注塑机PLC程序设计说明书

注塑机PLC控制系统设计课程设计说明书题 目 注塑机PLC控制系统设计 机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 0805班 200802010508 号学生姓名 刘 兵 . 指导教师 伍 新 吴晨曦 .完成日期 2012年11月24日 .湖南工程学院机械工程学院湖南工程学院课程设计任务书设计题目 注塑机PLC控制系统设计 姓名 刘兵 系别 机械工程 专业 机械设计 班级 机设0805 学号 200802010508 指导老师 伍 新 吴晨曦 教研室主任 陈小异 一、设计要求及任务1设计要求（1）控制注射机的启、闭模、射台前进、注射、保压延时、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退等过程控制。（2）自动循环工作方式；（3）有必要的连锁保护。2设计任务（1）绘制机床工作流程框图或顺序功能图；（2）绘制PLC的硬件接线图；（3）相关元器件的计算与选型，制定元器件明细表；（4）编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；（5）编写设计说明书。二、进度安排及完成时间1设计时间：两周，2011年11月 14日至2011年11月27日。2进度安排第12周：布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，软硬件设计。第13周：调试程序，整理资料，撰写设计说明书，答辩，交设计作业。（打印稿及电子文档）。目 录1 设计任务、要求及原理1 1. 1设计要求 1 1. 2设计任务 1 1.3工作原理 12 硬件设计 3 2.1注塑机机械结构 3 2. 2元器件的选型和I/O口分配表 3 2. 3 硬件接线图 6 2. 4 控制电路 7 3 软件设计 8 3.1 软件设计原理8 3.2各功能梯形图9 总结 11 参考文献 12 附录A PLC控制系统程序梯形图 13 附录B PLC控制系统程序清单 17 1 设计要求、任务及原理1.1设计要求（1）控制注射机的启、闭模、射台前进、注射、保压延时、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退等过程控制。（2）自动循环工作方式；（3）有必要的连锁保护。1.2设计任务（1）绘制机床工作流程框图或顺序功能图；（2）绘制PLC的硬件接线图；（3）相关元器件的计算与选型，制定元器件明细表；（4）编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；（5）编写设计说明书。1.3设计原理 塑料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。注射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。 1）锁合模：模扳快速接近定模扳（包括慢-快-慢速），且确认无异物存在下，系统转为高压，将范本锁合（保持油缸内压力）。 2）射台前移到位：射台前进到指定位置（喷嘴与 模具紧贴）。 3）塑料注塑：可设定螺杆以多段速度，压力和行程，将料筒前端的溶料注入模腔。 4）冷却和保压：按设定多种压力和时间段，保持料筒的压力，同时模腔冷却成型。 5）冷却和预塑：模腔内制品继续冷却，同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定位置，螺杆停止旋转，注射油缸按设定松退，预料结束。 6）射台后退：预塑结束后，射台后退到指定位置。 7）开模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速） 8）顶出：顶针顶出制品。 注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在2045MPa之间），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。2 硬件设计 2.1 注塑机的机械结构注塑机示意图如下：图2-1 注塑机的结构示意图2.2元器件的选型和I/O口分配表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，按钮开关16个，接近开关9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22个，接触器1个，本系统中实际需要输入点25点，输出点23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：FX2N 系列基本单元型 号输 入点 数输 出点 数扩展模块可用点数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基本单元：FX2N-64MR（输入点32点，输出点32点）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。 