基于PLC的注塑机控制系统改造.pdf

第2 3 卷第1 期 2 0 1 0 年1 月 机电产品开笈与剀新 D e v e l o p m e n t I n n o v a t io no fM a t h in e r y E l e ct r ica lP r o d u ct 8 V 0 1 2 3 N o 1 J a n 2 0 10 文章编号 1 0 0 2 6 6 7 3 2 0 1 0 0 1 1 5 6 0 3 基于P L C 的注塑机控制系统改造 张文利 江苏城市职业学院武进办学点 江苏常州2 1 3 1 4 9 摘要 探讨了X S Z Y 1 2 5 型注塑机的机电系统控制问题 介绍了P L C 在注塑机控制系统改造中的应 用 给出了梯形图 关键词 P L C 注塑机 控制 中图分类号 T P 2 1文献标识码 Ad o i 1 0 3 9 6 9 j is s n 1 0 0 2 6 6 7 3 2 0 1 0 0 1 0 6 3 I n j e ct io nM o l d in gM a ch in eC o n t r o lS y s t e mI n n o v a t io nB a s e do nP L C Z H AN GW e n L i J ia n g s uC it yV o ca t io nC o l l e g eW u j inA r e a C h a n g z h o uJ ia n g s u2 1 3 1 4 9 C h in a A b s t r a ct I nt h isp a p e r t h et y p eX S Z Y 一1 2 5p l a s t icin j e ct io n m o l d in gm a ch in ew o r k sise x p l a in e da n dt h ef u n d a m e n t a lp r in cip l eo fit s e l e ct r oh y d r a u l ics y s t e misin t r o d u ce d I tin t r o d u ce st h ea p p l ica t io no fP L Cint h isk in do fp l a s t icin j e ct io n m o l d in gm a ch in e a n dt h el a d d e r d ia g r a ma r eg iv e n K e yw o r d s P L C p l a s t icin j e ct io n m o l d in gm a ch in e co n t r o l 0 引言 注塑机根据注射成型工艺要求是一种机电一体化很 强的设备 主要由注射部件 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 X S Z Y 一 1 2 5 注塑机是一种老式的小型卧式注塑机 原机采用螺 杆式注射系统和单轴杆式合模装置 液压传动 继电器 控制 具备自动 半自动和手动三种控制方式 可实现 两级开 合模速度 1X S Z Y 一1 2 5 注塑机简介 工作原理 注塑成型是利用塑料的热物理性质 把 物料从料斗8 加入料筒7 中 料筒外由加热圈加热 使 物料熔融 在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转 的螺杆 物料在螺杆的作用下 沿着螺槽向前输送并压 实 物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑 化 熔融和均化 当螺杆旋转时 物料在螺槽摩擦力及 剪切力的作用下 把已熔融的物料推到螺杆的头部 与 此同时 螺杆在物料的反作用下后退 使螺杆头部形成 收稿日期 2 0 0 9 1 1 0 6 作者简介 张文利 1 9 6 9 一 女 安徽人 工程硕士 讲 师 主要从事机电专业教学与研究工作 1 5 6 圈l 注塑机组成示意图 1 锁模油缸 2 锁模机构 3 动模板4 顶杆 5 定模饭6 控制台 7 科筒及加热器 8 科斗9 注射油缸 F ig 1 皿es ch e m a t icd ia g r a mo fp l a s t icin j e ct io n m o l d in g lm ch in e l 储料空间 完成塑化过程 然后 螺杆在注射油缸9 的 活塞推力的作用下 以高速 高压 将储料室内的熔融 料通过喷嘴注射到模具的型腔中 型腔中的熔料经过保 l 压 冷却 固化定型后 模具在合模机构的作用下 开 启模具 并通过顶出装置4 把定型好的制品从模具顶出 落下 注塑机构成见图1 液压传动系统见图2 1 1 合模与开模 1 慢速合模 电磁铁Y A 2 Y A 9 通电 因为时慢 速合模 不需要大流量压力油 所以大泵卸荷 小泵输 出的压力油经阀6 1 9 1 7 进入合模液压缸上腔 推动 活塞下降 实现慢速合模 与此同时 合模液压缸下腔 f 油液经阀1 8 阀1 7 左腔回油箱 2 快速合模 电磁铁Y A l Y A 2 Y A 9 通电 快 测试与控制 图2X S Z Y 一1 2 5 注塑机液压传动系统 F ig 2T h eh y d p a u l ict r a n s m is s io ns y s t e mo fX S Z Y 一1 2 5 p l a s t icin j e ct io n m o l d in gm a ch in e 速合模时需要大流量压力油 此时大小泵输出的压力油 分别经阀5 和阀6 汇合后经阀1 9 1 7 到合模液压缸上 腔 推动活塞实现快速合模 回油路线同上 3 慢速开模 电磁铁Y A 2 Y A 8 通电 慢速开模 不需要大流量 