注塑机设计 电气控制系统设计（全套含CAD图纸）
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毕业设计（论文）设计（论文）题目ZS900注塑机设计电气控制系统设计学院名称专业学生姓名指导教师1摘要该设计是一种用PLC（可编程逻辑控制器）来控制注塑机动作的注塑机电气控制系统设计，阐述了系统的原理和软硬件设计。本系统的基本设计思想是将整个系统划分为三个部分，即输入部分，PLC部分和输出部分。输入部分包括反映注塑机动作情况的行程开关和各种输入开关、按钮；PLC部分包括PLC硬件和软件；输出部分包括电磁阀和继电器。将输入部分接到PLC输入端口，将输出部分接到PLC输出端口，PLC通过程序对输入信号进行分析，对电磁阀和继电器进行组合选择（不同的组合实现不同的动作），发出正确的输出信号，直接作用于输出部分，从而实现对注塑机的控制。在PLC程序设计中，将程序分为自动模块和手动模块两个部分，并通过一个旋钮（信号）对他们进行唯一选择，从而实现对注塑机的循环启动和手动控制。与传统的继电接触器控制系统相比，本系统更加高效，精确，易调节，使用寿命长且维修方便，为以后大量老旧注塑机控制系统的改造提供一种借鉴和方法。关键词注塑机PLC控制系统ABSTRACTTHISDESIGNISAINJECTIONMOLDINGMACHINEELECTRICITYCONTROLSYSTEMDESIGNTHATUSINGPLCTOCONTROLTHEINJECTIONMOLDINGMACHINEMOVEMENTSTHISDESIGNELABORATEDTHESYSTEMPRINCIPLEANDTHESOFTWAREANDHARDWAREDESIGNTHEBASICDESIGNIDEAOFTHISSYSTEMISTHEENTIRESYSTEMISDIVIDEDINTOTHREEPARTS,NAMELYINPUTPART,PLCPARTANDOUTPUTPARTTHEINPUTPARTINCLUDESMANYLIMITSWITCHSANDAVARIETYOFINPUTSWITCHES,REFLECTINGTHEINJECTIONMOLDINGMACHINEACTIONBUTTONTHEPLCPARTINCLUDESHARDWAREANDSOFTWARETHEOUTPUTPARTINCLUDESSOMESOLENOIDVALVESANDRELAYSLINKINGINPUTPARTTOPLCINPUTPORT,OUTPUTPARTTOPLCOUTPUTPORT,PLCTHROUGHTHEPROGRAMTOANALYZETHEINPUTSIGNAL,CHOSEARIGHTCOMBINATIONOFELECTROMAGNETICVALVESANDRELAYSDIFFERENTCOMBINATIONSTOACHIEVEDIFFERENTACTIONSANDSENDTHERIGHTOUTPUTSIGNAL,DIRECTLYINTOTHEOUTPUTSECTION,SOASTOACHIEVECONTROLOFTHEINJECTIONMOLDINGMACHINEINTHEPLCPROGRAMMING,THEPROGRAMISDIVIDEDINTOTWOPARTSOFTHEAUTOMATICMODULEANDMANUALMODULE,ANDTHEONLYCHOICEFORTHEMBYAKNOBSIGNALINORDERTOACHIEVETHECYCLESTARTANDMANUALCONTROLOFINJECTIONMOLDINGMACHINESCOMPAREDWITHTRADITIONALRELAYCONTACTORCONTROLSYSTEM,THESYSTEMISMOREEFFICIENT,ACCURATE,EASINGTOADJUST,HAVINGLONGLIFEANDEASINGMAINTENANCEPROVIDINGAREFERENCEANDMETHODOLOGYFORTHETRANSFORMATIONOFALARGENUMBEROFOLDINJECTIONMOLDINGMACHINECONTROLSYSTEMINTHEFUTUREKEYWORDSINJECTIONMOLDINGMACHINEPLCCONTROLSYSTEM2目录摘要1ABSTRACT1