plc-注塑机控制-实习说明书

课程设计说明书论文题目注塑机控制课程名称机电传动控制课程设计院（系、部、中心）机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级学生姓名学号设计地点指导教师成绩目录引言11任务说明211注塑机结构212注塑机控制要求3121注塑机生产工艺过程3122注塑机的控制要求3123电器元件工作关系表4124注塑机安全稳定工作要求42任务分析521整体分析522控制方式523保护环节53控制方案设计以及控制系统设计过程说明531总体概况532控制部分情况5321PLC控制部分5322继电器控制部分54控制流程分析65PLC控制程序设计说明651编程方式652编程过程653输入输出关系分配654程序SFC转成梯形图）855控制过程说明10551转换开关打至“全自动”一档10552转换开关打至“单周期”一档10553转换开关打至“点动”一档10554转换开关打至“手动”一档106调试程序说明117总结1171遇到的问题以及思考11711分析控制要求时的思考11712设计电气原理图时的思考12713编写SFC图时的思考12714调试的思考1272心得体会138参考文献149图附件15引言一课程设计目的机电传动控制课程设计为该课程的时间环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计实践环节巩固和加强机电传动控制课程所学到的知识，掌握课程设计实际应用的能力。学会应用机电传动控制的原理和分析问题，解决问题的方法。同时在设计过程中，综合已学知识，完成简单完整的控制系统设计，以增强控制系统设计能力，完成PLC控制程序设计，增强编程软件使用的能力，并在程序调试过程中，增强实际操作能力。二相关技术概况注塑机控制系统简介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。三课程设计要求课程设计是一门综合性的实践工作过程，需要依据给定的设计任务，完成一系列的设计工作。这些设计工作的内容以课程设计任务的形式说明列出，同时完成的设计工作以设计成果的形式保留。1任务说明选题4注塑机控制11注塑机结构注塑机用于热塑材料成型加工，是生产塑料制品的生产设备。注塑机通常由塑模，注塑机构，移动机构等部分组成，并由液压系统驱动移动机构。本题目针对如图所示注塑机设备设计相应的电气控制系统。图示注塑机由底座、塑模、开关模机构、产品出模机构、射料机构组成，塑模上模固定在底座上，下模有开关机构带动进行闭模和开模操作，注塑机构中，射料台带动射料头移动，实现向模内注射热塑材料操作，产品出模通过顶针的移动完成。所有运动部件采用行程开关检测是否到达预定位置，并发送控制工作状态转换的信号，系统设备机构、行程开关布置，以及部件运动循环图如图所示。机构运动示意图12注塑机控制要求121注塑机生产工艺过程注塑机注塑产品的工艺过程如下图所示，首先启动自动工作过程，开关模机构带动下模移向上模完成闭模工步，然后注塑机构下移到位，并开始注入热塑材料，完成注塑工步后，开模机构快退开模，开模到位后，出料机构前行，顶针顶出工件，最后出料机构返回，结束一次工作循环过程。122注塑机的控制要求注塑机的控制要求，是通过满足注塑机的工作要求形成的，控制系统的功能必须满足所有的工作要求。注塑机工作要求包含三个方面工作方式要求，工作过程要求，安全稳定工作要求。1）注塑机工作方式要求为保证注塑机能够处于正常工作，要求注塑机具备三种工作方式系统输入闭模射台前进注入热塑材料保持待材料固化射台后退开模顶针前进项出工件顶针退回恢复原位状态一次循环结束运动部件能够点动向前调整，以及不在原位时能够快速复位；运动部件能够分别实现自动循环过程；整机全自动工作循环加工工作。2）注塑机工作过程要求注塑机正常工作时为整机全自动工作循环的工作过程，自动工作过程需要满足如下工作要求按下启动按钮，开关模机构带动下模移向上模完成闭模操作，由行程开关发出到位信号；注塑机构下移到位，并开始注入热塑材料，完成注料后停留一分钟，然后返回原位；开模机构快退开模，开模到位后，行程开关发出到位信号；出料机构前行到位，顶针顶出工件，停留2秒后，快速退回原位。3）注塑机控制系统元件配置与工作要求注塑机所有运动部件由液压系统驱动，液压站液压泵电动机为3KW，运动部件动作方向通过电磁阀控制。