旧气压式注塑机PLC与触摸屏的程序设计与改造_图文

1、论用 PL C 及触摸屏对旧气压式注塑机控制系统的改造摘要:本文通过对日本小型旧气压式注塑机 (为立式机 控制系统的认真研究, 选用三菱 PLC-FX1S-30MR 及触摸屏 GOT930-BWD-C ,用 SFC (顺序功能图的程序设计方法,成功设计出气压式注塑机安全实 用的控制程序;并阐述了在对旧设备实际的技改中 , 对工控系统分析的方法与程序设计的技巧及接 线、联机、调试的要领。关键词 :气压式注塑机 技改 PLC 触摸屏 STL 节能前言:在 80 90年代广东地区许多工厂引进的设备,目前已使用近 20多年,由于电控元器件已严重 老化,工况稳定性差、故障频率高、维修工作量大、安全隐患多

2、、耗能高造成产品品质不良增 多、生产效率低下、工伤事故频繁、维修费用居高不下、生产成本递增,给工厂带来沉重的经济负 担!而淘汰这些旧设备又觉得比较可惜,鉴于这些设备年代久远相关资料欠缺,技改有一定的难度, 怎样使这些老式设备旧貌换新颜呢 ? 这是时代赋予我们广大设备维修技术人员的神圣职责 ! 在不断提 升自身职业技能的同时,希望该文能给予在旧设备技改中的技术人员有所借鉴与启迪!论文内容:该机于 1991年 8月从【日本大东特殊电线株式会社】引进 25台小型立式气压式注塑机(出厂 日期为 1987年 10月,在日本已使用了近 4年 ,这种气压式注塑机由空气压缩机管网集中供气,噪 音小,既节能又环

3、保,要求工作气压:0.45 0.6 mpa ,单模注塑量:2-8g, 单模产品净重:2-6.5g , 单相 200-220V 供电(供电热与电磁阀用 ,能够一次成型地生产各种塑料小制品。一.提出问题:因使用年代太久 , 这 25台立式气压式注塑机其现况有:.设备外观油漆脱落 , 多数机台锈迹 斑斑。.线路设计繁杂陈旧。主要元器件有:小型中间继电器 19个经常触点接触不良或坏掉线 包的故障较多、时间控制器 6个、老式气动电磁阀 4个、温控器 1个、 。.故障频率较高、生产 效率低,增加了整机的维修费用。.因电控组件老化存在着潜在的安全隐患。在 2006年 5月份, 在机器运行中合模时压到过一位员

4、工的手指。 . 有时控制精度不准, 且多少影响了产品的品质。 (旧 机控制电箱实物见附图 12 -1 鉴于以上原因,需改造、翻新这些旧气压式注塑机。二.分析旧气压式注塑机实际的工作原理:由于没有该机的电路图、 气路图、 操作说名书, 我深知任务的艰巨与神圣 , 为了不辱使命 , 在 2006年 6月份我在生产车间用了近一周的时间,全面搞清楚了该机实际的电路系统与气路系统的控制工 作原理(见图 2-1,见图 3-1,见图 3-2 。该机的工作过程为 :合上控制箱的电源总闸 , 打开控制箱面板上的电源开关 (注:在绘制控制原理 系统流程图时,发现该机以前的控制系统还存在安全隐患。以前该机没有运行准

5、备按扭,这是我技 改时加上的用起动 /停止即琴键互锁按扭控制 , 按动运行准备按扭,可以防止在手动状态下各执行机 构误动着,造成意外人身伤害或者机器损坏 ,可选择手动或自动操作模式。 (旧机电箱面板实物图 见附图 12 -2 1. 当需要生产,选择自动操作时:在自动开关闭合的状态下 , 按动启动按扭 , 滑进气动电磁阀 作 , 滑进 /滑退气缸在气压力的作用下驱动拉杆动作 , 使动模板向前滑行。 当碰到滑进接近开关时, 停 止滑进,接着合模气动电磁阀得电工作,合模 /开模气缸在气压力的作用下驱动导杆动作,使动模板 向上面与定模板快速地闭合。 (注:在模具滑进与合模阶段时,一旦出现异常的紧急状况