一绪论311注塑机概述312国内外注塑机发展概况313本课题介绍3131课题设计内容、任务和基本要求3132课题研究意义4二注塑机工作原理521注塑机成型原理522注塑机的操作523注塑机液压系统工作原理5三控制系统分析与设计831主电路部分设计832控制系统输入与输出拟定10321自动过程PLC输入与输出10322手动调整PLC输入与输出11323PLC外部I/O分配表12四PLC硬件选型1441PLC的品牌选择1442PLC的结构类型选择1443PLC的输入和输出点数选择1444PLC的I/O接线图15五PLC程序设计1651系统状态转移图设计16511PLC状态转移图概念16512PLC状态转移图设计1652系统自动/手动转换程序设计1753注塑机PLC手动程序设计1854注塑机PLC梯形图设计1955语句表20六结束语21致谢22参考文献2331绪论11注塑机概述塑料注射成型机简称注塑机，是一种将颗粒状的塑料原料加热熔化成流动状态，然后利用活塞推力，通过机械的方法将熔融状态的塑料以快速、高压射入闭合的模具内，经固化定形后，制成塑料制品的加工设备。简单的说，就是它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。12国内外注塑机发展概况80年代以来，塑料机械工业在我国获得了蓬勃发展，特别是塑料注塑机年生产能力已达万台以上，不仅满足了国内生产的需要，还大量出口创汇，为满足这种机器高输出力、快速响应、高速、高压控制精度和重复精度的技术要求，国产注塑机几乎全部采用了液压传动和电液比例控制技术。为进一步提高精度，国外还开发了过程变量模腔压力、注射速度、螺杆转速等闭环微机控制的电液系统。我国在这方面也作了相应的研究。但是进入90年代以来，随着世界各国在环境保护，如能耗、噪声、泄露等控制方面日益严格的要求，节能已成为注塑机电液系统的研究重点。为降低能耗，德、日等国已开发了全电气传动控制的注塑机，并投放市场。与电液控制相比，目前电气传动还存在无法实现集中控制，很难实现高精度的压力控制，必须经过中间转换装置才能实现直线传动等不足，但已向电液控制提出了严厉的挑战。因此，电液控制系统必须在节能技术方面做出相应发展，才可能避免被全电控技术取代。注塑机是塑料加工业中使用量最大的加工机械，不仅有大量的产品可用注塑机直接生产，而且它还是组成注拉吹工艺的关键设备。中国已经成为世界塑机台件生产的第一大国，宁波海天也成为全球产量最大的注塑机生产企业。除电液复合式注塑机外，目前中国已经能制造肘杆式、全液式和全电动式注塑机。其中肘杆式注塑机已经实现了升级换代，全液式注塑机也已从传统的单缸充液式完善到两板直压式。广东泓利机器公司开发的四缸全液式注塑机，还获得了美国、日本等7国发明专利，全电动式也已生产出样机，中国注塑机的生产与世界水平的差距在缩小，某些方面已经达到世界先进水平。这些机械已经基本上可以满足国内市场上的需要，并且相当数量的产品出口到包括欧美等国家的海外市场。13本课题介绍131课题设计内容、任务和基本要求技术参数注射容量180G；注射质量150G；注射速率90G/S；螺杆转速0200RPM；合模力900KN；移模行程30MM；顶出行程65MM；顶出力25KN。工作循环合模增压锁模注射座快进注射注射保压预塑进料注射座后移开模推料。设计任务机床控制系统原理图、外部接线图、PLC控制编程，安装图等。开题报告、文献综述、外文翻译、设计计算书各一份。设计要求（1）图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局4合理。（2）注重控制性能和结构；功能满足，实用可靠。（3）理论分析完整清楚；设计推导简要；计算正确可靠。避免冗长，杜绝抄袭。132课题研究意义近年来可编程控制器（简称PLC）以其高可靠性、高性能的特点，在注塑机的控制系统中得到了广泛的应用。注塑成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。早期的注塑机由于当时的条件或成本限制多用继电器控制，其故障率高、维修量大、设备工作效率低。老式或废弃的注塑机长期搁置不用造成了严重的资源浪费。利用PLC对老式注塑机改进改造便可以大大的提高系统的控制精度，提高可靠性，并且维修方便。本文通过对大量相关资料的查阅和分析，建立在实际可操作的基础上，设计出了一个完整的由PLC控制的注塑机系统，实现低能耗、低噪音、运行平稳、安全可靠和便于维修的目标。