基于PLC的注塑机控制系统设计

武汉工程大学毕业设计（论文）论文题目基于PLC的注塑机控制系统设计学号学生姓名专业班级11自动化02指导教师文小玲总评成绩2015年5月15日武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)I摘要注塑机控制系统是注塑机整机的一个重要组成部分，其性能优劣对整机至关重要。本论文首先确定了注塑机控制系统的设计方案及思路，经过与单片机控制、微机控制、继电接触器控制等控制系统相比较，决定采用PLC来实现对注塑机的控制。确定了PLC输入和输出接口的属性，将注塑机的所有检测开关、限位开关、手动操作开关和主令开关等进行确切的分类和编号，从而确定了I/O口的数量。根据输入输出的数量、类型确定PLC的型号为FX2N-MR，完成了注塑机主电路和控制电路等硬件电路的设计。软件设计方面，根据注塑机各个动作制出注塑机的工艺流程图，根据此工艺流程图，设计出注塑机的动作流程图；根据动作流程图，写出注塑机的状态转移图，并依据状态转移图写出步进梯形图。关键词：注塑机;可编程控制器;控制系统;状态转移图;步进梯形图武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)IIAbstractThecontrolsystemofinjectionmoldingmachineisanimportantpartofthewholemachine,theprosandconsoftheperformanceofthemachineisessential.Inthisthesis,Ideterminethedesignandideasofthecontrolsystemoftheinjectionmoldingmachinefirstly.Accordingtothecomparisonwiththesingle-chipcontrol,thecomputercontrolandtherelaycontractorcontrol,PLCischosentocontroltheactionoftheinjectionmoldingmachine.WhenthepropertiesofthePLCinputandoutputinterfaceisdetermined,Iclassifyandnumberthedetectionswitch,limitswitch,manuallyoperatedswitchandmasterswitchoftheinjectionmoldingmachineinordertodeterminethenumberofI/Oput.Basedonthenumberandtypesofinputandoutput,wecoulddeterminethemodelofthePLCistheFX2N-MR.Thenthedesignofthemaincircuitandthecontrolcircuitiscompleted.Accordingtoeachactionoftheinjectionmoldingmachine,theprocessflowdiagramisworkedout.Thentheactionflowdiagramoftheinjectionmoldingmachineiscompletedaccordingtotheprocessflowdiagram.Atlast,wecouldworkoutthestatetransitiondiagramaccordingtotheactionflowdiagram,andwritedownthestepladderinaccordancewiththestatetransitiondiagram.Keywords:Injectionmoldingmachine,Programmablelogiccontroller,Controlsystem,Statetransitiondiagram,stepladder武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)1目录摘要.............................................................................................................IAbstract.....................................................................................................II1．绪论1.1课题研究的意义............................................................................................21.2课题的主要内容............................................................................................32．注塑机控制系统的工艺过程2.1注塑机的结构..................................................................................................42.2系统工艺各流程的要求..................................................................................52.3系统工艺总流程图.........................................................................................73．注塑机控制系统的总体设计3.1系统总体设计................................................................................................83.2系统硬件设计..............................................................................................103.3系统软件设计..............................................................................................244.课题总结..............................................................................................34致谢...........................................................................................................35参考文献..................................................................................................346武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)21绪论1.1课题研究的意义注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品的特点，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的20%~30%，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。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。早期的注塑机由于当时的条件或成本限制多用继电器电路控制，其故障率高、维修周期短、设备工作效率低。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。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。目前，国外注塑机控制系统系透过多个微处理器分工，融合先进的硬件及软件技术而成。控制系统的设计，特别注重机器与操作者的沟通，使操作者更容易掌握及发挥机器的各项功能。多种语言显示功能，突破了语言障碍。此外，还配置了许多高级的控制功能。例如，塑料注射模腔过程专家系统、智能识别模腔塑料注射保压点切换、自动设定注射压力参数和注射速度参数、智能调校锁模参数等。与发达国家相比，中国的精密注塑机控制系统开发研究显得微乎其微。在技术研究上投入的人力、物力较小，而这方面的技术研究涉及面广，牵涉机械设计、液压传动系武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)3统、计算机控制技术水平以及化工高分子塑料等学科的综合性研究。中国塑料机械行业在应用高新技术、提高技术水平以及在推广应用机电一体化等方面，虽然已经取得了较大进展，并有部分企业已经开始采用微电脑控制，并且能够应用闭环控制技术，但西方发达国家应用这种技术已相当普遍，而且能够采用开环与闭环并用的控制技术，并将一些高性能注塑机控制系统取代传统的旧式继电器控制，因而大大提高了产品的精度、质量、稳定性和可靠性。注塑机发展的重要特点是向精密化、低噪音、高效率、节能和高度自动化方向发展，在控制系统设计方面，采用全闭环伺服电机为驱动的伺服液压执行阀，配合压力传感器和激光测量尺，做到压力和速度全闭环。这就要求注塑机控制系统有较高的品质指标。随着工业控制技术的飞速发展和产品档次的提高，现今注塑机多采用PLC（或专用控制器）加人机界面的控制系统，生产自动化程度大为提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争力。PLC应用于注塑机控制系统中的意义在于：（1）提高产品质量。（2）减轻工人劳动强度，适当降低操作技术水平。（3）提高劳动生产率，减少在制品数量，加速资金周转。（4）缩减生产面积，节约能源消耗，降低产品成本。本课题致力于设计一套实用的PLC注塑机控制系统，结合交流调功温度控制技术，并通过触摸屏的显示画面来监控生产过程中各种情况。1.2课题的主要内容注塑机是一种能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品的塑料生产设备，它是将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品，从而得到所需的成品。本课题的主要内容是利用PLC完成注塑机控制系统的设计，对注塑机的时序动作、注射压力以及料筒温度进行准确控制,包括从进料到成品形成的整个过程。涉及注塑机的时序控制流程的分析，注塑机料筒的温度控制系统的设计。具体包括：控制系统总体设武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)4计、设备选型、电气接线原理图的设计，PLC输入输出接线图、输入/输出（I/O）分配表的设计，PLC控制系统顺序功能图和梯形图的设计等。武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)52注塑机的结构及工艺过程2.1注塑机的结构注塑机的结构如图3-1所示，主要由注射部分、合模部分