毕业设计 徐江云

.毕业设计（论文） 全液压注塑机PLC控制系统设计 学 院 机电技术学院 专业班级 机电133 学生姓名 徐江云 学生学号 13941123 指导教师 王赵 提交日期 2016年4月3日 ;.摘 要 注塑机控制系统是整机的一个重要部分，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。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。系统采用三菱电机FX2N系列PLC，配备FX2N-4AD-TC模拟量输入模块和FX2N-4DA模拟量输出模块，组成三菱控制系统。使用变频器控制液压马达；通过热电偶和功率调整器实现对加热温度的闭环控制及PID调节方式，大大提高了稳定性；系统还配备了触摸屏，减少了传统控制系统里的按钮，并且可以实时的系统进行监控。关键词：PLC；PID；液压；注塑机 目 录摘 要 第一章 绪论 11.1 课题背景 11.2 课题研究的意义 21.3 注塑机控制系统 2第二章 系统方案 4 2.1 设计的主要内容 42.2 系统方案 5第三章 控制系统硬件设计 83.1 电气原理图 83.2 主要元件 10第四章 控制系统软件设计 184.1 PLC程序设计 184.2 触摸屏程序设计 26第五章 系统调试 275.1 硬件调试 275.2 软件调试 28结论 31参考文献 32致谢 33;.第一章 绪论1.1 课题背景据不完全统计，目前中国有546家本土塑料机械生产商，注塑机年产量已占世界注塑机年产量的62.97%，预计未来几年该行业将以7.43%的复合年增长率持续增长。注塑行业的发展已经渐入佳境，不管是注塑行业的产量还是其取得的经济效益，抑或是其科技创新方面，都取得了可喜的成绩，中外企业纷纷加大马力以求得更好的发展，我国已成为世界塑机台件生产的第一大国。中国塑料加工业巨大的发展潜力，为注塑机产业迅猛成长开拓了广阔空间。目前在塑料加工制品中，83%采用了注射成型。近年来由于汽车、建筑、家用电器、食品、医药等产业对注射制品日益增长的需要，推动了注射成型技术水平的发展和提高。图1-1 注塑机车间我国塑料机械有70%左右是注射成型机。从美国、日本、德国、意大利、加拿大等主要生产国来看，注塑机的产量都在逐年增加，在塑料机械中占的比重最大。有一个关键数据：现在全球每年的塑机销量比25年前增加了53000台，增量中约有90（即48000台注塑机）来自亚洲新兴市场。最简单的答案是，正如数字所显示，全球化带来了增长。全球来看，塑料行业如今的规模比25年前增长了几倍。2012年，全球树脂消费量为2.88亿吨，而1989年近为1亿吨。这一增速远比高于全球人口增速，过去25年全球人口增长速度为40，从52亿人增至72亿人。但全球化带来增长只是故事的一部分。通过数字分析，我们可以看到制造中心向亚洲的显著转移。其中中国占据主要份额。中国的注塑机年消费量从1990年的4000台增至2013年的42000台，占全球总数的一半。目前，我国从日本、美国、德国等发达国家每年进口的精密塑料注射成型装备近20亿美元，而且进口额逐年上升，特别是用于加工精密塑料制品的精密注塑机。与此同时，我国也鼓励各塑料注射成型装备企业大力发展高附加值、高技术含量、低能耗的产品，提高行业的国际竞争。随着经济投入的加大、科技力量的注入以及各方政策的支持，注塑行业的发展前景会越来越好，注塑机会朝着自动化、节能化、智能化、无人化等方向不断发展。而随着二三线城市的开发，内需拉动和新产业的不断涌现，对注塑机的需求仍将不断扩大，市场仍有很大的上升空间。1.2 课题研究的目的和意义尽管我国注塑机企业已经具备了研发各种功能注塑机的实力,但从市场情况来看,目前国内注塑机在质量、技术方面仍参差不齐,尤其是高端节能型立式注塑机市场还是国外产品占主流。本课题设计全液压注塑机PLC控制系统，PLC在注塑机控制系统中的应用可以实现一下目的：1）提高产品质量；2）减轻工人劳动强度，适当降低操作技术水平；3）提高劳动生产率，减少在制品数量，加速资金周转；4）缩减生产面积，节约能源消耗，降低产品成本。1.3 注塑机控制系统注塑机控制系统是整机的一个重要部分，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控制在现代控制系统中，前两种方法因其自身的局限性，多不采用。而多是采用PLC控制系统，这是一种工业控制机，具有抗干扰能力强，工作可行性高，平均无故障时间长，可在恶劣环境下正常工作，并可与计算机联网运行。此外，PLC系统还可大大缩短系统的设计，加快工作进度。在本次设计中我们采用了可编程控制系统。 