52注塑机工作原理21注塑机成型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加注射充模冷却启模取件。取出塑件后在闭模，进行下一个循环。22注塑机的操作合模增压锁模注射座快进注射注射保压预塑进料注射座后移开模推料。23注塑机液压系统工作原理如图21所示，该注塑机各执行元件的动作循环主要依靠行程开关切换电磁换向阀来实现。为保证安全生产，注塑机设置了安全门，并在安全门下设一个行程阀19加以控制，只有在安全门关闭、行程阀19上位接入系统的情况下，系统才能进行合模运动。系统工作过程如下1合模合模是动模板向定模板靠拢并最终合拢的过程，动模板由合模液压缸驱动，合模速度一般按慢快慢的顺序进行。具体如下1）动模板慢速合模运动当按下合模按钮，电磁铁1YA、10YA通电，电液换向阀4右位接入系统。低压大流量液压泵A通过电液换向阀1的M型中位机6能卸荷，高压小流量液压泵B输出的压力油经阀4、阀13进入合模缸左腔，右腔油液经阀4回油箱。合模缸推动动模板开始慢速向右运动。此时系统油液流动情况为进油路液压泵B电液换向阀4（右位）单向阀13合模缸左腔；回油路合模缸右腔电液换向阀4（右位）油箱2）动模板快速合模运动当慢速合模转为快速合模时，动模板上的行程挡块压下行程开关，使电磁铁5YA通电，阀1左位接入系统，大流量泵A不再卸荷，其压力油经单向阀11、单向顺序阀17与液压泵B的压力油汇合，共同向合模缸供油，实现动模板快速合模运动，此时系统油液流动情况为进油路（液压泵A单向阀11单向顺序阀17）（液压泵B）电液换向阀4（右腔）单向阀13合模缸左腔；回油路合模缸右腔电液换向阀4（右位）油箱3）合模前动模板的慢速运动当动模板快速靠近静模板时，另一行程挡块压下其对应的行程开关，使5YA断电、阀1复位到中位，泵A卸荷，油路又恢复到以前状况，使快速合模运动又转为慢速合模运动，直至将模具完全合拢。2增压锁模当动模板合拢到位后又压下以行程开关，使电磁阀7YA通电、5YA失电，泵A卸荷、泵B工作，电液换向阀5右位接入系统，增力缸开始工作，将其活塞输出的推力传给合模缸的活塞以增加其输出推力。此时，溢流阀7开始溢流，调定泵B输出的最高压力，该压力也是最大合模力下对应的系统最高工作压力。因此，系统的锁模力由溢流阀7调定，动模板的锁紧由单向阀10保证。此时系统油液流动情况为进油路液压泵B单向阀10电磁换向阀5（右位）增压缸左腔；液压泵B电液换向阀4（右位）单向阀13合模缸左腔；回油路增压缸右腔油箱；合模缸右腔电液换向阀4（右位）油箱。（3）注射座整体快进注射座的整体运动由注射座移动液压缸驱动。当电磁铁9YA通电时，电磁阀3右位接入系统，液压泵B的压力油经阀12、阀3进入注射座移动缸右腔，左腔油液经节流阀14回油箱。此时注射座整体向左移动，使注射嘴与模具浇口接触。注射座的保压顶紧由单向阀12实现。此时系统液压油流动情况为进油路液压泵B单向阀12注射座移动缸右腔；回油路注射座移动缸左腔电磁换向阀3（右位）节流阀14油箱。（4）注射当注射座到达预定位置后，压下一行程开关，使电磁铁4YA、5YA通电，电磁换向阀2右位接入系统，阀1左位接入系统。于是，泵A的压力油经阀11，与经阀17而来的液压泵B的压力油汇合，一起经阀2、阀18进入注射缸右腔，左腔油液经阀2回油箱。注射缸活塞带动注射螺杆将料筒前端已经预塑好的熔料经注射嘴快速注入模腔。注射缸的注射速度由旁路节流调速的调速阀15调节。单向顺序阀18在预塑时能够产生一定背压，确保螺杆有一定的推力。溢流阀8起调定螺杆注射压力作用。此时系统油液流动情况为进油路（泵A阀11）（泵B单向顺序阀17）电磁换向阀2（左位）单向顺序阀18注射缸右腔；回油路注射缸左腔电磁阀2（左位）油箱。（5）注射保压当注射缸对模腔内的熔料实行保压并补塑时，注射液压缸活塞工作位移较小，只需少量油液即可。所以，电磁铁5YA断电，阀1处于中7位，使大流量泵A卸荷，小流量泵B继续单独供油，以实现保压，多余的油液经阀7溢回油箱。（6）预塑进料保压完毕后，开始进料预塑。预塑螺杆的转动由液压马达20通过一对减速齿轮驱动实现。这时，电磁铁6YA通电，阀1右位接入系统，泵A的压力油经阀1进入液压马达，液压马达回油直通油箱。马达转速由旁路调速阀16调速，溢流阀9为安全阀。