6、,安全光栅感应工作或踩动脚踏非常停止开关,合模电磁阀就断电自复位,该气缸在气压力的作用下变换成开 模动作, 当开模位置到达开模限位接近开关时, 滑退电磁阀得电工作, 滑进 /滑退气缸在气压力的作 用下使动模板向后滑行,完成人机保护过程 。合模时间到时,射胶 /射退气动电磁阀与加料气动电 磁阀同时得电。当加料气缸驱动导杆到达加料行程时,加料气动电磁阀断电,结束加料过程;当射 胶时间到达设定值时,射胶进气动电磁阀断电自复位,气缸在气压力的作用下变换成射胶杆返回的 动作 (即射胶退 。 接着, 当模腔中的塑胶制品冷却成型时间到达时, 产品开始计数, 计数信号结束, 合模电磁阀就断电自复位直至滑退电磁

7、阀得电工作,自动完成一个生产周期。2. 当需要调机,选择手动操作时:分别打开各个转换开关,即可使各个气动电磁阀得电工作或 断电自复位, 使气缸在气压力的作用下驱动导杆分别进行加料、 滑进 /滑退、 合模 /开模、 射胶 /射退 动作,完成调机工作。(注:框中的箭头表示各执行机构的动着方向 ; 带虚线的箭头 1为技改时添加的 , 是为了该机更安全! 旧气压式注塑机电气控制原理系统流程图 2-1 旧气压式注塑机主体外观图 3-1射进 /射退气缸 3. 根据该机的主体外观 图 (见右图 3-1及图 2-1 可以 分析到一旦滑进行程的接近 开关坏掉 , 断路还没有任何问 题 , 如果接近开关短路将会造

8、 成:动模板上的动模 (注:安 装 在 动 模 板 上 的 模 具 叫 动 模;安装在定模板上的模具 叫定模 在滑进 /滑退导杆未 拉进到滑进行程,而向上进 行合模动作,会压弯或压断 导杆。以前这些气压机时常 发生这种意外事故,该因接 近开关坏掉短路所致,所以 在技改中:.硬件解决此 问题可以在动模右边再加装 一个行程开关,与左边的接 近开关串连。.软件解决 此问题可以在编制 PLC 程序 时对该滑进行程接近开关与 开模行程的接近开关软触点 串联。两者均可达到更加安 全的目的!旧气压式注塑机的气路控制系统图 3-2根据该机的气路控制系统(图 3-2可以分析到:打开气压开关,压缩空气通过虑水干燥

9、器, 压缩空气分别经过标示“ 1” 、标示“ 2”减压阀进行两部份的工作。.第一部份:标示“ 3” :当 2位 5通气压电磁单控阀得电时, A 点经过调压阀通气,使开(合模气缸导杆向上进行合模动作; 当断电时, B 点通气其动作向下进行开模动作。标示“ 6” :当 2位 5通气压电磁单控阀得电时, A 点 经过调压阀通气,使加料气缸导杆向前进行加料动作;当断电时, B 点通气其动作向后停止加料动 作。.第二部份:标示“ 4” :当 2位 5通气压电磁单控阀得电时, A 点经过调压阀通气,使射进 (退气缸导杆向下进行射进(射胶动作;当断电时, B 点通气其动作向下进行射退动作。标示 “ 5” :

