电器控制 2、单片机控制 3、plc控制 注塑机控制通常指的是电液控制，即由液压和电气控制部分组成。注塑机的控制系统是保证注塑机按工艺过程规定的要求（压力、速度、温度、时间等）和动作程序，准确有效地工作的控制系统。目前注塑机的发展主要集中在： 提高制品尺寸精度和稳定性 提高速度、缩短成型周期 生产过程的自动化和省力 但所采用的技术手段，都离不开以计算机技术为基础的自控技术。因此，注塑机的控制成为目前注塑机发展中一个很重要的内容，主要包括动作程序控制（如开闭模、注射、保压等）和过程程序控制（例如，注射过程的速度和压力程序控制等）两个方面。 1.1.1 本课题的主要内容注塑机是一种能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品的塑料生产设备，它是将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品，从而得到所需的成品。 本课题的主要内容是利用plc完成注塑机控制系统的设计，对注塑机的时序动作、注射压力以及料筒温度进行准确控制,包括从进料到成品的形成的整个过程。涉及注塑机的时序控制流程的分析，注塑机料筒的温度控制系统的设计，具体硬件配置的确定，触摸屏画面及程序的编制和整机硬件原理图、电气接线图、plc程序的编制等。 39第二章 注塑机控制系统的分析第二章 注塑机控制系统的分析2.1 注塑机的机械结构注塑机主要由注射部分、合模部分、液压系统、控制系统等部分组成。示意图如下； 图2-1 注塑机的结构示意图 2.1.1 注射部分它的主要作用是使塑料塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定的熔料注到模腔内。因此注射装置应具有塑化良好，计量准确的性能，并且在注射时对熔料能提供压力和速度。注射装置一般由塑化部件（溶胶筒、螺缸、喷嘴等）、料斗、计量装置、螺杆传动装载及注射油缸和射移油缸等组成。 2.1.2 合模部分它是保证成型模具可靠地闭合和实现模具启闭动作，并顶出制品，即成型制品的工作部件。因为在注射时，进入模控中的熔料还具有一定的压力，这就要求模合装置给予模具以足够的合紧力，以防止在熔料的压力下模具被打开，从而导致制品溢边或使制品精度下降。合模装置主要由模板、拉杆（哥林柱）、合模机构（如机铰）、制品顶出装置和安全门、调模装置组成。 2.1.3 液压系统注射成型机是由塑料熔融、模子闭合、注射入模、压力保持、制品固化、闭模取出主品等工序所组成的连续生产过程，液压和电气则是为了保证注射成型机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间及位置）和动作程序，准确无误的进行工作而设置的动力和控制系统、液压部分重要有动力油泵、比例压力阀（控制压力变化）、比例流量阀（控制速度变化）、方向阀、管路、油箱等。 2.1.4控制系统控制注塑周期的顺序（顺序控制）及维持过程温度、时间、压力及速度于设定值（过程控制）。电气部分主要由动力、动作程序和加热等控制所组成。 2.2注塑机工作原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。 注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。 2.3注塑机控制系统的控制要求 注塑机一般分为手动、自动两种工作模式。手动模式时按下相应的功能按钮时，能完成相应的操作，此模式一般为调试模具及维修时使用；自动模式时，只需按下启动按钮，注塑机就能按照调定的速度和压力将相应的动作进行到底，此模式一般多用在生产阶段，工作流程如下：起始位置合模整进注射保压延时预塑整退启模顶出起始位置。 2.3.1 模具的开启与闭合合模时：电磁铁得电后，合模油缸油路接通，在油压的推动下模具闭合。开模时：电磁铁失电后，开模油缸油路接通，在油压的推动下模具打开。 2.3.2 注射座的整进与整退注射座整进时：电磁铁得电后，注射座在油压的推动下前进到位，注射座射进完成接近开关工作 注射座整退时：电磁铁失电后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近开关工作 2.3.3 注料杆的射进注塑电磁铁得电后，注料杆在油压的推动下，把料筒内的融好的原料快速压入模具，挤压完成后并保持一段时间（保压），使模具内的塑料不会回流。 2.3.4 预塑液压马达的动作预塑电磁阀得电，预塑液压马达开始工作，带动注塑螺杠旋转，使原料不断的向前输送，螺杠则在压力的作用下后退并计量，当后退到一定位置时，限位开关动作，预塑完成。2.3.5 顶杠的顶出与复位顶出电磁阀得电后，顶杠在油压的推动下将模具内的产品顶出。 2.3.6 保模时间高温原材料挤入模具后，需要在模具中冷却一段时间，让其基本成型后才能打开模具，这一段时间为保模时间。