螺杆后退时，阀2处于中位，注射缸左腔会形成真空，此时依靠阀2的Y型中位机能进行补油。此时系统油液流动情况为液压马达回路进油路泵A阀1右位液压马达20进油路；回油路液压马达20回油口阀1右位油箱。液压缸背压回路注射缸右腔单向顺序阀18调速阀15油箱。（7）注射座后退当保压结束，电磁阀8YA通电，阀3左位接入系统，泵B的压力油经阀12、阀3进入注射座移动液压缸左腔，右腔油液经阀3、阀14回油箱，使注射座后退。泵A经阀1卸荷。此时系统油液流动情况为进油路泵B阀12阀3（左位）注射座移动缸左腔；回油路注射座移动缸右腔阀3（左位）节流阀14油箱。（8）开模开模过程与合模过程相似，开模速度一般经历慢快慢的过程。1）慢速开模电磁铁2YA通电，阀4左位接入系统，液压泵6的压力油经阀4进入合模液压缸右腔，左腔的油液经液控单向阀13、阀4回油箱。泵A经阀1卸荷。2）快速开模此时电磁铁2YA和5YA都通电，A、B两个液压泵汇流向合模液压缸右腔供油，开模速度提高。（9）顶出模具开模完成后，压下一行程开关，使电磁铁11YA得点，从泵B来的压力油，经过电磁铁换向阀21上位，进入推料缸的左腔，右腔回油经阀21的上位回油箱。推料顶出缸通过顶杆将已经注塑成型好的塑料制品从模腔中推出。（10）推料缸退回推料完成后，电磁阀11YA失电，从泵B来的压力油经阀21的下位进入推料缸右腔。左腔回油经过阀21下位后回油箱。（11）系统卸荷上述循环动作完成后，系统所有电磁铁都失电。液压泵A经阀1卸荷，液压泵B经先导式溢流阀7卸荷。到此，注塑机一次完整的工作循环完成。表21注塑机液压系统原理图电磁铁动作表动作顺序1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA10YA11YA启动慢移快速合模合模慢速合模增压锁模注射座快进注射注射保压预塑进料注射座后移慢速开模快速开模开模慢速开模8顶杆伸出推料顶杆缩回系统卸荷注“”表示电磁铁通电；“”表示电磁铁断电。9三控制系统分析与设计31主电路部分设计在工业生产中，一般采用380V交流工业电源，如图21所示，电机带动泵A和泵B旋转，产生原始液压能，通过电磁换向阀不同顺序的通断电，产生不同形式的油路，从而引起注塑机的不同动作。但是，一般电磁换向阀和PLC的标示电压为直流24V，工业用注塑机照明灯标示电压为交流36V，这就需要设计专门的主电路。380V三相异步电动机带动泵A和泵B旋转，为液压系统提供液压能，通过接触器KM1主触点控制。另外，为了防止电路电流过载，设计串联一个热继电器FR；为了防止电流短路而造成电器损坏和安全事故，设计串联一个熔断器FU1；出于安全的考虑和紧急状况手动停止电动机，设计串联一个低压断路器QF1。如图31所示。M3220V一般接触器的额定电压为220V，KM1控制三相异步电动机的启停就是通过在该电压下KM1线圈的通断来实现的，因为初步选择的PLC的额定电压直流24V，无法直接控制KM1线圈通断，需要通过控制中间继电器KA1，再由中间继电器KA1控制接触器KM1动作。所以在此设计把一个中间继电器KA1的触点串联到接触器KM1线圈上；同时，为防止电流短路而造成电器损坏和安全事故，设计串联一个熔断器FU2；出于安全的考虑，设计串联一个低压断路器QF2。如图32所示。1036V注塑机工业照明灯为交流36V，通过变压器变压来实现。两盏照明灯分别通过旋动开关SA1和SA2来控制；为防止电流短路而造成电器损坏和引发安全事故，设计串联一个熔断器FU3。如图33。24V因为电磁阀一般为直流24V，为了PLC控制方便，选用PLC和中间继电器KA1的电压为直流24V，先通过变压器实现交流220V到100V的变压，再通过桥式整流电路产生直流24V。如图33。PLC11综上，对主电路各个部分进行整合，结果如下图34所示。NUVWM3PLC32控制系统输入与输出拟定输入与输出的拟定，是进一步进行PLC程序设计的基础，只有知道哪些是输入信号，哪些是输出信号，才能着手进行程序设计；同时，通过确定输入与输出的数量，才能根据不同型号PLC具有不同I/O数量，选择正确型号的PLC,它是选择PLC型号的一个重要依据。