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： （1） 提高制品尺寸精度和稳定性 （2） 提高速度、缩短成型周期 （3） 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。第二章 系统方案2.1 本次设计的主要内容本次设计的主要内容是参照锁模力160顿全液压注塑机进行PLC控制系统设计，用计算机绘制电气原理图；设计操作台、电控柜及非标准电气元件；设计电气元件布置图、元器件安装底板图、控制面板图及PLC软件编程。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。2.2系统方案系统采用三菱电机FX2N系列PLC，配备FX2N-4AD-TC模拟量输入模块和FX2N-4DA模拟量输出模块，组成三菱控制系统。使用变频器控制液压马达；通过热电偶和功率调整器实现对加热温度的闭环控制及PID调节方式，大大提高了稳定性；系统还配备了触摸屏，减少了传统控制系统里的按钮，并且可以实时的系统进行监控。图2-1注塑机控制系统原理框图2.3注塑机简介2.3.1机型选择的原则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2-2 注塑机的结构示意图（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）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。（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。（4）控制系统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。2.3.2注塑机控制系统原理注塑机开始工作时，监控装置（触摸屏）首先根据本次生产任务进行各种初始化（温度设定、计件值清零、保压时间设定等），然后PLC控制器按一定时序发出控制信号控制液压传动机构的电磁阀和交流调功器的启动，交流调功器以全功率输出给加热负载，并让温度迅速稳定在设定值，此后液压传动机构将开始生产的动作步序。图2-3 注塑机工作时序图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。（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）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（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。 （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。（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。（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。（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）。2.4本章小结本章首先介绍了本次毕业设计的主要内容是参照锁模力160顿全液压注塑机进行PLC控制系统设计，然后给出了详细的解决方案，最后对注塑机进行详细的分析，从工作原理到动作时序，并且还分析了控制系统的原理。第三章 控制系统硬件设计3.1 电气原理图电气AutoCAD用于创建和修改电气控制系统图。该设计软件可以自动完成电气控制工程设计任务的优点，如绘制电气原理图，导线自动编号，最后生成一个物料清单等。AutoCAD Electrical软件可多种复杂的电气设计、电气规则校验和完善指标，可以自动完成精准的、符合行业标准的电气控制系统，大大提高设计和生产率。根据系统功能，对PLC的I/O点进行定义，如下表：输入点定义元器件输入点定义元器件X0模间安全光栅光栅Y0油泵电机运行继电器X1合模到接近开关接近开关Y1开/合模电磁阀X2射台进接近开关接近开关Y2射台进/退电磁阀X3射台退接近开关接近开关Y3注射电磁阀X4预塑完接近开关接近开关Y4预塑电磁阀X5开模到接近开关接近开关Y5顶出电磁阀X6产品计件光栅光电开关Y6运行指示灯指示灯X7自动运行模式选择按钮Y7报警指示灯指示灯X10手动运行模式选择按钮-X11复位按钮复位按钮-X12急停按钮急停按钮-X13变频器报警变频器-CH0热电偶输入热电偶CH0温度控制输出功率控制器表3-1PLCIO表查PLC、变频器及各种传感器的硬件手册，根据系统的功能要求，进行电气硬件部分设计，使用AutoCAD绘图软件进行电气原理图绘制，见附件。