由于产品的大小和原材料的性质的不同，不同产品的保模时间有所不同，这就要求保模时间长短可以调整。 2.3.7 注塑料筒温度注塑机的料筒温度是注塑机的一个重要参数。原料进入到料筒后，在加热器与注塑杠剪切能共同作用下塑化，如果温度控制不好，将导致原料塑化不良。注塑机在生产的过程中要求料筒的温度随着产 品和原材料的不同，可以对温度作出调整（一般不超过400）。 第三章 注塑机的plc控制设计第三章 注塑机的plc控制设计3.1 plc机型选择的原则plc机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述： 1、结构合理 对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选 用整体式结构的plc；否则，选用模块式结构的plc。 2、功能强、弱适当 对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用抵挡的plc。 对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目，可选用含有a/d转换的模拟量输入模块和含有d/a转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档机的plc。对于控制比较复杂、控制要求比较高的工程项目，如要实现pid运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂程度的程度，选用中档机或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全plc的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各个部分的具体要求来选择plc，以组成一个分布式的控制系统。 3、机型统一 plc的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把plc的i/o和cpu放在一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。但由于整体式结构的plc功能有限，只适合于控制要求比较简单的系统。一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。 4、是否在线编程 plc的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只 需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。 5、plc的环境适应性 由于plc是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种plc都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。 一般plc及其外部电路（i/o模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作： 温度 工作温度055 储存温度 -40+85 温度 相对湿度5%95%（无凝结霜） 振动和冲击 满足国际电工委员会标准 电源 交流220v，允许变化范围为-15%+15%，频率为4753hz，瞬间停电保持10ms。 环境 周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体，对于需要应用在特殊环境下的plc，要根据具体的情况进行合理的选择。 3.2 plc容量选择plc容量包括两个方面：一是i/o的点数；二是用户存储器的容量（字数）。plc容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量，以做备用。根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%25%考虑裕量。对于开关量控制系统，存储器字数为开关量乘以8；对于有模拟量控制功能的plc，所需存储器字数为模拟内存单元数乘以100。通常，一条逻辑指令占用存储器一个字。计时、计数、移位及算术运算、数据传输等指令占用存储器两个字。各种指令占存储器的字数可查阅plc产品使用手册。 i/o点数也应留有适当裕量。由于目前i/o点数较多的plc价格较高，若备用的i/o的点的数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常i/o点数按实际需要的10%15%考虑备用量。 3.2.1 i/o模块的选择plc是一种工业控制系统，他的控制对象是工业生产设备或工业生产过程他的工作环境是工业生产现场。