自动循环工作时，所有工作状态切换由行程开关控制。电器元件工作关系如表中所示123电器元件工作关系表124注塑机安全稳定工作要求具有运动部件间安全工作的联锁功能；具有位置保护功能如极限位、越位、相对位置保护；电气控制系统具有短路，电动机过载等保护功能；具有应急操作功能；具有照明、指示灯辅助功能。2任务分析21整体分析对于注塑机的运动控制，注塑机有四个运动部件，分别是开关模机构，射台机构，注料机构，顶针出料机构，其均由电磁阀控制，而运动机构由行程开关控制行程并且传递信号，液压泵由电机驱动，电机由继电接触控制回路控制。22控制方式经过分析，整套系统应可以实现“手动，点动，半周期，全自动”控制方式，采用一个四位置万能转换开关实现控制方式的改变。23保护环节安全措施由急停特殊按钮保证（按下不回弹，排除问题后旋转即可回弹）。电路的短路保护熔断器，空气开关电路的过载保护热继电器，空气开关电路的失压，欠压保护交流接触器电磁机构，空气开关继电接触控制线路与PLC的连接，通过变压器，整流器给PLC供电3控制方案设计以及控制系统设计过程说明31总体概况对于注塑机的运动控制，注塑机有四个运动部件，分别是开关模机构，射台机构，注料机构，顶针出料机构，其均由电磁阀控制，而运动机构由行程开关控制行程并且传递信号，液压泵由电机驱动，电机由继电接触控制回路控制。32控制部分情况321PLC控制部分注塑机的运动控制，包括手动，点动，半周期，全自动控制，以及紧急停止，回原点，停止，最后是运动情况的指示灯控制。322继电器控制部分驱动液压泵的交流电动机的控制，对于PLC的供电，以及再用了顺序控制的思路，当液压泵工作后，PLC才开始被供电。4控制流程分析5PLC控制程序设计说明51编程方式本例采用SFC图设计编程，基本上每次的转换条件均为极限位置的行程开关，通过行程开关的输入信号控制状态的转移。52编程过程通过对主程序的编程，进而确定各辅助程序，即急停，回原点，指示灯等。53输入输出关系分配系统输入闭模射台前进注入热塑材料保持待材料固化射台后退开模顶针前进项出工件顶针退回恢复原位状态一次循环结束关系由I/O分配表以及PLC端子图表示PLCI/O借口分配表输入元件PLC地址功能SB1X10紧急停止SB2X0启动按钮（闭模）SB3X20停止/回原点SB4X30开关模前进SB5X31开关模后退SB6X32射台前进SB7X33射台后退SB8X34顶针前进SB9X35顶针后退SQ1X1开模终止限位开关SQ2X2闭模终止限位开关SQ3X3射台后退限位开关SQ4X4射台前进限位开关SQ5X5顶针后退限位开关SQ6X6顶针前进限位开关SQ7X7热塑材料注入限位开关SA1X11单周期SA2X12全自动SA3X13点动SA4X14手动KA1X15PLC电源引入输出元件PLC地址功能YV1Y1YV2Y2开关模机构电磁阀YV3Y3YV4Y4注塑机构电磁阀YV5Y5YV6Y6YV7Y7出料机构电磁阀HL1Y10电源指示灯HL2Y11急停指示灯HL3Y12工作指示灯HL4Y13原点指示灯54程序（SFC转成梯形图）初始化程序介绍程序指令表由SFC图转换而来SFC图结构分为4个块55控制过程说明551转换开关打至“全自动”一档按下启动，注塑机开始自动运行，若出事位置不在原点处，则通过按下停止/回原点按钮返回原点，后立即开始自动循环运行。552转换开关打至“单周期”一档按下启动，注塑机开始自动运行，若出事位置不在原点处，则通过按下停止/回原点按钮返回原点，后立即开始自动运行，当一次循环结束后机器停止工作。553转换开关打至“点动”一档本档主要用于点动调整，每按一下启动，注塑机开始运行，之前需回原点。554转换开关打至“手动”一档按下控制面板上相应的按钮，注塑机开始做出相应的动作，每一步动作均运动至极限位置，通过按下停止/回原点按钮返回原点或者停止。6调试程序说明调试的三种方式直接在SFC图上进行调试，将SFC图转换为T形图进行调试，在监视模式下进行调试，我对三种调试方式均进行了分析调试，并且得到了预期的正确结果。7总结71遇到的问题以及思考711分析控制要求时的思考题目要求是有三种控制方式，分别为点动调整及快速复位，单构件的运动循环，整机全自动循环加工工作。