此时大泵卸荷 小泵输出压力油经阀6 1 9 1 7 1 8 到合模缸下腔 推动活塞实现慢速开模 液 压缸上腔的油液经阀1 7 回油箱 4 快速开模 Y A l Y A 2 Y A 8 通电 快速开模 时需要大流量油液 为此大小泵都工作 输出的压力油 分别经阀5 6 汇合后经阀1 9 1 7 1 8 进入合模液压缸 下腔 实现快速开模 回油路线同前 1 2 注射座前移与后退 X S Z Y 一1 2 5 注塑机可以适应不同的加料预塑方式 所以要求注射座的移动液压缸不但具有足够的推力 使 喷嘴压紧模具主浇道内衬套 还要求注射座在每以个工 作循环中可以前移和后退 注射座向前 电磁铁Y A 2 Y A 6 通电 注射座前移 速度不需要很快 所以大泵卸荷 只要小泵供油即可 小泵输出的油液经阀6 1 6 进入注射座移动液压缸右 腔 推动活塞 带动注射座前移 液压缸左腔的油液经 阀1 6 回油箱 注射座退回 电磁铁Y A 2 Y A 7 通电 大泵仍然卸 荷 小泵输出的压力油经阀6 1 6 进入注射座移动液压 缸左腔 推动活塞 带动注射座后退 液压缸右腔的油 液经阀1 6 回油箱 1 3 注射 电磁铁Y A l Y A 2 Y A 3 Y A 4 Y A 5 Y A 6 都通 电 注射时要求大流量压力油 快速完成注射 为此大 小液压泵输出的压力油分别经过阀5 和阀6 汇合后经阀 f9 1 5 进入注射液压缸右腔 注射活塞前进 推动螺杆 向前运动 实现注射动作 注射液压缸左腔油液经阀1 2 回油箱 1 4 保压 电磁铁Y A 2 Y A 3 Y A 4 Y A 6 通电 保压时 不需 要大流量压力油 大泵卸荷 进回油路线与注射时相同 1 5 预塑 预塑过程 螺杆迫使注射活塞后退 注射液压缸右 腔的油液经阀1 5 9 回油箱 调节背压阀1 5 可以控制 注射液压缸右腔油液压力 以产生预塑做需要的背压 从而控制物料塑化质量 螺杆后退至计量预定的位置 l 时 压下限位开关 预塑停止 以上介绍的是该注塑机的液压系统动作原理 各动 作的进行或结束由相应的行程开关或由其它电气器件发 出信号来控制 各行程开关的代号与作用 略 2 基于P L C 的X S Z Y 一1 2 5 注塑机改造 2 1 可编程控制器及输入输出点的确定 X S Z Y 一1 2 5 注塑机有输入量1 0 点 输出量1 0 个开 关量 选择F X 2 N 一3 2 M T D 完全可以满足要求 F x 2 N 3 2 M T D 具有输入输出点总数3 2 个 其中输入和输出点 数均为1 6 2 2 注塑机梯形图的设计 注塑机生产一个制品要经过开始一快速合模一慢速合 模一注射座前进一注射一保压一注射座后退一预塑一慢速开 模一快速开模一停止等步骤 如图3 所示 属于顺序控 l 制 每一个工步执行一些指令使电磁阀动作 用行程开 关s Q 或工艺过程时间T 来判断每一步是否完成 只有 完成一个工步才能进入下一工步 也就时说 下一工步 接通的条件取决于上以工步的逻辑结果 以及其它附加 在这一工步的条件 本文P L C 提供的步进指令S T L 和 R E T 可以很方便地满足上述顺序控制要求 步进指令是专为顺序控制而设计的指令 使用步进 指令实现顺序控制既方便实现又便于阅渎修改 F X 2 N 中有两条步进指令 S T L 步进触点指令 和 R E T 步进返回指令 S T L 和R E T 指令只有与状态器S 配合才能具有步进 功能 用每个状态器s 记录一个工步 当前一个工步有 效 为O N 则进入当前丁步 开始执行本阶段该做的 工作 并判断进入下一步的条件是否满足 一旦结束本 步信号为O N 则关断本工步 进入下一步 R E T 指令 l 是用来复位S T L 指令的 执行R E T 后将重回母线 退 出步进状态 根据注塑机注塑艺过程对控制系统的要 求 并参照输入 输出端口分配表 设计出来的梯形图 l 程序见图4 1 5 7 测试与控制 2 3X S Z Y 一1 2 5 注塑机P L C 程序解释 程序中 快速合模 工步设为S 0 慢速合模 工 步设为 2 0 注射座前进 工步设为 2 1 注射 工步设为 2 2 保压 工步设为 2 3 注射座后退 工步设为S 2 4 预塑 工步设为 2 5 开模计时 圈3X S z Y 一1 2 5 注塑机工作流程图 F ig 3T h ef l o w ch a r to fX S Z Y 1 2 5p l a s t icin j e ct io n m o l d in gm a ch in e 工步设为 2 6 慢速开模 工步设为 2 7 快速开 模 工步设为 2 8 停止 工步设为 2 9 当X 1 X 2 满足条件 即行程开关S Q l S Q 9 接通 时进入 快速合模 工步S O 此时输出Y 0 0 1 Y 0 0 2 Y 0 1 1 即电磁铁Y A l Y A 2 Y A 9 得电 当行程开关 S Q 3 闭合 即X 0 0 0 为O N 时 进入步进程序 2 0 即 慢速合模 此时输出Y 0 0 1l 和Y 0 0 2 即电磁铁Y A 9 Y A 2 得电 当行程开关S Q 2 被压下 即X 0 0 3 为O N 时 进入步进程序 2 1 即 注射座前进 工步 此时输出 Y 0 0 2 和Y 0 0 6 亦即电磁铁Y A 2 Y A 6 得电 以后工步 依此类推 需要注意的是 2 5 预塑 工步完成后 当S Q 8 接通时进人工步 2 6 开模计时 而不时直接 进入开模工步 这是因为在开模前需要经过冷却过程 所以需要添加一个开模定时器K T 4 3 结论 采用可编程控制器对X S Z Y 一1 2 5 注塑机的控制系 统改造后 大幅减少了原继电接触控制系统的接线口 提高了控制系统的稳定性 降低了故障率 提高了生产 1 5 8 鄂竺 I b 婴 b 望 b 黧 丝l 鬯