他与工业生产过程的联系是通过i/o接口模块来实现的。 通过i/o接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为对被控对象进行控制的依据。同时控制器又通过i/o接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也是各种各样的，而plc的cpu所处理信息只能是标准电平，所以i/o接口模块还需实现这种转换。plc从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离。为了确保这些信息的正确无误，plc的i/o接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，plc相应有许多种i/o接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。 标准的i/o模块用于同传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。典型的交流i/o信号为24240v（ac），直流i/o信号为010v（dc）。 i/o点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便的对功能进行扩 展。对一个控制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，i/o所用的点数就可能有所不同，现具体分析如下： 1、开关量输入模块输入电压的选择 输入模块的输入电压一般为dc24v 和 ac220v。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 2、开关量输出模块的选择 继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿命有一定的限制。如果系统的输出信号变化不是很频繁，选用继电器型。 选择时应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟时间的要求、负载状态变化是否频繁等，还应注意同一输出模块对电阻性负载、电感性负载和白炽灯的驱动能力的差异。输出模块的输出电流额定值应大于负载电流的最大值。 本系统设计中根据实际选用的是ac220v开关量输入模块和继电器型输出模块。 以此为依据，本系统的设计选用三菱公司的fx2n系列（见表3-1）可编程序控制器。fx2n是fx系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，完全符合此设计的要求。 型号输入点数输出点数扩展模块继电器输出可控硅输出晶体管输出fx2n-16mr-001fx2n-16msfx2n-16mt882432fx2n-32mr-001fx2n-32msfx2n-32mt16162432fx2n-48mr-001fx2n-48msfx2n-48mt24244864fx2n-64mr-001fx2n-64msfx2n-64mt32324864fx2n-80mr-001fx2n-80msfx2n-80mt40404864表3-1 fx2n 系列基本单元3.3 确定i/o点及选择plc3.3.1 可编程控制器控制系统i/o点数估计输入设备用以产生输入控制信号（如按钮、指令开关、限位开关、接近开关、传感器等）。本系统中包括双向选择开关4个，按钮开关5个，光栅开关2个和接近开关5个。 输出设备由plc的输出信号驱动的执行元件，如继电器、接触器、电磁阀、指示灯等。该系统中有中间继电器5个，接触器2个，电磁阀5个，指示灯1个。 本系统中实际需要输入点17点，输出点8点，根据输入输出点数，以及考虑到今后对系统的维护和扩充使用，要保留一定的裕量，因此我们选用的plc型号为三菱公司的fx2n系列，其选择如下： 基本单元：fx2n-48mr（输入点24点，输出点24点） 功能模块：fx2n4ad-tc模块1个、fx2n4da模块1个、fx2n-422-bd通信口1个 在确定了控制对象的控制任务和选择好plc的机型后，即可安排输入、输出的配置，并对输入、输出进行地址编号。分配i/o地址时要注意以下问题： 1、设备i/o地址尽可能连续；2、相邻设备i/o地址尽可能连续； 3、输入/输出i/o地址分开； 4、每一框架i/o地址不要全部占满，要留有一定的余量，便于系统扩展和工艺流程的改，但不宜保留太多，否则会增加系统成本； 5、充分考虑控制柜与控制柜之间、框架与框架之间、模块与模块之间的信号联系，合理地安排i/o地址，减少它们之间的内部连线。 