注塑機控制系統(tǒng)課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 注塑機控制工藝流程分析1</p><p>　　1.1 注塑機控制過程描述1</p><p>　　1.2 注塑機控制工藝分析及流程圖1</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)總體方案設計3</p><p>　　2.1 P

2、LC選型的方法及原則3</p><p>　　2.2 I/O分配4</p><p>　　2.3 系統(tǒng)結(jié)線圖設計4</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設計6</p><p>　　3.1 控制程序流程圖設計6</p><p>　　3.3 注塑機控制系統(tǒng)PLC梯形圖6</p><

3、p>　　第4章 課程設計心得9</p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p>　　第1章 注塑機控制工藝流程分析</p><p>　　1.1 注塑機控制過程描述</p><p>　　注塑機是塑料加工行業(yè)的主要設備，能加工各種熱塑性或熱固性塑料。注塑機控制系統(tǒng)是整機的一個重要部分，其性能的優(yōu)

4、劣對整機有著至關重要的影響，隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，PLC（可編程控制器）不僅用邏輯編程取代了硬接線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能，真正成為一種計算機工業(yè)控制裝置。PLC的功能遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍，所以在工業(yè)發(fā)達國家，PLC在其自動化設備中的比例占首位。近年來，我國的PLC技術也從初期的引進、消化走向吸收和推廣應用階段，并且在許多工業(yè)領域取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><

5、p>　　在以往國內(nèi)的注塑機控制系統(tǒng)中，主要存在三種控制類型：繼電器控制,單片機控制,PLC控制。</p><p>　　在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，前兩種方法因其自身的局限性，多不采用。而多是采用PLC控制系統(tǒng)，這是一種工業(yè)控制機，具有抗干擾能力強，工作可行性高，平均無故障時間長，可在惡劣環(huán)境下正常工作，并可與計算機聯(lián)網(wǎng)運行。此外，PLC系統(tǒng)還可大大縮短系統(tǒng)的設計，加快工作進度。在本次設計中我們采用了可編程控制系統(tǒng)。

6、</p><p>　　注塑機控制通常指的是電液控制，即由液壓和電氣控制部分組成。注塑機的控制系統(tǒng)是保證注塑機按工藝過程規(guī)定的要求（壓力、速度、溫度、時間等）和動作程序，準確有效地工作的控制系統(tǒng)。目前注塑機的發(fā)展主要集中在：提高制品尺寸精度和穩(wěn)定性,提高速度、縮短成型周期,生產(chǎn)過程的自動化和省力。</p><p>　　但所采用的技術手段，都離不開以計算機技術為基礎的自控技術。因此，注塑機的控

7、制成為目前注塑機發(fā)展中一個很重要的內(nèi)容，主要包括動作程序控制（如開閉模、注射、保壓等）和過程程序控制（例如，注射過程的速度和壓力程序控制等）兩個方面。</p><p>　　1.2 注塑機控制工藝分析及流程圖</p><p>　　注塑機生產(chǎn)一個產(chǎn)品一般要經(jīng)過閉模、合閘、穩(wěn)壓、整進、注射、保壓、預塑、解壓、開閘、起模、頂出產(chǎn)品等工序。這些動作的完成均由電磁閥控制液壓回路來完成。注塑機的工作方式

8、有手動和自動循環(huán)兩種形式。其自動循環(huán)時的工藝流程如圖所示。從圖中可以看出，注塑機的控制過程是順序控制。它的工作是從閉模開始一步一步有條不紊進行的，每個工步執(zhí)行指令使電磁閥動作，用行程開關和工藝過程時間來判斷每一步是否完成，且只有當前一個工步完成后才能進入下一工步。也就是說，下一步的接通條件取決于上一步的邏輯結(jié)果以及附加在這一步上的條件。除了自動工作方式之外，為了方便設備的調(diào)整及單件產(chǎn)品生產(chǎn)，注塑機還設有手動工作方式。所謂手動，是為注塑機

9、的每一個工步都設置一個按鈕，當某個按鈕按下時，機器就執(zhí)行該按鈕對應的工步動作。</p><p><b>　　注塑工藝流程圖</b></p><p>　　圖1-1 注塑工藝流程圖</p><p>　　一、模具的開啟（原位）與閉合</p><p>　　合模時：電磁鐵得電后，合模油缸油路接通，在油壓的推動下模具閉合。</

10、p><p>　　開模時：電磁鐵失電后，開模油缸油路接通，在油壓的推動下模具打開。</p><p>　　二、注射座的整進與整退 </p><p>　　注射座整進時：電磁鐵得電后，注射座在油壓的推動下前進到位，注射座射進完成接近開關工作。</p><p>　　注射座整退時：電磁鐵失電后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近開關工作三、注料桿的射進

11、。</p><p>　　注塑電磁鐵得電后，注料桿在油壓的推動下，把料筒內(nèi)的融好的原料快速壓入模具，擠壓完成后并保持一段時間（保壓），使模具內(nèi)的塑料不會回流。 </p><p>　　四、預塑液壓馬達的動作</p><p>　　預塑電磁閥得電，預塑液壓馬達開始工作，帶動注塑螺杠旋轉(zhuǎn)，使原料不斷的向前輸送，螺杠則在壓力的作用下后退并計量，當后退到一定位置時，限位開關動作，

12、預塑完成。</p><p>　　五、頂杠的頂出與復位</p><p>　　頂出電磁閥得電后，頂杠在油壓的推動下將模具內(nèi)的產(chǎn)品頂出。</p><p><b>　　六、保模時間</b></p><p>　　高溫原材料擠入模具后，需要在模具中冷卻一段時間，讓其基本成型后才能打開模具，這一段時間為保模時間。由于產(chǎn)品的大小和原材料