图3-1系统电路图3.2 主要元件介绍3.2.1 PLC选型PLC，是一种可编程存储器，当用户为执行的指令后，通过输入/输了设备传送信号，模拟信号和数字信号相互转换，控制器来控制各种类型的机械或生产过程。70年代初的微处理器。人们很快会被介绍给可编程序控制器，使可编程控制器增加了计算、数据传输和处理功能。有了计算机发展，更方便并反映可编程控制器功能及优点，我们把它叫做逻辑编程控制器。该系统具有体积小、运算速度快、抗干扰能力强、模拟量大、性能高的特点，具有很高的抗干扰能力。二十世纪八十年代初，PLC在发达的工业国家使用相当普遍。从那时起，全世界开始投入研发和生产PLC的国家和企业越来越多，产量也得到了快速增加。PLC已经步入了成熟阶段。 从80年代到九，在这一时期，可编程控制器的增长速度最快，可维持在3040%。可编程控制器在数字计算、处理能力、网络容量、人机界面等方面的较大幅度增加，可编程控制器开始进入过程控制领域，在某些应用中取代了分布式控制系统。第二十世纪末，可编程控制器的开发更适合现代工业。在这个时间里大型机和超级计算机，及特殊功能单元的诞生，也产生了各种各样的通信单元和人机接口单元。（1）三菱PLC FX1S系列是三菱PLC中一种集成型小型单元式可编程控制器。 FX1N系列功能强大，应用非常广泛，是三菱电机主要推出的一款PLC。FX2N系列是FX系列中最先进的一款PLC。 FX3U系列：第三个新一代三菱可编程控制器，大幅增加的基本性能,在保持原有强大功能实现的一个非常大的基础上。 Q系列是大规模可编程控制器，可以满足各种复杂的控制需求。高性能处理器，过程控制处理器，运动控制处理器，冗余处理器等。（2）三菱PLC的选型方法因为每个品牌是不同的，选择的方式是不同的，三菱可编程控制器选择方法，1、分析被控对象并且提出控制要求； 2、确定三菱PLC的I/O； 3、选择三菱PLC的型号；4、三菱可编程控制器分配输入输出以及外围硬件线路。 本系统选用FX2N系列PLC。上述也分析了FX系列可编程控制器的优点为，它的优点是：具有快速、高级功能、逻辑选件和定位控制等。而FX2N型号的特点为，可以从16到256点输入/输出的选择方案；能够应用于许多的定位控制及模拟控制和其他特殊用途的关系基本组件，可编程控制器可用于800步RAM可以使用储物箱，最大可以扩展到16K。图3-2 三菱FX2N系列PLC本系统选用FX2N-32MR集成16输入/16输出共32个数字量I/O 点。如下图所示：图3-3 FX2N-32MT接线图该系统还采用模拟量输出模块FX2N-4DA和模拟量输入模块FX2N-4AD。FX2N-4AD模拟量输入模块（这是未来描述为FX2N-4AD）用于将4点模拟量输入值（电压和电流值）为12位数字的值，并进一步转换为程序控制值（这里指的是可编程控制器)。图3-4 FX2N-4AD图FX2N-4AD可用于连接FX0N， FX2N，和 FX2NC 系列的程序控制系统。（1）模拟输入值是可调的。（2）该模块能自动分配 8 I/O 的点到输入或者输出值。（3）数据转换同可编程控制器及 FROM/TO说明书同时使用。（4）模拟输入值可以由0-5V，0-10V，或4-20mA。（5）选择输入电压或电流值来完成模拟值的设定值。图3-5 FX2N-4AD接线图由于两个频道不能用同样的偏移值和增益值，FX2N-4AD对于当前的输入值，VIN和国讯（电荷输入时间和额定电流）的电路显示缩短线路如上图所示。图3-6 FX2N-4AD参数3.2.2 变频器选型变频器主要微处理单元由制动单元、整流器、逆变器、驱动单元和检测单元组成。通过改变电源频率来实现所需。驱动程序的具体功能是：过电流、过电压、过负荷保护等。随着自动化工业的不断发展，变频器也被广泛应用。变频调速的基本原理，输入电机的功率频率被改变，电机的输出速度可以改变相应，如下面公式所示：异步电机的转速公式为: = （ 1） (3.1)三相异步电动机每相电动势的有效值是: （3.2）由公式可知，只要控制好和便可以控制磁通不变，就不用管基频(额定频率)。当逆变器的输出变为脉宽调制时，其测量方法与传统的工频正弦波测量方法不同。系统选用三菱FR700高性能变频器控制系统的电动机，接线图如图所示：图3-7 变频器接线图3.3.3交流调功器选型调功器的选择主要是根据负载的大小决定的，当负载功率较小时可以选用单相方案,但当负载的功率较大时，选用单相将会给电网造成严重的不平衡，所以大功率的负载一般选用三相调功器。