据此我们原本分析得出结论，通过转换开关获得三种工作状态，分别为“点动，单周期，全自动”，但是针对第二条进一步分析可知，其表达含有两层意思，即单周期的半自动工作，以及手动操控运动构件运动两种工作状态，故我们最终采取四位转换开关，运行状态为“手动，点动，半周期，全自动”。712设计电气原理图时的思考本例中，注塑机的运动有电磁阀控制，但本质上是由液压油来控制的，液压油由液压泵提供，并且由电动机驱动，故在控制主电路上，应画出一只电动机，其由交流接触器控制，为了确保在液压泵工作了之后才可以启动控制注塑机，我选择了顺序控制方法，通过一个中间继电器来控制给PLC的供电，而中间继电器只有在主电路工作状态下才会工作，从而达到顺序控制的目的，确保了整个机械系统的安全可靠。713编写SFC图时的思考（1）结构在编程时，我采用了四个块，即初始化，回原点，自动运行，手动运行，块与块之间采用跳转指令。（2）点动要求是点动调整，也就是按一下动一下，本来的方案是点动按钮和启动按钮分开，但是考虑到按钮数量较多的问题，就将二者合二为一，利用转换开关的特性，当点动时，按一下，接通一次，当全自动或半自动时，转换开关接通，使得M100得点，并且不断电，使得电磁阀线圈处于待机状态，此时再按下启动时，即可开始自动连续运行。（3）手动手动的操作应该区别于点动，手动应该是单循环的连续运动，故我们加入了自锁电路，通过行程开关控制通断。（4）全自动和半周期的区别在程序中两者的区别就是在运行一次循环结束后状态的跳转目标不同，由转换开关控制是否进入下一次循环，也就是是半周期或者全自动。（5）指示灯我采取了四种指示灯，分别是急停指示灯，工作指示灯，电源指示灯和原点指示灯，通过该四种指示灯，操作人员便可知道注塑机的工作状态。（6）紧急停止在普通的继电接触控制线路中，急停一般采用在控制线路中串联一个常闭的按钮，当按下按钮时，所有触点复位，系统即停止，达到安全保护的目的。但是在本例中，液压泵由继电接触线路直接控制，而在紧急停止时并不用停下液压泵，液压泵的保护措施由液压回路保证，而对于电磁阀的控制由PLC完成，故采用M8034作为紧急停止，由特殊的按钮输入，当故障排除后方可解除紧急停止。（7）关于点动调整的说明要求是可以实施点动调整机床的运动部件，我选择的方案是全局点动控制，就是利用半周期运作的SFC图，在每一个驱动电磁阀的步中串联入一个M100辅助继电器，M100辅助继电器由按钮输入控制，若转换开关打至点动，则按钮控制M100的输入，进而控制点动运行，若长按按钮，则可进行连续半周期运作。当转换开关打至半周期或者全自动时，M100总是接通，实现长动运行。714对于调试的思考（1）调试与实际的区别在我们人工检查无误后首次进行调试，却发现结果与预期的不同，在检查之后发现，由于程序和实际问题的区别，行程开关控制的输入需要人工进行给定，而在调试过程中往往会忽略这一问题，比如实际机构运行时远离了极限位置，则该行程开关的输入变为0，而在调试过程中则需要人手工去设置，由此便导致了错误。（2）调试的方法起初我将SFC图转换为T形图进行调试，发现由于程序的庞大，直接通过T形图调试非常困难，并且很容易忽略行程开关的工作状态，导致调试结果的错误，后来我尝试了直接在SFC图上进行调试，但由于其本质没变，并且调试过程中需要寻找输入端，一次调试过程复杂，最后我采取监控运行的调试方式，对于输入端的控制可以直接进行改变，不必要寻找到该端子的具体位置，并且通过变量窗口观察输入输出情况，直至调试结束。（3）调试遇到的闪动的问题以及解决方法在监视状态下，通过改变输入的值，也就是实际过程中行程开关的通断，来检查输出是否正确，而我们遇到了闪动的情况，其一方面是由实际按钮与调试过程中对输入量改变的延迟的区别造成的。此外就是初始化程序的一些设计不合理问题，在我们的改进之后，解决了该问题。具体做法就是在正确调试的基础之上，确保程序的可靠性，分析行程开关控制的输入通断的先后次序，正确操作即可。72心得体会通过一周的实习，我进一步加深了之前对于PLC以及机电传动控制的理解，巩固了课堂所学。在本次实习过程中，我担任本组的组长一职，总体负责本组的设计工作，我一开始就将任务分配下去，并且让小组成员熟悉软件，复习课堂所学的控制相关的知识，以便于在设计过程中更加有效率。此外，我们还做了一些老师并没有要求的工作，比如说电气接线图的绘制，控制面板的设计等，这些都