PLC I/O口分布 序号名称元件符号备注输入X0启动电机SB1启动按钮X1关闭电机SB2停止按钮X2复位开关SB3X3手动模式SB4手动选择开关X4自动模式SB5自动选择开关X20半自动模式SB20半自动选择开关X5手动合模启动SB6X6快速移动模板SB7X7慢速合模SB10X10手动射台前进SB11X11手动注塑SB12X12手动倒缩SB13X13手动射台后移SB14X14手动开模SB15X15手动顶针前进SB16X16手动顶针复位SB17X22合膜快速接近开关SQ1接近开关X23合模慢速接近开关SQ2X24合模完成接近开关SQ3X25射台前进接近开关SQ4X26预塑完接近开关SQ5X27倒缩接近开关SQ6X30射台后退接近开关SQ7X31顶针前进接近开关SQ8X32顶针后退接近开关SQ9输出Y0慢速合模阶段KA3，KA20中间继电器Y1快速合模阶段KA4，KA21中间继电器Y2慢速合模阶段KA5，KA22中间继电器Y3射台前进KA6，KA23中间继电器Y4注塑KA7，KA24中间继电器Y5预塑KA10，KA25中间继电器Y6倒缩KA11，KA26中间继电器Y7射台后退KA12，KA27中间继电器Y10开模KA13，KA30中间继电器Y11顶针前进KA14，KA31中间继电器Y12顶针后退KA15，KA32中间继电器Y15油泵KM102接触器2.3 硬件接线图2.4 控制电路3 软件设计3.1 软件设计原理 设计流程图 我们设计的注塑机有三种工作方式，分别是自动，半自动，手动。分别由开关X4，X20，X3控制。 当按下X3是进入手动模式，X5按下时驱动合模，当X6接通时开始快速合模，X7被触发开始第三阶段的慢速合模。当合模到位X10接通时射台开始前进，当射台到位按下X11开始注塑，当注塑时间到，由T2保压延时，当时间到，开始预塑，当预塑完成按下X12，开始倒缩，当按下X13时，射台开始后退，后退完成按下X14，开始开模，开模完成按下X15，顶针前进推出成品，按下X16顶针，按下X17复位到最初回退这样就完成了一个工作循环。 在自动与半自动控制中个工作过程都相差不多，就是各按钮变成了限位开关，好连续动作这里就不累述了。3.2 各功能梯形图见附录A PLC控制系统程序梯形图M1为活动步时，若按下X003按钮，则M100变为ON，而M1立即变为OFF，则系统为手动方式控制若按下X004按钮，则M101变为ON，而M1立即变为OFF，则系统为自动方式控制若按下X003按钮，则下降沿触发，则M100变为ON，而M1立即变为OFF，则系统为半自动方式控制若为手动方式控制，M100为活动步时，按下X005按钮，M3变为ON，此时线圈Y000得电，系统驱动合模M3为活动步时，按下X006按钮，M4变为ON，而M3立即变为OFF，此时线圈Y001得电，系统快速合模M4为活动步时，按下X007按钮，M5变为ON，而M4立即变为OFF，此时线圈Y002得电，系统慢速合模M5为活动步时，按下X010按钮，M6变为ON，而M5立即变为OFF，此时线圈Y003得电，系统射台前进M6为活动步时，按下X011按钮，M7变为ON，而M6立即变为OFF，此时线圈Y004得电，定时器T1启动，系统开始注塑并延时5sM7为活动步时，当T1定时器工作5s后，T1接通，M10变为ON，M7为OFF，此时计时器T2启功，系统保压延时5sM10为活动步时，当T2定时器工作5s后，T2接通，M11变为ON，而M10立即变为OFF，此时线圈Y005得电，系统开始注塑M11为活动步时，按下X012按钮，M12变为ON，而M11立即变为OFF，此时线圈Y006得电，系统开始倒缩M12为活动步时，按下X013按钮，M13变为ON，而M12立即变为OFF，此时线圈Y007得电，系统射台后退M13为活动步时，按下X014按钮，M14变为ON，而M13立即变为OFF，此时线圈Y010得电，系统开模M14为活动步时，按下X015按钮，M15变为ON，而M14立即变为OFF，此时线圈Y011得电，系统顶出成品M15为活动步时，按下X016按钮，M16变为ON，而M15立即变为OFF，此时线圈Y012得电，系统顶针后退M16为活动步时，若按下X017按钮，则M16变为OFF，系统回到最开始，若不按下，则等待。半自动和自动和手动类似，只是按钮全是限位开关。不再赘述 总结通过两周的PLC课程设计，让我对之前学习的理论知识有了一定的巩固，同时此次课程设计也是理论运用于实践，进而体现于实际的产品，让我们对PLC有了更加深入的理解。此次课程设计采取分组的形式完成，每组一个课题，组员分工合作，相互探讨，我在本组中负责软件设计，这样锻炼了我们的团队合作能力，同时，每个课题都有一定的难度，并且是独立完成，自己发现问题，然后，通过网络，图书馆等资源，解决自己的疑惑，有效的培养了我们发现问题，解决问题的能力。上周一，我们主要是由老师分组，分配课题周二，熟悉完自己组的课题后，我们开始查阅相关资料，图书馆借书，同学之间相互讨论。之后我们开始分工协作，完成自己的任务，到了本周星期三我们就开始调试自己的程序在调试过程中，我们之前没有注意到双线圈输出的问题，导致我们的程序没有得到相应的结果，我们意识到这个问题后，我们把线圈输出放到最后，多个开关控制同一个线圈，成功的解决了这个问题。在不断的调试时，又遇到了一个问题，寄存器不断有数据存入，导致我们的数据错误，最后我们想到在每次调试时都对寄存器清零，之后我们圆满的完成了程序的调试。星期四，我们完成了说明书的撰写。通过此次课程设计，我感觉到PLC在实践中运用的神奇效果 ，它在各类机械中都有运用，特别是在数控设备上，数控设备也是现在的一种趋势，所以一定得学好这门课程。本次课程设计由伍 新老师和吴晨曦老师指导，我们的课程设计得以完成，与老师的帮助是分不开的，非常感谢老师对我们的教导。参考文献1 张利平.液压传动与控制M.西安：西北工业大学出版社,2005.82 李忠文.注塑机电路维修M.北京：化学工业出版社,2001.63 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,2007.11,20（6）:1841904 钟汉如.注塑机控制系统M.北京：化学工业出版社,2003.125 陈立定等.电气控制与可编程序控制器的原理及应用M.北京：机械工业出版社,2004.66 郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术M.