注塑机PLC程序设计说明书

机床电器与可编程控制技术课程设计说明书设计题目：注塑机PLC程序设计者：吕东洋指导教师：吴志东齐齐哈尔大学机电工程学院机械电子工程专业机电131班2016年6月14日机床电器与可编程控制技术课程设计任务书适用专业：机械电子工程设计题目：注塑机PLC程序一、设计前提：掌握本课程所学知识二、设计内容：1.零件图2张2.课程设计说明书１份三、课程设计工作计划第17周，周一、二：绘制零件图第17周，周三、四、五：撰写课程设计说明书草稿第18周，周一、二：修订并完善课程设计说明书第18周，周三、四：制定最终版本第18周，周五：进行课程设计总结四、相关教材及参考书目：1．《机床电器与可编程控制技术》李西兵、郭强主编，电子工业出版社；2．《PLC原理及应用》李长久主编，机械工业出版社；3．《机床电气控制技术》，齐占庆主编，机械工业出版社；4.《电气控制与PLC原理及应用》，常文平编著，西安电子科技大学出版社摘要注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。在大型注塑的技术发展方面，合模系统采用全液压式或液压-机械式，即曲轴连杆型式，两者在市场上均有竞争能力。但不论哪种形式的注，其发方向都必须向低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠和便于维修方向发展。近年来，中小型注塑机的技术发展非常迅速，就工艺参数而言，塑化能力、注射压力等都有大提高。关键词：注塑机;液压;塑化AbstractInjectionmoldingmachineisthemainequipmentoftheinjectionmoldingmachine,thetechnicalparametersandperformanceoftheinjectionmoldingmachineandplasticpropertiesandinjectionmoldingprocesshasacloserelationship.Thefurtherimprovementanddevelopmentofinjectionmoldingequipmentwillpromotetheprogressofinjectionmoldingtechnology,andcreateconditionsforthedevelopmentandapplicationofinjectionproducts.Inthedevelopmentoflarge-scaleinjectionmoldingtechnology,themoldclosingsystemadoptsfullhydraulicorhydraulic-mechanicaltype,thatis,crankshaftconnectingrodtype,bothinthemarkethavecompetitiveability.Butnomatterwhatformofnote,thedirectionofitsdevelopmentmustbelowenergyconsumption,lownoise,easytocontroltheclampingforce,stableoperation,safeandreliableandeasytomaintainthedirectionofdevelopment.Inrecentyears,thedevelopmentofsmallandmedium-sizedinjectionmoldingmachinetechnologyisveryrapid,onthetechnicalparameters,theplasticcapacity,injectionpressureandsoonhavegreatlyimproved.Keyword：Injectionmoldingmachine；Hydraulic；Plasticizing目录TOC\o"1-3"\h\u2701摘要 I23382Abstract II9694第一章设计要求、任务及原理 147481.1设计要求 179091.2设计任务 174541.3设计原理 110583第二章硬件设计 3240512.1注塑机的机械结构 3108712.2元器件的选型和I/O口分配表 3254252.3硬件接线图 613452.4控制电路 7743第三章软件设计 8175993.1软件设计原理 8243973.2各功能梯形图 1032278参考文献 1327213附录APLC控制系统程序梯形图 1420511附录BPLC控制系统程序清单 18第一章设计要求、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20～45MPa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。第二章硬件设计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：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-16MT8824～32FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX2N-32MT161624～32FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT242448～64FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT323248～64FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT404048～64图2-2FX2N系列基本单元基本单元：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。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接触器图2-3PLCI/O口分布2.3硬件接线图2.4控制电路第三章软件设计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APLC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

注塑机是一典型的顺序动作装置，由PLC对其实现控制是比较合适的。注塑机用于热塑料的成形加工，注塑机借助8个电磁阀YV1～YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退和复位等工序，其中注射和保压工序需要延时一定的时间，如要求。此设计每个工序并不是对应一个输出，在设计过程中很有可能会出现输出并联的错误，所以在设计中有用到几个辅助继电器，来帮助实现此功能；而且在此次设计中有延时的工序，所以要用到时间继电器来实现；根据注塑机的功能可以看出，注塑机运行中的各部分工序需要按顺序来实行，不可以“越级”，也就是说在设计程序时应特别注意各工序之间的制约性，即程序中各条指令之间的限制设置；在此设计要求中还包括了可循环，即注塑机可随时开始工作，此功能由指示灯来表明，所以停止按钮和有关的指示灯之间关系也要注意。