321自动过程PLC输入与输出机床通电后，PLC启动，按下SB10（启动泵按钮），PLC从X019接受信号，输出端Y012输出，中间继电器KA1线圈得电，液压泵启动，向整个液压系统供液压油；按下SB1（循环启动按钮），X000接收信号，PLC进入循环启动程序，此时，若机床处于零位，即SQ1（合模起点行程开关）被压下，输入端X001收到的电压为正值，则YOO1、Y010、Y012得电，对应的1YA、10YA、KA1得电，机床慢速合模；当慢速合模到挡块压下SQ2（合模中间行程开关1）时，PLC改变输出端口状态，使Y001、Y005、Y010、Y012得电，对应的1YA、5YA、10YA、12YA得电，机床进入快速合模；当快速合模到挡块压下SQ3（合模中间行程开关2）时，PLC改变输出端口状态，使Y001、Y010、Y012得电，对应的1YA、10YA、12YA得电，机床又进入慢速合模；当慢速合模到挡块压下SQ4（合模终点行程开关）时，PLC改变输出端口状态，使Y001、Y007、Y010、Y012得电，对应的1YA、7YA、10YA、12YA得电，机床进12入增压锁模；经过2S钟，增加锁模已达到要求，PLC内软时间继电器T0触发，PLC输出端口发生改变,使Y007、Y009、Y010、Y012得电，对应的7YA、9YA、10YA、12YA得电，注射座快速前进；当注射座前进到挡块压下SQ5（注射座终点行程开关）时，PLC改变输出端口状态，使Y004、Y005、Y007、Y009、Y010、Y012得电，对应的1YA、5YA、7YA、9YA、10YA、12YA得电，机床开始注射；经过2S钟（注射容量180G；注射速率90G/S，注射所需时间），PLC内软时间继电器S29018T1触发，PLC输出端口发生改变,使Y004、Y007、Y009、Y010、Y012得电，对应的4YA、7YA、9YA、10YA、12YA得电，机床注射保压；保压2S钟后，PLC内软时间继电器T2触发，PLC输出端口发生改变，使Y006、Y007、Y009、Y010、Y012得电，对应的6YA、7YA、9YA、10YA、12YA得电，机床预塑进料，为下一次注射做准备；随着预塑进料的进行，当压下SQ6（预塑进料行程开关）时，PLC输出端口发生改变,使Y008、Y010、Y012得电，对应的8YA、10YA、12YA得电，机床注射座后退；当注射座后退到挡块压下SQ7（注射座起点行程开关）时，PLC改变输出端口状态，使Y002、Y010、Y012得电，对应的2YA、10YA、12YA得电，机床慢速开模；当压下SQ3（合模中间行程开关2，即开模时的中间行程开关1）时，PLC输入端X003收到信号，经PLC计算，输出端口发生改变，使Y002、Y005、Y010、Y012得电，对应的2YA、5YA、10YA、12YA得电，机床快速开模；当快速开模到挡块压下SQ2（合模中间行程开关1，即开模时的中间行程开关2）时，PLC输入端X002收到信号，经PLC计算，输出端口发生改变，使Y002、Y010、Y012得电，对应的2YA、10YA、12YA得电，机床慢速开模；当慢速开模到挡块压下SQ1（合模起点行程开关，即开模终点行程开关），PLC输入端X001收到信号，经PLC程序运行，输出端口发生改变，使Y010、Y011、Y012得电，对应的10YA、11YA、12YA得电，机床顶杆伸出，物料落到物料槽中；当顶针挡块压下SQ8（顶针终点行程开关）时，PLC输入端X008收到信号，经PLC程序运行，输入端口发生改变，使Y010、Y012得电，对应的10YA、12YA得电，机床顶杆缩回；当顶杆挡块压下SQ9（顶针起点行程开关，即顶针缩回终点）时，机床回到原位；若PLC未接受到输入端口X010信号（该端口由停止循环按钮SB2控制），则机床循环动作，若收到信号，则机床停留在原位不动作。322手动调整PLC输入与输出为了方便操作者的安装和调试，以及操作上的需要，相对于手动程序的一定不可调节性，手动程序的设计必不可少。先对该注塑机PLC手动控制设计如下SB1循环启动按钮，接输入信号XOOO，按下按钮，实现电磁阀的依次动作，完成注塑机动作顺序合模增压锁模注射座快进注射注射保压预塑进料注射座后移开模推料。SB2停止循环按钮，接输入信号X010，按下按钮，注塑机完成当前剩下的循环流程，即到本次推料顶针缩回后，跳出循环，结束循环动作。SB3急停（卸荷）按钮，接输入信号X011，按下按钮，PLC发出指令，不管处于点动还是自动，所有输出信号都为0，从而实现所有电磁阀失电，注塑机急停。SB4点动合模按钮，接输入信号X012，按下按钮，PLC发出指令，相应电磁阀动作，注塑机合模，松开按钮，PLC也发出指令，相应电磁阀动作，注塑机停止合模。