南京：东南大学出版社,2003.67 陈山林.基于PLC特殊功能模块的温度控制系统J.仪器仪表学报，2004.8：9039058 A. Mader, Ed Brinksma. Design of a PLC control program for a batch plant VHS case study 1J. European Journal of Control.-2001.7(4)9 时永刚等.软PLC在全电动注塑机控制系统设计中的应用J.测控自动化,2006,22（10）:182210 陈雅等.注胚机自动控制系统的设计J.广东自动化与信息工程,2004,（3）:252711 张运刚等.从入门到精通触摸屏技术与应用M.北京：人民邮电出版社,2007.112 黄贤武等.传感器原理与应用M.北京：高等教育出版社,2004.313 孙传友等.测控电路及装置M.北京：北京航空航天大学出版社,2002.514 李忠文.注塑机电路维修M.北京：化学工业出版社,2001.615 倪卫涛.基于PLC控制的注塑机自动调模的实现J.机电工程,2006,23 (10):556216 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）:1516.17 Hiro Yamasaki. The future of sensor interface electronicsJ.Sensors and actuators A，1996，56：129133附录A PLC控制系统程序梯形图 附录B PLC控制系统程序清单0 LD M8002 1 OR X00002 0R X0173 ORB 4 SET M05 LD M07 AND X001 8 SET M19 RST M010 RST T111 RST T212 RST T3 13 RST T415 LD M116 ANI X00117 MPS 18 AND X00319 SET M10020 RST M121 MRD 22 LD X00423 ORP X02024 ANB 25 SET M10126 RST M127 MRP 28 AND X02129 SET M10330 RET M131 MPP 332 SET M10233 LD M10034 MPS 35 AND X3336 OUT M4137 MRD 38 AND X3439 OUT M3440 MPR 41 AND X3542 OUT M3543 MPR 44 AND X3645 OUT M3646 MPR 47 AND X3748 OUT M3749 MPR 50 AND X4051 OUT M4152 MPR53 AND X00554 SET M355 MRD 56 AND M357 AND X00658 SET M459 RST M360 MRD 61 AND M462 AND X00763 SET M564 RST M465 MRD 66 AND M567 AND X01068 SET M669 RST M570 MRD 71 AND M672 AND X01173 SET M774 RST M675 MRD 76 AND M778 AND T179 SET M1080 RST M781 MRD 82 AND M1082 AND T283 SET M1184 RST M1085 MRD 86 AND M1187 AND X01288 SET M1289 RST M1190 MRD 91 AND M1292 AND X01393 SET M1394 RST M1295 MRD 96 AND M1397 AND X01498 SET M1499 RST M13100 NRD 101 AND M14102 AND X015103 SET M15104 RST M14105 MRD 106 AND M15107 AND X016108 SET M16109 RST M15110 MPP 111 AND M16112 AND X017113 RST M16114 RST M100115 LD M101116 MPS 117 ANI X002118 SET M20119 RST M33120 MRD 121 AND M20122 AND X022123 MPS 124 ANI X002125 SET M21126 MPP 127 RST M20128 MRD 129 AND M21130 AND MO23131 ANI M002132 SET M22133 MPP 134 RST M21135 MRD 136 AND M22137 AND M024138 MPS 139 ANI X002140 SET M23141 MPP 142 RST M22143 MRD 144 AND M23145 AND X026146 MPS 147 ANI X002148 SET M24149 MPP 150 RST M23151 MRD 152 AND M24153 AND T3154 MPS 155 ANI X002156 SET M25 157 MPP 158 RST M24159 MRD 160 AND M25161 AND T4162 MPS 163 ANI X002164 SET M26165 MPP 166 RST M25167 MRD 168 AND M26169 AND X026170 MPS 171 ANI X002172 SET M27173 MPP 174 RST M26175 MRD 176 AND M27177 AND X027178 MPS 179 ANI X002180 SET M30181 MPP 18