3.3.2 plc的i/o分配表项 目名称序号名称所配元件备注栏输入x0运行准备直径30mm启动按钮x1手动模式直径30mm双向转换开关手动/自动双向转换开关x2自动模式x3手动滑进直径30mm双向转换开关与手动滑退共双向转换开关x4滑进接近开关tl-n10me10-30vdcnpn型x5非常停止/安全光栅光栅 omrone3jk-r4m1脚踏开关5a两个装置串联可共享一个输入点非常停止用脚踏开关x6手动合模直径30mm双向转换开关合模/开模双向转换开关x7手动射胶直径30mm双向转换开关射胶/射退双向转换开关x10手动滑进直径30mm双向转换开关与手动滑进共双向转换开关x11手动加料直径30mm启动按钮x12加料行程omronz-10ghw78-bx13开模接近开关tl-n10me10-30vdcnpn型输出y0滑进dc24v2位5通双控阀滑进气动电磁阀y1合模dc24v2位5通单控阀合模/开模气动电磁阀y2射胶dc24v2位5通单控阀射胶/射退气动电磁阀y3滑退dc24v2位5通双控阀滑退气动电磁阀y4加料dc24v加料气动电磁阀y5运行指示灯用直径30mm，dc24v作为指示灯的开关用表3-2 plc的i/o分配表 3.4 注塑机控制系统的接线图3.4.1 注塑机控制系统的整体接线示意图图3-3注塑机控制系统的整体接线示意图3.4.2 plc的i/o系统配置图图3-4 plc的i/o系统配置图3.4.3 plc的系统工艺流程图 注塑机的工作过程为：按下电源开关液压油泵启动，系统进入准备状态，此时可选择手动或自动操作模式。 当选择自动模式时，按下启动按钮，当确认合模安全时合模电磁阀动作，合模/开模油缸在油压力的作用下驱动导杠动作，使动模板向上面与定模板快速地闭合。合模完毕后，合模到接近开关动作，整进/整退气缸在油压力的作用下驱动拉杆动作,使射台向前移动。射台整进到后，接近开关动作，射胶电磁阀得电，螺杠在液压力的推动下完成射胶并保压一段时间。当射胶时间到达设定值时，射胶电磁阀断电自复位，预塑电磁阀得电，预塑液压马达完成预塑的同时，螺杠退回原来的位置。预塑完后接近开关工作，整进电磁阀断电自复位，射台在液压的作用下退回。射台退回后，射台退到位接近开关动作，合模电磁阀断电自复位，完成启模动作。启模完后，顶出油缸动作将品顶出，落下的制品使计件光栅动作，产品计数，便完成一个生产周期。 图3-5 注塑机控制系统工艺流程图当选择手动操作时，分别打开各个转换开关，即可使各个电磁阀得电工作或断电自复位，使油缸在液压力的作用下驱动导杆分别进行合模/开模、整进/整退，射胶，预塑，顶出等动作，完成调机工作。 3.4.4 注塑机的步序控制注塑机有手动和自动两种工作模式。手动模式下，按下相应的功能按钮时，便能完成相应的操作；自动模式下，只需按下启动按钮，注塑机就能按照调定的动作进行到底,工作流程如下：起始位置合模整进注射保压延时预塑整退启模顶出起始位置。 根据注塑机的控制流程图、i/o配置图及分配表得出该机的各个工作过程：在各输入信号及各时间控制的先后作用下，按照各自工况运行的顺序，各执行机构自动有序地依次工作。如按照该机的中间继电器的控制线路来编制plc控制梯 形图，既繁琐复杂，又给plc的程序编制带来一定的难度，所以对该机plc控制系统选用sfc（顺序功能图）的程序设计方法，可以很容易编制程序，达到合理安全的控制目的。在查阅图形操作终端got-f940操作手册时发现：t、c可以选择当前值、设定值，数据寄存器只能选则现在值。故在编制plc程序时，选用d作为t、c的间接数据寄存器，该机plc顺序控制系统图，状态转移的描述文字如下：当plc通电后在初始脉冲的作用下系统进入准备状态s0等待进一步的操作 1、当按下油泵电机启动按钮信号转移到s20（即stl s20）时，需要处理的相关信号有：首先油泵电机启动接触器y0得电，使油泵电机按星-三角降压启动的方式启动。a.当按下x3时，进入手动模式，此时可通过对x5、x6、x7、x10、x11分别对注塑机的手动调整进行控制。若选择手动合模转换开关x5为“1”时，动模板向上合模，x5为“0”时，即断电后动模板向下开模；若选择手动整进转换开关当x6为“1”时，注射座向前整进，x6为“0”时，即断电后注射座后退；若手动射胶转换开关x7为“1”时，y4为“1”得电后向前射胶， x7为“0”时；则y4为“0”断电后射胶结束。若手动预塑开关x10，y5为“1”得电后预塑液压马达向后预塑，x10为“0”时；则y5为“0”断电后预塑结束。若选择手动顶出x11为“1”时，则y6为“1”得电将产品顶出，x11为“0”时，顶杠复位。 b. 当选择自动模式时，则x4为“1”；x3就断开为“0”，当按动启动按扭时（注：启动按扭时与x4串联输入到plc），s21自锁得电。 c.模式选择开关（x3、x4）上串联有常闭的复位开关x2，当x2为“0”时， 系统不复位，x2为“1”时，注塑机回到初始状态（y2、y3、y4、y5、y6分别为“0”，）。 