10、当 2位 5通气压电磁双控阀 B 点得电时,经过调压阀通气,使滑进(退气缸导杆向前进行 滑进动作;当 A 得电时, A 点通气使其动作向后进行滑退动作。三.编制旧气压式注塑机安全实用的控制程序:1.确定 I/O点、 PLC 、触摸屏的型号配置: . 系统地了解了全机的工作过程与控制原理后(见图 2-1,图 3-1,图 3-2 ,为编写该机 PLC 的控制程序提供了实用的理论依据。为了便于编写程序,首先确定该机的信号输入点(I 与信号输 出点(O 及与之对应的元器件明细表。 (见表 4-1 旧气压式注塑机的 PLC-I/O系统配置表 4-1 . 由上(表 4-1可以得出:要求的输入点 12个、输

11、出点 6个全部的 I/O点共 18个点,由于 三菱 FXN 系列的性价比较高,而选用 FXS 系列的性价比较底,查阅 FX1S 系列微型可编程控制器使 用手册 , FX1S 的功能已能满足该机程序的编制, 购进 20个点的 PLC 输入点刚好够了, 因 FX1S-20MR 的 PLC 的输入点只有 13个,考虑到以后维修或添加别的功能等,所以选用三菱 FX1S-30MR 的 PLC 。 接上该机全部的输入点还能剩下 4个,这 4个点还可以留做以后备用。(3 .由该机电气控制原理系统流程 (见图 2-1 可以看出:根据生产状况需要经常调整的有 3个时间的设定及 1个计数的显示,考虑到所有按扭、开

12、关须在控制电箱的面板上控制,所以选用画 面为:“ 24080 点”液晶,有效显示尺寸:11742 mm (3型的三菱触摸屏 GOT930-BWD-C 作为 人机界面,以方便车间工人的调机与操作。2. PLC 控制系统程的程序设计: . 根据 (图 2-1; 表 4-1 合理配置 PLC 的输入与输出点 , 为编写好程序作更进一步的按排 , 该机 PLC 的 I/O系统配置如下(图 5-1 , (需要说明的是:.启动按扭与自动按扭串联后接入 X2点。.安全 光栅与非常停止脚踏开关并联后接入 X5点。 . Y10为 DU 内电池缺电在 PLC 的输出点的显示, 方便维修人员以后的 检修 。 旧气压

13、式注塑机的 PLC FX1S-30MR I/O系统配置图 5-1 . 根据 (图 2-1, 表 4-1, 图 5-1 得出该机各个工作过程是:在各输入信号及各时间控制的先 后作用下;按照各自工况运行的顺序,各执行机构自动有序地依次工作。如按照该机的中间继电器 的控制线路来编制 PLC 控制梯形图,即繁琐复杂、又给 PLC 的程序编制带来一定的难度,所以对该 机 PLC 控制系统选用 SFC (顺序功能图的程序设计方法,可以很容易编制程序,达到合理安全的 控制目的。在查阅图形操作终端 GOT-F900操作手册时发现:因 T 、 C 可以选择当前值、设定值, 而数据寄存器只能选则现在值。 故在编制

14、 PLC 程序时, 未选用 D 、 V 、 Z 作为 T 、 C 的间接数据寄存器, 该机 PLC 顺序控制系统图(见图 6-1 ,状态转移的描述文字如下:当通电后按动运行准备按扭 X0, X0为“ 1”时, S0自锁(即 SET S0 。 . 当信号转移到 S0(即 STL S0时,需要处理的相关信号有:首先运行指示灯 Y5为“ 1”灯 亮,选择手动 X1或自动 X2。择手动滑进转换开关 X3为“ 1”时 ;Y0为“ 1” 得电后模板向前滑进。 a .若选择手动合模转换开关 X6 为“ 1” 时 ;Y1为“ 1”得电后动模板向上合模,若选择 X6为 “ 0”时;则 Y1为“ 0”断电后动模板

