《可编程控制器》课程设计-PLC在注塑机控制中的应用.doc

0设 计 任 务 书可编程控制器课程设计全套设计加扣 3012250582设 计 题 目： PLC在注塑机控制中的应用 学 院： 机电工程学院 学 号： 专业（方向）年级： 2014级电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 福建农林大学机电工程学院电气工程系2017年 3月 1日可编程控制器课程设计任务书（一） 设计题目plc在注塑机控制中的应用（二） 情况简介 注塑成型是将材料热融化后喷射注入到模具内，经由冷却与塑化后得到成形品的方法,而注塑机就是完成这个过程的设备。注塑机集机、电、液于一体的典型系统，因具有一次能够成型复杂制品、后加工量少、加工的塑料种类多等特点，自问世以来，发展极为迅速，目前已成为塑料成型加工的主要设备。（三） 设计要求 根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行注塑机控制系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现注塑机控制系统的控制要求。（四） 设计步骤. 查找资料，了解和分析题目所要求具体工程项目控制的过程。. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，并根据需要进行硬件系统配置。. 绘制外部I/O接线图及相关的电气原理图。. 编程。. 调试。. 编写设计说明书。（五） 设计说明书要求.完整的设计任务书。. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，完成系统组态或硬件配置。.正确合理地进行编程元件的地址分配。.画出输入/输出接线图及相关电气原理图。.设计梯形图控制程序。.编制系统的操作说明。.编制系统的调试说明及注意事项。.设计体会（可选）.参考文献.（六） 列出设计参考资料目录设计时间 2017 年2月 20 日至 2017 年 3 月 5 日（2周）指导教师 设 计 说 明 书可编程控制器课程设计设 计 题 目： PLC在注塑机控制中的应用 学 院： 机电工程学院 学 号： 专业（方向）年级： 2014级电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 福建农林大学机电工程学院电气工程系2017年 3 月 1日目录1、引言21.1设计目的及内容21.2实现目标22、系统总体方案设计22.1 系统硬件配置及组成原理32.2 系统变量定义及分配表32.3 系统接线图设计33、控制系统程序设计43.1 控制程序流程图设计43.2 控制系统的设计思路及设计程序53.3 创新设计内容64、控制系统的上位机设计64.1 人机界面选择64.2 人机界面设计64.2.1通讯连接74.2.2变量设置74.2.3画面组态8 4.3. 实现效果.95、系统调试及结果分析95.1 PLC程序调试及解决的问题95.2 PLC与上位机联调95.3 结果分析10结束语10参考文献10附录：符号表和程序梯形图111 引言1.1 设计目的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。本课题致力于设计一套PLC注塑机控制系统，并通过触摸屏的显示画面来监控生产过程中各种情况。1.2 设计内容 1.2.1 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 1.2.2 系统有启动、停止功能； 1.2.3 运用功能指令进行PLC控制程序设计； 1.2.4 程序结构与控制功能自行创新设计； 1.2.5 进行系统调试，实现注塑机控制系统的控制要求。1.3 实现目标 通过plc进行注塑机控制系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，并设计上位机实现通过触摸屏对注塑机进行控制。2 系统总体方案设计 2.1 系统硬件配置及组成原理 系统的硬件主要包括电脑、PLC写入部分、电源监控、触摸屏及其显示装置等。注塑机根据注射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注射部分、合模部件、机身、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成。具体系统组成如下图所示 塑化装置：螺杆、料筒、螺杆头、喷嘴 注射座注塑部件 注射油缸 螺杆驱动装置 注射座油缸 合模装置 合模部件 调模装置 制品顶出装置机身 注塑机 泵、油马达、阀 液压装置 蓄能器、冷却器、过滤装置 管路、压力表 冷却系统：入料口冷却、模具冷却 润滑系统：润滑装置、分配器 动作程序控制：料筒温度控制；泵电机控制 电器控制系统 安全保护：故障监测、报警；显示系统2.2 系统变量定义及分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动开关SQ1I0.0电磁阀YV1Q0.0安全门行程开关SQ2I0.1电磁阀YV2Q0.1闸板闭合行程开关SQ3I0.2电磁阀YV3Q0.2稳压行程开关SQ4I0.3电磁阀YV4Q0.3高压注射行程开关SQ5I0.4电磁阀YV5Q0.4卸压行程开关SQ6I0.5电磁阀YV6Q0.5启模行程开关SQ7I0.6电磁阀YV7Q0.6复位开关SQ8I0.7电磁阀YV8Q0.7压力继电器KPI1.02.3 系统接线图设计 3 控制系统设计 3.1 控制程序流程图设计 注塑机控制系统工艺流程图(手动部分） 注塑机控制系统工艺流程图(自动部分）3.2控制系统的设计思路、程序设计等 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工作。根据控制流程图、I/O配置图及分配表，编制程序。