在选择调功器时也要考虑到供电回路的断路器和电缆的承受能力。一般几个千瓦以下的电加热系统可以考虑使用单相电力调整器，大于的应选用三相电力调功器。综上所述,我们将在本课题中采用三相电力调整器。 在单相电加热回路中,负载电流计算如下: I(负载电流)=P(负载的额定功率)/3U(电源电压) 考虑到功率余量, 让负载电流乘以一定的系数 .一般可选1.3-1.6倍之间.即: I(电力调整期电流)=I(负载电流)*1.5 注塑机的加热负载选用三相星形负载,额定功率为10KW，选型如下: I(实际电流)=10000W/3*220V=15.2A I(电力调整器电流) =15.2*1.5=25A 由上所述，本课题将选用斯通ST35P电力调整器。ST35P电力调整器是运用数字电路触发可控硅实现调压和调功。调压采用移相控制方式，调功有定周期调功和变周期调功两种方式。电力调整器带有同步电路、自动判别相位、缺相保护、上电缓起动、缓关断、散热器超温检测、恒流输出、电流限制、过流保护、串行工作状态指示等功能。ST35P电力调整器的特点：十位A/D，输出线性化程度高，输出起控点低。ST35P电力调整器可与带05V、010V或420mA等的智能PID调节器或PLC配套使用，也可独立使用手动功能。ST35P电力调整器的负载类型可以是三相阻性负载、感性负载及变压器负载；负载方式可以是星形中心接地负载、星形中心不接地负载、三角形负载。ST35P电力调整器可广泛应用于工业电炉的加热控制、冶金、化工、纺织机械等领域。3.3.4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。标准化热电偶，按IEC国际标准生产。热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉价金属热电偶。 S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400，短期1600。在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同；B分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600，短期1800。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。 N分度号的特点是1300下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶；K分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000，短期1200。在所有热电偶中使用最广泛；E分度号的特点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800；J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750)，也可用于还原性气氛(使用温度上限950)，并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；T分度号的特点是在所有廉价金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300以下的温度。由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热 电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t00时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100。冷端温度补偿器的型号应与热电偶的型号相符,并在规定温度范围内使用; 冷端温度补偿器与热电偶连接时极性不能接错; 根据补偿器的平衡点温度调整仪表起始点,使指针批示在平衡点温度; 具有自动补偿机构的显示仪表不安装补偿器;补偿器必须定期检查和检定。根据说明，本课题将采用安徽天康生产的K型热电偶传感器RNG-430，测温范围0-800，适合高温高压场所的温度测量与控制。3.3.5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。3.3.5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。3.3.6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。