SB5点动注射座前进按钮，接输入信号X013,按下按钮，PLC发出指令，13相应电磁阀动作，注塑机注射座前进，松开按钮，PLC也发出指令，相应电磁阀动作，注塑机注射座停止前进。SB6点动开模按钮，接输入信号X014，按下按钮，PLC发出指令，相应电磁阀动作，注塑机开模，松开按钮，PLC也发出指令，相应电磁阀动作，注塑机停止开模。SB7点动注射座后退按钮，接输入信号X015，按下按钮，PLC发出指令，相应电磁阀动作，注塑机注射座后退，松开按钮，PLC也发出指令，相应电磁阀动作，注塑机注射座停止后退。SB8点动顶针顶出按钮，接输入信号X016，按下按钮，PLC发出指令，相应电磁阀动作，注塑机顶针顶出，松开按钮，PLC也发出指令，相应电磁阀动作，注塑机顶针停止顶出。SB9点动顶针缩回按钮，接输入信号X017，按下按钮，PLC发出指令，相应电磁阀动作，注塑机顶针缩回，松开按钮，PLC也发出指令，相应电磁阀动作，注塑机顶针停止缩回。SB10启动泵按钮，接输入信号X019，按下按钮，PLC发出指令，中间继电器KA1得电，其常开触点闭合，使得接触器KM1得电，其主触点闭合，电动机启动，泵启动；松开按钮，中间继电器不动作，泵依然转动。SB11停止泵按钮，接输入信号X020，按下按钮，PLC发出指令，中间继电器KA1失电，常开触点断开，使得接触器KM1失电，其主触点断开，电动机停转，泵停止运转；松开按钮，该状态不再发生变化。SA3自动/手动旋钮，接输入信号X018，该旋钮只有两个位置，一个是自动挡，一个是手动挡，当旋钮处于自动挡时，PLC执行自动程序，当旋钮处于手动挡时，PLC执行手动程序。323PLC外部I/O分配表可编程控制器外部I/O分配表外设作用外设名称输入信号外设作用外设名称输出信号循环启动按钮SB1X0001YAY001合模起点行程开关SQ1X0012YAY002合模中间行程开关1SQ2X0023YAY003合模中间行程开关2SQ3X0034YAY004合模终点行程开关SQ4X0045YAY005注射座终点行程开关SQ5X0056YAY006预塑进料行程开关SQ6X0067YAY007注射座起点行程开关SQ7X0078YAY008顶针终点行程开关SQ8X0089YAY009顶针起点行程开关SQ9X00910YAY010停止循环按钮SB2X01011YAY011急停（卸荷）按钮SB3X011泵启动KA1YO1214点动合模按钮SB4X012点动注射座前进按钮SB5X013点动开模按钮SB6X014点动注射座后退按钮SB7X015点动顶针顶出按钮SB8X016点动顶针缩回按钮SB9X017自动/手动按钮SA3X018启动泵按钮SB10X019停止泵按钮SB11X020表31可编程控制器外部I/O分配四PLC硬件选型41PLC的品牌选择目前市场上比较常见的PLC品牌有三种，他们分别是三菱、西门子和欧姆龙。三菱（MITSUBISHI）PLC是由日本三菱集团旗下的三菱机电在中国大连生产的主要产品。产品种类有FRFX1N、FRFX1S、FRFX2N、FRFX3U、FRFX2NC、FRA、FRQ。三菱PLC产品的有编程简单、品种丰富、质量可靠和性价15比高等优点。西门子PLC是由德国西门子（SIEMENS）公司开发设计并生产的。产品包括LOGO，S7200CN，S71200,S7300，S7400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。西门子PLC具有体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高以及令人称道的恶劣环境工作能力等特点，但是高品质也带来了高成本。欧姆龙PLC是由日本欧姆龙（OMRON）公司研发生产的。欧姆龙在中国的市场占有率没有三菱和西门子高，但也具有其特点结构灵活，可以灵活扩展接口数量；传输质量高、速度高、带宽稳定；成本低。但是，他的编程较前两种复杂。从可靠性、高性价比、编程人员的易操作性和售后服务等方面综合考虑，选用市场上广泛使用的三菱牌PLC，型号为FX2N。42PLC的结构类型选择PLC按结构的不同，可以分为三种类型单元式、模块化式和叠装式三种结构。单元式结构是将PLC中的CPU、RAM、ROM、I/O接口及与编程器或EPROM写入器相连接的接口、输入输出端子、电源、指示灯等都装配在一起的整体装置。