2、当信号转移到s21（即stl s21）时，需要处理的相关信号有：确定合模安全时（安全光栅x12）为“0”，合模y2并自锁；复位开关x2为“0”，合模到位接近开关为“1” ，信号转移到s22；当复位开关x2为“1”，信号转移到s26。 3、当信号转移到s22（即stl s22）时，需要处理的相关信号有：y3得电自锁；复位开关x2为“0”，射到位接近开关为“1” ，信号转移到s23；当复位开关x2为“1”，信号转移到s25。 4、当信号转移到s23（即stl s23）时，需要处理的相关信号有：y4得电自锁，同时t0开始计时；t0计时时间到后，如果复位开关x2为“0”，信号转移到s24；当复位开关x2为“1”，信号转移到s25。 5、当信号转移到s24（即stl s24）时，需要处理的相关信号有：y4断电复位，同时y5得电自锁；预塑完接近开关为“1” ，信号转移到s25。 6、当信号转移到s25（即stl s25）时，需要处理的相关信号有：y5断电复位，同时y3断电复位；射台后到位接近开关为“1” ，信号转移到s26。7、当信号转移到s26（即stl s26）时，需要处理的相关信号有：y2断电复位；开模到位接近开关为“1” ，信号转移到s27。 8、当信号转移到s27（即stl s27）时，需要处理的相关信号有：y6得电自锁；当顶下的产品使计件光栅x20得电工作，产品总数寄存器d200加一，同时y6复位。自动启动开关x4为“1”，信号转移到s0，顺序控制程序完成，返回（ret）主程序，完成一个工作周期。 图3-6 plc注塑机顺序控制系统图3.5 plc控制系统程序梯形图第四章 元器件的选第四章 元器件的选型4.1 温度传感器的选型温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。在半导体技术的支持下，相继开发了半导体热电偶传感器、pn结温度传感器和集成温度传感器。热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。其特点为测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，测量范围广，构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。热电偶是一种感温元件, 它能将温度信号转换成热电势信号, 通过与电气测量仪表的配合, 就能测量出被测的温度。热电偶测温的基本原理是热电效应。 4.2 液压阀控制阀的选型液压控制阀（简称液压阀）是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，从而使之满足各类执行元件不同动作的要求。液压控制阀按其作用可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类，相应地可由这些阀组成三种基本回路：方向控制回路、压力控制回路和调速回路。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。按控制方式的不同，液压阀又可分为普通液压控制阀、伺服控制阀、比例控制阀。根据安装形式不同，液压阀还可分为管式板式和插装式等若干种。 本课题中用到的液压控制阀包括能完成模具开/合、注射台进/退、顶杠顶出/复位电磁换向阀3个，注射杠注射的直通单向阀1个，油路压力控制的溢流阀1个。经过比较，决定对液压控制阀的选择如下： 24eo-b6h-t型二位四通换向阀3个， a-ha10l型单向阀1个，yf-l8h1-s型溢流阀。4.3 液压马达的选型液压马达是指输出旋转运动的,将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素-密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。 液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于500rmin的属于高速液压马达，额定转速低于500rmin的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式 和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调节(调速及换向)灵敏度高。通常高速液压马达输出转矩不大所以又称为高速小转矩液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式，低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转)，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大，所以又称为低速大转矩液压马达。