本次设计目的为：用PLC实现对注塑机的控制，完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退和复位等工序。并按要求实现所有功能。本次设计结果，符合设计目的和设计要求，实现了闭模时电磁阀YV1、YV3得电，射台前进时电磁阀YV8得电，注射时电磁阀YV7得电、保压时电磁阀YV7、YV8得电，预塑时电磁阀YV1、YV7得电，射台后退时电磁阀YV6得电，开模时电磁阀YV2、YV4得电、顶针前进时电磁阀YV3、顶针后退时电磁阀YV4、YV5得电和复位等工序，并且设计了此程序的梯形图，电气接口电路等，可以说设计基本完整。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,2005.8[2]李忠文.注塑机电路维修[M].北京：化学工业出版社,2001.6[3]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）:184~190[4]钟汉如.注塑机控制系统[M].北京：化学工业出版社,2003.12[5]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,2004.6[6]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,2003.6[7]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，2004.8：903~905[8]A.Mader,EdBrinksma.DesignofaPLCcontrolprogramforabatchplantVHScasestudy1[J].EuropeanJournalofControl.-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）:18~22[10]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）:25~27[11]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,2007.1[12]黄贤武等.传感器原理与应用[M].北京：高等教育出版社,2004.3[13]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,2002.5[14]李忠文.注塑机电路维修[M].北京：化学工业出版社,2001.6[15]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):55~62[16]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）:15~16.[17]HiroYamasaki.Thefutureofsensorinterfaceelectronics[J].SensorsandactuatorsA，1996，56：129~133．附录APLC控制系统程序梯形图附录BPLC控制系统程序清单0LDM80021ORX000020RX0173ORB4SETM05LDM07ANDX0018SETM19RSTM010RSTT111RSTT212RSTT313RSTT415LDM116ANIX00117MPS18ANDX00319SETM10020RSTM121MRD22LDX00423ORPX02024ANB25SETM10126RSTM127MRP28ANDX02129SETM10330RETM131MPP332SETM10233LDM10034MPS35ANDX3336OUTM4137MRD38ANDX3439OUTM3440MPR41ANDX3542OUTM3543MPR44ANDX3645OUTM3646MPR47ANDX3748OUTM3749MPR50ANDX4051OUTM4152MPR53ANDX00554SETM355MRD56ANDM357ANDX00658SETM459RSTM360MRD61ANDM462ANDX00763SETM564RSTM465MRD66ANDM567ANDX01068SETM669RSTM570MRD71ANDM672ANDX01173SETM774RSTM675MRD76ANDM778ANDT179SETM1080RSTM781MRD82ANDM1082ANDT283SETM1184RSTM1085MRD86ANDM1187ANDX01288SETM1289RSTM1190MRD91ANDM1292ANDX01393SETM1394RSTM1295MRD96ANDM1397ANDX01498SETM1499RSTM13100NRD101ANDM14102ANDX015103SETM15104RSTM14105MRD106ANDM15107ANDX016108SETM16109RSTM15110MPP111ANDM16112ANDX017113RSTM16114RSTM100115LDM101116MPS117ANIX002118SETM20119RSTM33120MRD121ANDM20122ANDX022123MPS124ANIX002125SETM21126MPP127RSTM20128MRD129ANDM21130ANDMO23131ANIM002132SETM22133MPP134RSTM21135MRD136ANDM22137ANDM024138MPS139ANIX002140SETM23141MPP142RSTM22143MRD144ANDM23145ANDX026146MPS147ANIX002148SETM24149MPP150RSTM23151MRD152ANDM24153ANDT3154MPS155ANIX002156SETM25157MPP158RSTM24159MRD160ANDM25161ANDT4162MPS163ANIX002164SETM26165MPP166RSTM25167MRD168ANDM26169ANDX026170MPS171ANIX002172SETM27173MPP174RSTM26175MRD176ANDM27177ANDX027178MPS179ANIX002180SETM30181MPP182RSTM27183MRD184ANDM30185ANDX030186SETM31187RSTM30188MRD189A