基于plc注塑机控制系统设计2

PLC课程设计题目：注塑机控制系统设计专业班级：38学号：B12043822学生姓名：付雷彬指导教师：何大庆摘要采用继电器和开关阀的注塑机控制系统的接线复杂、控制精度低、维修不便且缺乏柔性,基于PLC技术的控制方式可大大提高整机的综合性能。本文选用SIMATICS7-200小型PLC系统对注塑机的控制单元进行了通用化设计：包括系统的硬件接线和I/O分配;采用STEP7-Micro/WIN32软件平台进行编程,方式灵活、界面友好且调试方便。关键词：控制系统；可编程控制器；塑料注塑成型机；起保停电路AbstractControlsystemtothePlasticinjectionmoldingmachineformedbyelectricrelaysandswitchingvalveshasmanyshortcomings,suchascomplexitywiring,lowcontrolaccuracy,inconveniencemaintenanceandlackofflexibility.UsingPLCtechnologycangreatlyenhancethemachine’soverallperformance.Inthispaper,SIMATICS7-200miniPLCsystemwasusedtodesignthePlasticinjectionmoldingmachine’scontrolunit:includingthehardwarewiringandtheI/Oallocation.TheSTEP7-Micro/WIN32softwareisusedasprogrammingplatform;itisveryflexible,user-friendlyandconvenientdebugging.Keywords:Controlsystem;programmablelogiccontroller;plasticinjectionmoldingmachine;protectandstopcircuit目录引言..............................................................................................................................................................1第一章注塑机控制系统的分析1.1注塑机控制系统原理......................................................................................错误!未定义书签。第二章注塑机控制系统的硬件设计2.1确定I/O点及选择PLC..................................................................................................................32.1.1可编程控制器控制系统I/O地址分配......................................................................................32.2注塑机控制系统的接线图.............................................................................................................42.2.1注塑机控制系统的整体接线示意图.........................................................................................42.3注塑机控制系统的抗干扰措施.....................................................................................................6第三章控制系统的软件设计3.1注塑机的控制要求及控制方案......................................................................................................83.2系统的程序设计.............................................................................................................................93.2.1注塑机的温度控制.....................................................................................................................93.3STEP7—Micro/WINV4.0编程软件..............................................................................................93.3.1PLC注塑机控制系统的程序创建......................................................................................93.4控制程序的调试...........................................................................................................................103.4.1调试条件.............................................................................................................................103.4.2调试步骤.............................................................................................................................11课程设计总结.......................................................................................................................................10参考文献.................................................................................................................................................151引言塑料注射成型机（简称注塑机）是一集机、电、液于一体的典型系统。由于注塑加工能够一次成型形状复杂的塑料制品，同时可供加工的塑料种类也非常多，具有效率高、后加工量少、适应性强等诸多优点，因而自问世以来，发展非常迅速。目前，注塑加工已成为塑料加工最为主要的加工方法[1]。PLC是上世纪60年代末发明的工业控制器件，诞生之初主要被用于生产线及大型机械的控制。随着计算机技术的飞速发展，PLC的软、硬件技术也取得巨大进步，以PLC为核心的控制系统的成本迅速下降，极大地拓展了其工业应用的范围。传统中、小型注塑机的电气控制系统大多采用继电器和开关阀控制。这种控制方法接线复杂、自动化程度低，故障率高且不方便维修，尤其是缺乏柔性。即当系统的生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制柜则必须要进行改变，系统的灵活性差。SIMATICS7-200作为一种通用型的小型PLC系统，它具有运算速度快、存储器容量大、功能强、可靠性高等优点，被广泛运用于各种有自动化控制要求的场合。将其用于注塑机液压系统的自动控制实现或改造，失为一种既经济又切合实际的解决方案。2第一章注塑机控制系统的分析1.1注塑机控制系统原理注塑机是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态的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。跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行，这是正向跳转；或程序返回上面某个状态再开始往下继续执行，这是逆向跳转，也就是本次工程用到的循环。注塑机控制系统的原理框图如图1所示。图1注塑机控制系统原理框图开关信号输入热电偶模拟信号输入接触器油泵控制信号中间继电器液压系统控制信号可编程控制器S—72003第二章注塑机控制系统的硬件设计2.1确定I/O点及选择PLC2.1.1可编程控制器控制系统I/O地址分配根据塑料注塑成型生产工艺控制要求，其输入设备有8个行程开关、1个压力继电器；其执行器件共有YV1~YV8八个电磁阀。因此塑料注塑成型机的电气控制系统采用PLC控制需要有9个输入点，8个输出点，在设计过程中我们选用西门子S7-200系列PLC，基本单元选用CPU221模块，其输入14点，输出10点，能满足控制要求。具体的I/O地址分配见表1，PLC控制系统的I/O接线图。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。S-7200的控制开关的触点表如表1所示。表1I/O地址输入分配表输入输出其他I0.0启动按钮Q0.0电磁阀YV1T37延时10sI0.1原点SQ1Q0.1电磁阀YV2T38延时5sI0.2限位开关SQ2Q0.2电磁阀YV3I0.3限位开关Q0.3电磁阀4SQ3YV4I0.4加料限位开关SQ4Q0.4电磁阀YV5I0.5限位开关SQ5Q0.5电磁阀YV6I0.6限位开关SQ6Q0.6电磁阀YV7I0.7顶端终止限位SQ7Q0.7电磁阀YV8I1.0顶端后退限位SQ82.2注塑机控制系统的接线图2.2.1注塑机控制系统的整体接线示意图在系统软件设计过程中，首先根据系统控制要求和工艺流程设计出系统顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图，接线示意图如图3所示。5图3注塑机控制系统的整体接线示意图2.2.2注塑机控制系统的主电路图电动机启动一般为直接启动或减压启动，对小容量电动机可直接启动，但对于注塑机中应用的容量较大的电动机来说，由于启动电流大，会引起较大的电网压降，所以本论文采用减压启动的方法，以限制启动电流。减压启动的方法有很多，如定子绕组串电阻启动、自耦变压器减压启动、星-三角减压启动、延边三角形启动等。本论文采用星-三角减压启动方式。启动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的1/1.732，从而减小了启动电流。待启动后按预先整定的时间把电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。注塑机的主电路如图4所示。6图4主