本课题中用到一个完成注射杠预塑动作的液压马达，经过比较，决定选用xhm2-150型液压马达4.4 液压泵电机选型油泵电机是注塑机的动力的来源，主要从选用的电动机的功率、工作电压、种类、型式及其保护电器考虑。 根据实际生产中的需要，这里选用y160l-4,额定功率为15kw，额定电压为380v，电流为30a，额定转速为1480rpm。电机采用星三角起动方式，降低启动电流对电网的冲击，使电机启动平稳。4.5 热继电器 热继电器的种类很多，应用最广泛的是基于双金属片的热继电器，其主要由热元件、双金属片、触头三部分组成。双金属片是热继电器的感应元件，它由两种不同线膨胀系数的金属机械辗压而成。 热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中作电动机的过载保护。电动机在实际运行中，常遇到过载情况，过载时间长时，绕组温升超过了允许值是将会加剧绕组绝缘老化，缩短电机的使用年限，严重时甚至会使电机绕组烧坏。因此，凡电机长期运行时，都需要对其过载提供保护装置。 选用热继电器主要应考虑的因素有：额定电流或热元件的整定电流要求均应大于被保护电路或设备的正常工作电流。作为电动机保护时，要考虑其型号、规格和特性、正常启动时的启动时间和启动电流、负载的性质等。在接线时对星型联结的电动机，应选择带断相保护的热继电器。所选用的热继电器的整定电流通常与电动机的额定电流相等。在此系统中选用jr16-20型的热继电器。 4.6 触摸屏 触摸屏作为一种新的电脑输入设备，是目前最简单的、方便、自然的一种人机交互方式，它可以用来监控系统的运行情况、发出相关命令、显示设定比例、实际流量等，这里考虑到与三菱系列plc的通信，应选用三菱f940got触摸屏，它是用rs-422连接器与plc进行通信，完成数据的传送。 4.7 中间继电器选择中间继电器时，首先要注意的线圈电流的种类（是交流还是直流），其线圈的电压或电流应满足电路的要求。另外，触头的数量与容量（额定电压电流）应满足控制电路的要求，本系统选用jz15d-44,额定工作电压为ac380v。 4.8 行程开关 行程开关是实现行程控制的小电流（5a以下）的主令电器，它是利用机械运动部件的碰撞使触头动作，即将机械信号转换为电信号，通过控制其他电器来控制运动部件的行程大、运动方向或限位保护。选择行程开关是应考虑几点：第一，根据使用场合和控制对象来确定行程开关的种类；第二，根据使用的环境条件，选择开启式或保护式等防护形式；第三，根据控制电路的电压和电流选择系列；第四，根据生产机械的运动特征，选择行程开关的结构形式。 4.9 接触器 接触器是指工业电网中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。在工业电气中，接触器的型号很多，电流在5a-1000a的不等，其用处相当广泛。因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(某些型别可达800安培)电路的装置，所以经常运用于电动机作为控制对象，也可用作控制工厂设备电热器工作母机和各样电力机组等电力负载，并作为远距离控制装置。 本课题中对油泵电机的启停控制用到2个接触器，三菱mitsubi 接触器 mso-n10kp 1.6a ac220,电动机起动器接触器与热过载继电器组合成电动机起动器，主要用于交流频率50hz和60hz，额定电压至1000v，额定电流至800a的电力系统中接通和分断电路，并可以提供三相交流电动机的过载保护和断相保护。结论结论 塑料行业是现代工业发展不可缺少的重要组成部分，塑料工业发展水平也代表着一个国家总体发展水平。目前，中国塑料产品生产总量在世界占有重要地位，但是，从原材料到模具制作，再到塑料设备和塑料生产工艺与西方发达国家还有着很大差距。尤其是高端材料和设备方面，现在还是主要依靠进口，作为行业有责任的企业和专家需要加倍努力。为中国塑料行业发展并赶上世界先进水平尽职尽责。 注塑机正在向高速、高效、节能方向发展，一些新的电气控制设备以及先进的控制思想在注塑机上的应用，将极为有效地帮助注塑机达到这个目的。例如，使用模糊控制将有效地解决料筒温度控制中强祸合、大惯量等问题。电液比例系统在目前是注塑机最理想的液压控制系统，但注塑机的全电气化已经成为国际上的研究热点。 该机唯一的缺陷是：没有顶针装置及稍厚一点的模具不能在上面安装使用。若增加上顶针装置，就可以减轻些工人的劳动强度；若再适当地修改一下定模板的高度，无疑会扩展该机的使有范围，稍厚一点的模具也能在上面安装使用。 致谢本论文是在廖辉指导老师的指导下完成的，在此论文撰写过程中，要特别感谢我的xxx老师的指导与督促，没有他的帮助也就没有今天的这篇论文，在实习期间，他经常联系我，关心我的工作以及毕业设计，在此表示诚挚的敬意与感谢。 我们即将毕业，再一次向四年中在学习和生活中给予过我帮助的老师