它的特点是结构紧凑、体积小、成本低、安装方便。缺点是输入输出点数是固定的，不一定适合具体的控制现场的需要。模块式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、通讯模块等等。另外用一块带有插槽的母板把这些模块按控制的需要选取后插到母版上，就构成了一个完整的PLC。这种结构的PLC的特点是系统构成非常灵活，安装、扩展、维修都很方便。缺点是体积比较大。叠装式结构是单元式和模块式相结合的产物。把某个系列的PLC工作单元的外形都制作成一致的外观尺寸，CPU、I/O口及电源也可以做成独立的，不使用模块式PLC中的母版，采用电缆连接各个单元，在控制设备中安装时可以一层一层地叠装，就成了叠装式PLC。从能否满足注塑机控制要求和可靠性来看，三种结构都符合要求；其次从产品体积上选择，则单元式较其他两种结构紧凑、体积小；从产品经济上选择，单元式成本较低。所以选择单元式结构，虽然他的的输入和输出点数是固定不变的，但是注塑机控制系统设计成型后，一般不更改输入和输出数量，而且在选型时，从输入和输出考虑时，会留有一定的裕量。43PLC的输入和输出点数选择三菱PLCFX2N系列有6种输入输出总点数，分别为16,32,48,64,80,128。对应的PLC型号为FX2N16MR001、FX2N32MR001、FX2N48MR001、FX2N64MR001、FX2N80MR001、FX2N128MR001他们的输入点数和输出点数都是相同的。由表31可编程控制器外部I/O分配可得，PLC输入总点数为21，输出总点数为12，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点最少并留有一定的裕量，选择PLCI/O点数为48。所以最后选择的PLC类型是单元式FX2N48MR001。44PLC的I/O接线图根据表31可编程控制器外部I/O分配，按照PLC的接线法进行连接，如16图41所示。注注塑机控制一般不需要多点控制，所需控制开关（不包括行程开关）一般安装在控制面板上，如果需要，可以增加按钮，并将其并联到需多点控制的原按钮上，即可实现多点控制。五PLC程序设计51系统状态转移图设计511PLC状态转移图概念状态转移图是状态编程法的重要工具。状态编程的一般设计思想是将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各工作状态的工作细节（状态功能、转移条件和转移方向），再依据总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起来，就构成了状态转移图，简称为SFC图。17状态转移图包括以下四点（1）是将流程图中的每一个工序（或阶段）用PLC的一个状态继电器来代替；（2）是将流程图中的每一个阶段要完成的工作（或动作）用PLC的线圈指令或功能指令来代替；（3）是将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触电或电路块来代替；（4）是流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向。512PLC状态转移图设计首先，本课程注塑机控制部分PLC的软件程序分为两大块，一块是手动操作程序，它是用户通过操控控制板上的手动按钮，使注塑机分别进行点动注射座前进，点动注射座后退，点动顶针伸出，点动顶针缩回，它随着用户停止操作机床而自行停止运行；另一块是自动操作程序，用户只需要按一下循环启动按钮，机床就会按着合模增压锁模注射座快进注射注射保压预塑进料注射座后移开模推料的动作顺序循环不断运行，从而减少人为的操作，降低劳动强度，提高工作效率。根据注塑机的步进动作，选择使用步进指令和状态编程法。