电机采用变频控制起动方式，降低启动电流对电网的冲击，使电机启动平稳。3.3.7触摸屏人机界面，如触摸屏等。用于系统与用户交互和信息交换，实现了模拟型号转为数字型号。本系统采用台达DOP-B系列触摸屏,性价比高、功能强大：7寸LCD；65536色TFT；800 X640 像素；内置7MB Flash ROM；支持USB Host，可外接U盘、打印机；USB 1.1高速下载规划程序；3组通讯端口；最多支持16国语言画面设计；符合IP65 & NEMA4规格，通过CE & UL认证。图3-8 台达DOP-B系列触摸屏3.4本章小结本章主要是对控制系统的硬件设计，首相对PLC进行输入输出点分配，并绘制系统的电气原理图，然后再对整个系统的主要元器件进行详细的介绍，同时根据系统的情况进行元器件选型。第四章 4 控制系统软件设计4.1 PLC程序设计4.1.1控制程序分析生产的过程中，螺杠筒温度控制是十分重要的。如果温度过高，螺杠筒中的塑料会发生分解而变质；如果温度过低会使塑料塑化不良，流动性变差，制品成型不好。注塑机中通常采用PID控制的方法，一般能达到1的精度要求。温度传感器将螺杠内的动态的温度转化为标准的电压信号（或电流信号），标准的电信号通过A/D转换送入PLC中与温度的设定值进行比较，根据比较的结果在PLC内进行PID调节，PID调节的输出经D/A转换后直接作为交流调功器的输入控制信号，及时的调整负载的输入功率，使实际温度与设定相同。其温度过程控制原理框图如图41所示。PLCPID调节D/A转换交流调功加热器热电偶A/D转换图41温度过程控制原理框图注塑机的温度控制一般要求都在400以内，而FX2N-4AD-TC的摄氏温度的测量范围为-100+1200，其相对应的数字量范围为-1000+12000，它的测温精度为0.1。从热电偶传来的温度信号在0+400的范围内，所以经FX2N-4AD-TC输入到PLC中的数字量的范围应为0+4000。从触摸屏设定到PLC的实际温度值应该转换为对应的数字量才能使系统正常的工作，具体的转换方法是：PLC内的数字量=温度实际设定值*10而将PLC中的数字量换算为实际温度在触摸屏上加以显示也必须经过相应的转化，具体的转换方法是： 实际温度值=PLC内的数字量/10FX2N-4DA采用DC+4+20mA电流输出是对应的数字量为0+1000，所PLC的PID运算时采用上限为1000，下限为0，使PID的运算结果能真实的反映到对交流调功器的输入功率的调整上。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。4.1.2 PLC程序4.2 触摸屏的画面及程序设计系统采用台达DOP-B系列触摸屏。台达公司免费提供触摸屏编程软件DOPSoft 1.01.10下载，软件具体使用法见DOP/TP系列人机界面应用技术手册。下图为编程软件主界面:图4-1触摸屏编程界面（1）首先配置PLC品牌和型号，如下图：图4-2 PLC型号选择（2）系统这要分为主界面和调试界面，如下图：图4-3 系统界面4.4本章小结本章主要内容是对控制系统进行软件设计，首选进行控制系统的程序要求进行分析，再明确了控制要求后才能进行PLC程序设计，最后根据系统的要求及PLC程序进行人机界面设计。第五章 系统调试5.1 硬件调试电气硬件系统首先按照检测电路图有无错误，检测接线后进行逐步上电。其中PLC与人机界面通讯线需要进行检查，以免造成通讯故障：图5-1 触摸屏与三菱联机线缆本系统变频器选择控制方式，具体设置步骤如下图：图5-2 变频器参数设置5.2 软件调试系统编程结束后，需要到PLC项目里选择编译进行错误检查，如下图所示。如无错误，可以上载程序，并选择RUN进行在线监控。图5-3 三菱PLC程序编译人机界面编程完成后，需要进行编制检查错误，在工具选项栏里，如下图所示。图5-4 人机界面程序编译人机界面可以通过脚本进行仿真运行，如输入以下脚本：BITON $0.0$12 =3000$10 =500DELAY(120)$10 =1300DELAY(120)$10 =2000DELAY(120)$10 =2400DELAY(120)$10 =2650DELAY(120)$10 =2800DELAY(120)$10 =2900DELAY(120)$10 =3000BITON $0.1BITON $0.2DELAY(500)BITON $1.1DELAY(1000)BITON $1.2DELAY(1000)BITON $1.3DELAY(1000)BITOFF $1.3DELAY(500)BITON $1.4DELAY(1000)BITOFF $1.4DELAY(5