15、向下开模。b . 若选择手动射胶转换开关 X7为“ 1”时 ;Y2为“ 1”得电后向下射胶。若选择 X7为“ 0”时;则 Y2为“ 0”断电后向上射退。c .若选择手动滑退换开关 X10为“ 1” 时 ; 且在 Y0、 Y1均为“ 0”时, Y3为“ 1”得电后向后滑退。E .若选择手动加料 X11为“ 1”时;则 Y4为“ 1”得电向料筒加料, X11为“ 0”时,不加料。B .当选择自动模式时,则X2为“ 1” ; X1就断开为“ 0” ,当按动启动按扭时(注:启动按扭时与 X2串联输入到 PLC ,且 X5为常闭时, S20自锁得电,若 X5为“ 1” 时(注:安全光栅与非常停 止 脚

16、踏 开 关 并 联 后 接 入 到PLC ,则跳转到 S26, S26得电;Y3为 “ 1” 滑退 (保护人机安全 ,等待 X2起动 , 返回到 S0。 . 当信号转移到 S20(即STL S20时,需要处理的相关信号有:滑进 Y0为“ 1”并自锁,当X4、 X13均为“ 1” (旧气压式注塑机电气控制原理系统流程见图2-1,未标示有 X13,根据旧气压式注塑机主体外观见图 3-1及该机的实际工作情况应加入 X13到这理,可以检测模具是否开到位置,或者 X13是否有故障 。且X5为常闭时, 信号转移到 S21;在转移的同时,一旦 X5为“ 1” ,则信号转移到 S25。.当信号转移到 S21(

17、即STL S21时,需要处理的相关信号有:Y0复位断电, Y1为 “ 1” , 得 启动 /非常停止 /非常停止 /非常停止 /RETC18为停电保持计数器 DU 内电池缺电指示DU 屏显时控开关(注:M6为 DU (注:M8000为 PLC C18C18RST (注:C18可为 DU上设置的触模键,当计数到达 9999个时也可自动清零产品计数清零END(说明:T0, T1, T2, K 后面的 数值为 PLC 的预设 值,方便 DU 画面 数值:当前值与设 定值的设定!(注:这两步为触 摸屏调试时所加 旧气压式注塑机的 PLC 顺序控制系统图 6-1号转移到 S22;在移的同时,一旦 X5为

18、“ 1” ,则信号转移到 S24。.当信号转移到 S22(即 STL S22时,需要处理的相关信号有: Y2为“ 1”并得电自锁, Y4为“ 1” ,同时 T1开始计时,当到达加料行程 X12时, Y4断电;当 软触点 T1为“ 1”时,则信号转移到 S23。.当信号转移到 S23(即 STL S23时,需要处理的相关信号有:Y2复位断电, T2开始计时,当软触点 T2为“ 1”时, C18开始计数一次;同时信号转移到 S24。.当信号转移到 S24(即 STL S24时,需要处理的相关信号有: Y1复位断电,当 X13、 X4均为“ 1”时,则信号转移到 S25。.当信号转移到 S25(即

19、STL S25时,需要处理的相关信号有: T3开始计时,当软触点 T3为“ 1”时,则信号转移到 S26。.当信号转移到 S26(即 STL S26时,需要处理的相关信号有: Y3为“ 1” ,等待 X2起动,当 X2“ 1”时,则信号转移到 S0,顺序控制程序完成,返回(RET 主程 序,完成一个工作周期。3. PLC 控制系统程序的梯形图:(程序见 PLC “气压注塑”程序包 。X1Y3X7X10Y0Y1X11X2X2X5X5S0S20X5X13X4T4X5S21X5X5T0S22Y2X12T1STLS23T2T2STLS24S25S26C18M8000旧气压式注塑机的 PLC 顺序控制梯

20、形图 7-14.触摸屏的画面及程序设计:注明 :当返回(RET 主程序后 ,PLC 接着处理后续 的主程序 LD M6为 DU 内部缺电指示专用辅助继电 器,当为“ 1” 时得电 Y10为“ 1” PLC 的输出点 Y10的指示亮,提示维修保养人员及时更换电池。 LD M8000为运行监控专用辅助继电器,当 PLC 运 行时 M8000为“ 1” , DU内部屏显时控专用辅助继 电器 M2则为“ 1” , 在 DU 上通过设置灭灯时间来控 制背景灯光熄灭 , 以保障触摸屏的使用寿命因考滤到操作人员有时不小心会有误操作的现象, 为了人机更加安全, 未把所有的转换开关设为 触摸键代替,故触摸屏的显