该机PLC顺序控制系统图如下图所示： PLC注塑机控制系统的程序创建、设计：（1） 打开项目执行“文件”“新建”命令，可以新建一个项目。可以保存为扩展名为“.mwp”的新建项目。或执行“文件打开命令可以打开项目。（2） 输入指令输入梯形图指令可以通过指令树、工具条按钮等方式进行。指令树中包含了几乎所有的指令，或在工具条上直接放常用的指令。或用快捷键F4、F6、F9键进行操作。（3） 创建逻辑网络用梯形图编写的程序就是将组件排列成逻辑网络。可以通过工具栏或者右键快捷菜单进行程序编辑，形成程序网络。（4） 输入地址在梯形图输入指令时，参数最初是由“？”显示的，表示参数未赋值，可以用绝对值或者符号标明程序中的指令操作数。绝对引用是指使用内存区的位或者字节位置标识地址，符号引用则是指使用数字、字母的字符组成标识地址。如果有未赋值的参数，程序将不能正常编译。（5） 编译与保存编译可以通过工具栏按钮或者PLC菜单进行。可通过“PLC”菜单中的“编译”命令，或者工具栏上的“编译”按钮，编译当前被激活的编辑器中的程序。若选择“PLC”菜单中的“全部编译”命令，则按照顺序编译程序块（主程序、全部子程序、全部中断程序）、数据块、系统块等全部块。使用“全部编译”，与哪一个窗口是活动的无关。编译结束后，输出窗口显示编译信息。可以通过工具栏的“保存”按钮、“文件”菜单中的“保存”命令及“另存为”进行保存。3.3 创新设计内容 由于注塑机下一步的接通条件取决于上一步的逻辑结果以及附加在这一步上的条件，为了方便设备的调整及单件产品生产，注塑机设有手动工作方式。所谓手动，是为注塑机的每一个工步都设置一个按钮，当某个按钮按下时，机器就执行该按钮对应的工步动作。4 上位监控系统设计 4.1人机界面选择 编写好PLC程序并写入，利用Levi studio软件设置触摸屏的相关内容并传输到触摸屏设备中，最后将二者进行连接。4.2人机界面设计4.2.1通讯连接 图一： 通讯连接4.2.2变量设置 图二：变量设置4.2.3画面组态 图三： 画面组态4.3 实现的效果 左边为模拟的开关系统，限位开关闭合对应一个工步或多个的开始，当总开关开启，动机会工作，当到达第一个限位开关时闭模开始，第一个限位开关断开，到达第二个限位开关时闭合实现合闸功能，同理当一个限位开关闭合对应工步运行即右下角对应工步的灯亮，右上角的灯代表总的电磁阀系统，每个工步对应工作的电磁阀不同，即亮的情况不一样，从触摸屏中就能清楚观察与控制注塑机的工作5 系统调试及结果分析 5.1 PLC程序调试及解决的问题(1) 调试条件 选择合适的CPU外电路，根据信号系统要求以及I/O资源配置进行模拟连接，输入端由PLC按键模拟，输出端组态王模拟即可； 使用STEP7Micro/WIN V4.0编程软件进行编程；(2) 程序调试步骤 打开STEP7-Micro/WINV4.0软件； 在命令菜单中选择DebugProgram Edit in RUN； 把以设计好的系统程序语句在RUN模式下输入； 输入程序有误，系统提示不能运行； 修改有误程序，继续输入程序直到系统检测无误为止； 退出RUN模式在命令菜单中选择DebugProgram Edit in RUN，然后点击取消复选标志。若出现问题及时查看程序，找到问题，解决问题。5.2 plc与上位机联调（1）连接线路，接电源。（2）将在“Levi studio”开发平台将编写好的软件通过“RS-232/PPI电缆”下载到“CPU224XP”中。（3）运行过程实验。5.3 结果分析 程序监控运行时按下相应按钮，与之相对应的灯亮，取得预期效果。通过注塑机控制系统运行原理、硬件系统和软件系统设计，手动、自动工作方式可任选，控制系统响应快，动作准确，过程平稳，通过PLC编程及Levi studio软件可实现整个生产过程实时控制，性能可靠稳定，提高产品质量，生产效率和自动化水平，降低成本，减轻劳动强度，得到了比较满意的效果。结束语两个周的PLC课程设计实习设计以PLC为核心，通过对塑料注塑成型机控制系统的运行原理、硬件系统了解详细分析，完成了控制系统的硬件、软件设计和创新设计（自动与手动控制两种控制方法）。其中主要包括对塑料注塑成型机的闭模、闸板闭合、稳压、高压注射、保压、卸压、启模这一运动过程的设计，I/O地址分配，程序流程图的绘制，PLC程序编写及电气原理图的绘制。并利用S7200仿真软件对程序进行了调试与仿真，将PLC控制和塑料注塑成型机控制系统进行了很好的连接。保证了注塑机的实时性和精确性，实现了关键控制过程控制的快速性和准确性，使设备具有较高的安全性和可靠性，使系统具有更好的维护性和可扩展性，提高了理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。但由于时间仓促，知识量有限，设计中也还存在着一些不足，对于设计的整体优化仍须进一步改进。通过此次课程设计意识到理论知识和实际操作之间的距离，仅有理论知识是远远不够的，理论知识和实际操作相结合才是最完美的组合，这为以后的生活学习奠定了更加注重理论和实际联系的基础。参考文献1 曹菁等.基于PLC和触摸屏的注塑机控制系统研究J.测试与控制,2007.11(6):184-1902 王永华.现代电气及可编程控制技术M.北京:北京航空航天大学出版社,2002:113-1223 贾玉芬. S7-200系列PLC在塑料注塑成型机上的应用J.机床电器，2010.5:35-414 倪卫涛.基于PLC控制的注塑机自动调模的实现J.机电工程,2006.3(10):55-625 张松华等.基于PLC的注塑机控制系统的设计J.仪器仪表用户,2004.6(6):15-166 樊亚妮.以转换为中心的PLC顺序控制程序设计J.广东教育学院学报，2009.5:79-817 A. Mader, Ed Brinksma. Design of a PLC control program for a batch plant VHS case study 1J. European Journal of Contr