13、的性質(zhì)的不同，不同產(chǎn)品的保模時間有所不同，這就要求保模時間長短可以調(diào)整。</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)總體方案設計</p><p>　　2.1 PLC選型的方法及原則</p><p>　　機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述：</p><p><

14、;b>　　一、結(jié)構(gòu)合理</b></p><p>　　對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。</p><p><b>　　二、功能強弱適當</b></p><p>　　對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用抵擋的PLC。</p>

15、<p>　　對于以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目，可選用含有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和含有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔機的PLC。</p><p>　　對于控制比較復雜、控制要求比較高的工程項目，如要實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復雜程度的程度，選用中檔機或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)和整

16、個工廠的自動化等。當系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應根據(jù)各個部分的具體要求來選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　三、機型統(tǒng)一</b></p><p>　　PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功

17、能有限，只適合于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴展，比整體式靈活。</p><p><b>　　四、是否在線編程</b></p><p>　　PLC的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。</p><p>　　五、PLC的環(huán)境適

18、應性</p><p>　　由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。</p><p><b>　　六、PLC容量選擇</b></p><p>　　PLC

19、容量包括兩個方面：一是I/O的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%～25%考慮裕量。對于開關量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關量乘以8；對于有模擬量控制功能的PLC，所需存儲器字數(shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。 </p><p>　　I/O點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前I/O點數(shù)較多的PLC價格較高，若備用的I/

20、O的點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴充，通常I/O點數(shù)按實際需要的10%～15%考慮備用量。</p><p>　　下表是歐姆龍PLC的基本型號，根據(jù)PLC選型原則及方法，結(jié)合注塑機控制工藝流程并通過I/O點數(shù)預估，選用CPM1A-40CDR-A型號的PLC。</p><p>　　表2-1 歐姆龍CPU單元型號表</p>

21、<p>　　其中CPM1A表是CPU單元基本型號；40表示輸入輸出點數(shù)共40個，輸入24點，輸出16點；C表示主機本身含有I/O；R表示繼電器輸出；A表示交流電電源。</p><p>　　2.2 I/O分配</p><p>　　分配I/O地址時要注意以下問題：</p><p>　　（1） 設備I/O地址盡可能連續(xù)；</p><p>

22、;　　（2） 相鄰設備I/O地址盡可能連續(xù)；</p><p>　　（3） 輸入/輸出I/O地址分開；</p><p>　　（4） 每一框架I/O地址不要全部占滿，要留有一定的余量，便于系統(tǒng)擴展和工藝流程的改，但不宜保留太多，否則會增加系統(tǒng)成本；</p><p>　　（5） 充分考慮控制柜與控制柜之間、框架與框架之間、模塊與模塊之間的信號聯(lián)系，合理地安排I/O地址，減

23、少它們之間的內(nèi)部連線。</p><p>　　表2-2 注塑機控制I/O分配表</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設計</p><p>　　根據(jù)I/O分配表和控制要求，設計系統(tǒng)連接圖</p><p>　　圖2-1 注塑機控制系統(tǒng)接線圖</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設計</p><

24、;p>　　3.1 控制程序功能流程圖 </p><p>　　根據(jù)自動控制部分功能圖繪制注塑機的自動控制梯形圖</p><p>　　圖3-1 注塑機自動循環(huán)運行功能圖</p><p>　　根據(jù)手動控制部分功能圖繪制注塑機的手動控制梯形圖</p><p>　　圖3-2 注塑機手動控制功能圖</p><p>　　3.3

25、 注塑機控制系統(tǒng)PLC梯形圖</p><p>　　使用歐姆龍PLC編程軟件CX-Programmer，設計梯形圖。根據(jù)注塑機的控制流程圖、I/O配置圖及分配表得出該機的各個工作過程：在各輸入信號及各時間控制的先后作用下，按照各自工況運行的順序，各執(zhí)行機構(gòu)自動有序地依次工作。如按照該機的中間繼電器的控制線路來編制PLC控制梯 形圖，既繁瑣復雜，又給PLC的程序編制帶來一定的難度，所以對該機PLC控制系統(tǒng)選用SFC（

26、順序功能圖）的程序設計方法，可以很容易編制程序，達到合理安全的控制目的。</p><p><b>　　1、選擇PLC型號</b></p><p>　　圖3-3 PLC選擇CPM1A</p><p>　　2、編寫自動控制過程梯形圖</p><p>　　圖3-4 注塑機自動過程控制梯形圖</p><p&g

27、t;　　3、編寫手動控制梯形圖</p><p>　　圖3-4 注塑機自動過程控制梯形圖</p><p>　　第4章 課程設計心得</p><p>　　此外，在本論文的設計當中，還受到了多位老師的指導和幫助，他們無私奉獻，兢兢業(yè)業(yè)，教書育人的態(tài)度深深打動了我，在此我也向在本論文設計過程中曾給予我?guī)椭椭笇У睦蠋焸冋f聲謝謝。通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關PL

28、C控制方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p>　　課程設計是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識

29、。在這學期的課程設計中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，同時在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。相信通過這次課程設計能使我更好的了解PLC以及相關的知識，更好地發(fā)揮自己的潛能。</p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 齊占慶主編. 機床電氣控制技術［Ｍ］，機械工業(yè)出版社，1999<

30、;/p><p>　　[2] 廖常初.可編程序控制器應用技術[M].重慶大學出版社,1999</p><p>　　[3] 索軍才,閆繼宏.自動灌裝線控制系統(tǒng)改造[J].石油化工自動化, 2001</p><p>　　[4] 熊光楞.機電一體化系統(tǒng)[M].武漢:華中理工大學出版社,1996</p><p>　　[5] 田瑞庭.可編程控制器及其應用技術