21、示画面只有 5个画面。 (项关的程序设计见:“气压式注塑机触摸屏 DU 程 序 .dup 包” “ 0” 号画面有:当前显示画面有三个时间:合模时间 T0、 射胶时间 T1、 制品冷却成型时间 T2; 设 有一个产品计数画面。 在 FX-PCS-DU-WIN-C 触摸屏设计软件中设置三个时间的值均设为当前值显示, 其中合模时间 T0、射胶时间 T1, 当前值的上限设定均为 9.9秒 ; 下限设定均为 0.0秒 , 冷却时间 T2当前值显示的上限设定为 99.9秒 ; 下限设定为 0.0秒 , 产品计数当前值显示的上限设定为 9999个 ; 下限设定为 0个,当显示值到了 9999个时归零,触摸

22、该项目的“设置”键或“转换”键就打开与之 对应的设定画面(见图 8-1 。 GOT930-BWD-C 触摸屏图 8-1“ 1” 号画面有:合模时间 T0设定值画面,上限设定为 9.9秒 ; 下限设定为 0.0秒 , 按“返回” 键可返回到“ 0”号画面(见图 8-2 。 GOT930-BWD-C 触摸屏图 8-2“ 2” 号画面有:设定射胶时间 T1值画面,上限设定为 9.9秒 ; 下限设定为 0.0秒 , 按“返回” 键可返回到“ 0”号画面(见图 9-1 。 GOT930-BWD-C 触摸屏图 9-1“ 3” 号画面有:设定冷却时间 T2值画面,上限设定为 99.9秒 ; 下限设定为 0.

23、0秒 , 按“返回” 键可返回到“ 0”号画面(见图 9-2 。 GOT930-BWD-C 触摸屏图 9-2“ 4” 号画面有:设定产品清零画面,产品计数为当前值显示,其上限设定为 9999个 ; 下限设 定为 0个,按“产品清零键”就清出产品个数;按“返回”键可返回到“ 0”号画面(见图 9-3 。 GOT930-BWD-C 触摸屏图 9-35. PLC 及触摸屏的接线、连机、调试:1 . PLC 及触摸屏的程序设计好后,根据 PLC I/O系统配置 (见图 5-1 及该机的外围接线图 (见图10-1 对整机进行接线。2 . 检查接线正确无误后,先打开电源 , 把编程数据信号线与 PLC 的

24、数据接口相连,将写好的程序 从 PC 机输入到 PLC ;后将数据信号线 RS232C 与 DU 的数据接口相连,将写好的程序从 PC 机输入到 DU 中。(说明： 输入与输出 的 接 线 详 见 PLC I/O 系 统 配 置 图 5-1， 外围元器件明 细表见表 4-1 10外围接线图 10-1 图 10-1 电路中各元器件明细表 符号 QF 1SB 2SB 1KM QC TC 2KM RT 名称 漏电开关 2 位琴键按扭 接触器 转换开关 温控器 接触器 发热圈 热电偶 PLC 触模屏 数据信号线 型号 正泰 220V 10A 220V 10A 正泰 220V 25A 220V 10A OMORN 200-220V 正泰 220V 20A 300W 220V K型 FX1S-30MR GOT930-BWD-C RS232C/R422 单位 个 组 个 个 个 个 个 条 台 台 条 数量 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 65mm30mm 1.5m 直经 30mm 备注 元器件明细表 10元器件明细表 10-2 3）.将PLC与触摸屏用RS232C数据信号线相连,经调试检查,显示当前画面正常、 显示各设定画面正 常、 PLC程序运行正常,唯一的是触模屏GOT930-BWD-C的画面长时间背景灯不熄灭,在DU