其状态转移图设计思路如下当PLC接通电源时，首先使用特殊继电器M8002对PLC进行初始化置位，当自动/手动旋钮处于自动挡时，自动程序进入状态S0，当按下循环启动按钮，并且合模处于起点位置时，程序触发进入状态S20，注塑机慢速合模，当到达一定位置后，程序触发进入状态S21，注塑机快速合模，当合模接近终点一定位置后，程序触发进入状态S22，注塑机慢速合模，当合模到终点位置时，程序触发进入状态S23，注塑机增压锁模，当今过一定时间后，程序触发进入状态S24，注射座前进，当注射座前进到达终点时，程序触发进入状态S25，注塑机注射，当到达一定时间后，程序触发进入状态S26，注塑机进行注射保压，当经过一定时间后，程序触发进入状态S27，注塑机进行预塑进料，当进料量到达一定数量后，程序触发进入状态S28，注射座后退，当注射座后退到终点时，程序触发进入状态S29，注塑机慢速开模，当到达一定位置后，程序触发进入状态S30，注塑机快速开模，当开模接近终点一定位置后，程序触发进入状态S31，注塑机慢速开模，当开模到终点位置时，程度触发进入状态S32，注塑机顶针伸出，当顶针伸出到达终点后，程序触发进入状态S33，顶针缩回，当顶针缩回到达终点后，程序又触发进入状态S20，如果没有被打断，则注塑机就按着自动程序周而复始的进行动作。1852系统自动/手动转换程序设计19跳转指令可以用来选择执行一定的程序段，在工业控制中经常使用。比如，同一套设备在不同的条件下，有两种工作方式，需运行两套不同的程序是可使用跳转指令。常见的手动，自动工作状态的转换即是这样一种情况。为了提高注塑机的可靠性和调试的需要，控制系统就要建立自动和手动两种工作方式。如图52即为本课程为注塑机控制系统设计的手动/自动程序选择梯形图。图中输入继电器X018为手动/自动转换开关。当X025置1时，执行手动工作方式，置0时执行自动工作方式。53注塑机PLC手动程序设计注塑机的手动程序主要是为了调整和维修的方便，一般不进行整个注塑过程，注塑机的工作主要由自动程序来完成。手动程序设计思路如下液压泵启动程序按下SB10，PLC输入接口X019收到信号，Y012输出，使KA1得电，泵启动。液压泵停止程序按下SB11，PLC输入接口X020收到信号，Y012不输出，使KA1失电，泵停止。停止循环程序按下SB2，PLC输入接口X010收到信号，步进状态执行S33后，回到步进状态S0（若循环则回到步进状态S20），循环停止，只有再次按下循环启动按钮SB1，注塑机才会再次循环动作。急停（卸荷）程序按下SB3，PLC输入接口X011收到信号，使特殊辅助继电器M8034线圈得电，输出全部禁止，从而实现注塑机的急停动作。点动合模程序按下SB4，PLC输入接口X012收到信号，使得输出继电器Y001，Y005，Y010得电，注塑机合模，松开按钮或到达合模终点（即按下行程开关SQ4，PLC输入接口为X004），则输出继电器Y001，Y005，Y010失电，注塑机停止合模。20点动注射座前进程序按下SB5，PLC输入接口X013收到信号，使得输出继电器Y007，Y009，Y010得电，注塑机注射座前进，松开按钮或者到达注射座前进终点（即按下行程开关SQ5，PLC输入接口为X005），则输出继电器Y007，Y009,Y010失电，注射座停止前进。点动注射座后退程序按下SB7，PLC输入接口X015收到信号，使得输出继电器Y008，Y010得电，注塑机注射座后退，松开按钮或者到达注射座后退终点（即按下行程开关SQ7，PLC输入接口为X007），则输出继电器Y008,Y010失电，注射座停止后退。点动开模程序按下SB6，PLC输入接口X014收到信号，使得输出继电器Y002，Y005，Y010得电，注塑机开模，松开按钮或到达开模终点（即按下行程开关SQ1，PLC输入接口为X001），则输出继电器Y002，Y005，Y010失电，注塑机停止开模。点动顶针顶出程序按下SB8，PLC输入接口X016收到信号，使得输出继电器Y010，Y011得电，注塑机顶针顶出，松开按钮或到达顶出终点（即按下行程开关SQ8，PLC输入接口为X008），则输出继电器Y010，Y011失电，注塑机顶针停止伸出。点动顶针缩回程序按下SB9，PLC输入接口X017收到信号，使得输出继电器Y010得电，注塑机顶针缩回，松开按钮或到达顶针缩回终点（即按下行程开关SQ9，PLC输入接口为X009），则输出继电器Y010失电，注塑机顶针停止缩回。具体手动程序见梯形图和语句表。54注塑机PLC梯形图设计梯形图是一种以图形符号及其在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电路图演变过来的。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为
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