注塑機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 注塑機(jī)控制工藝流程分析1</p><p>　　1.1 注塑機(jī)控制過(guò)程描述1</p><p>　　1.2 注塑機(jī)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)4</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)PLC梯形圖6</p><

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

4、劣對(duì)整機(jī)有著至關(guān)重要的影響，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)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(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能，真正成為一種計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置。PLC的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，所以在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，PLC在其自動(dòng)化設(shè)備中的比例占首位。近年來(lái)，我國(guó)的PLC技術(shù)也從初期的引進(jìn)、消化走向吸收和推廣應(yīng)用階段，并且在許多工業(yè)領(lǐng)域取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><

5、p>　　在以往國(guó)內(nèi)的注塑機(jī)控制系統(tǒng)中，主要存在三種控制類(lèi)型：繼電器控制,單片機(jī)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(jī)，具有抗干擾能力強(qiáng)，工作可行性高，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)，可在惡劣環(huán)境下正常工作，并可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。此外，PLC系統(tǒng)還可大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，加快工作進(jìn)度。在本次設(shè)計(jì)中我們采用了可編程控制系統(tǒng)。

6、</p><p>　　注塑機(jī)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(jī)的控制系統(tǒng)是保證注塑機(jī)按工藝過(guò)程規(guī)定的要求（壓力、速度、溫度、時(shí)間等）和動(dòng)作程序，準(zhǔn)確有效地工作的控制系統(tǒng)。目前注塑機(jī)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(guò)程的自動(dòng)化和省力。</p><p>　　但所采用的技術(shù)手段，都離不開(kāi)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的自控技術(shù)。因此，注塑機(jī)的控

7、制成為目前注塑機(jī)發(fā)展中一個(gè)很重要的內(nèi)容，主要包括動(dòng)作程序控制（如開(kāi)閉模、注射、保壓等）和過(guò)程程序控制（例如，注射過(guò)程的速度和壓力程序控制等）兩個(gè)方面。</p><p>　　1.2 注塑機(jī)控制工藝分析及流程圖</p><p>　　注塑機(jī)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品一般要經(jīng)過(guò)閉模、合閘、穩(wěn)壓、整進(jìn)、注射、保壓、預(yù)塑、解壓、開(kāi)閘、起模、頂出產(chǎn)品等工序。這些動(dòng)作的完成均由電磁閥控制液壓回路來(lái)完成。注塑機(jī)的工作方式

8、有手動(dòng)和自動(dòng)循環(huán)兩種形式。其自動(dòng)循環(huán)時(shí)的工藝流程如圖所示。從圖中可以看出，注塑機(jī)的控制過(guò)程是順序控制。它的工作是從閉模開(kāi)始一步一步有條不紊進(jìn)行的，每個(gè)工步執(zhí)行指令使電磁閥動(dòng)作，用行程開(kāi)關(guān)和工藝過(guò)程時(shí)間來(lái)判斷每一步是否完成，且只有當(dāng)前一個(gè)工步完成后才能進(jìn)入下一工步。也就是說(shuō)，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(dòng)工作方式之外，為了方便設(shè)備的調(diào)整及單件產(chǎn)品生產(chǎn)，注塑機(jī)還設(shè)有手動(dòng)工作方式。所謂手動(dòng)，是為注塑機(jī)

9、的每一個(gè)工步都設(shè)置一個(gè)按鈕，當(dāng)某個(gè)按鈕按下時(shí)，機(jī)器就執(zhí)行該按鈕對(duì)應(yīng)的工步動(dòng)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(kāi)啟（原位）與閉合</p><p>　　合模時(shí)：電磁鐵得電后，合模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具閉合。</

10、p><p>　　開(kāi)模時(shí)：電磁鐵失電后，開(kāi)模油缸油路接通，在油壓的推動(dòng)下模具打開(kāi)。</p><p>　　二、注射座的整進(jìn)與整退 </p><p>　　注射座整進(jìn)時(shí)：電磁鐵得電后，注射座在油壓的推動(dòng)下前進(jìn)到位，注射座射進(jìn)完成接近開(kāi)關(guān)工作。</p><p>　　注射座整退時(shí)：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(kāi)關(guān)工作三、注料桿的射進(jìn)

11、。</p><p>　　注塑電磁鐵得電后，注料桿在油壓的推動(dòng)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(shí)間（保壓），使模具內(nèi)的塑料不會(huì)回流。 </p><p>　　四、預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作</p><p>　　預(yù)塑電磁閥得電，預(yù)塑液壓馬達(dá)開(kāi)始工作，帶動(dòng)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(jì)量，當(dāng)后退到一定位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，

12、預(yù)塑完成。</p><p>　　五、頂杠的頂出與復(fù)位</p><p>　　頂出電磁閥得電后，頂杠在油壓的推動(dòng)下將模具內(nèi)的產(chǎn)品頂出。</p><p><b>　　六、保模時(shí)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(shí)間，讓其基本成型后才能打開(kāi)模具，這一段時(shí)間為保模時(shí)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(shí)間有所不同，這就要求保模時(shí)間長(zhǎng)短可以調(diào)整。</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 PLC選型的方法及原則</p><p>　　機(jī)型選擇的基本原則是在滿(mǎn)足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述：</p><p><

14、;b>　　一、結(jié)構(gòu)合理</b></p><p>　　對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)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(qiáng)弱適當(dāng)</b></p><p>　　對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用抵擋的PLC。</p>

15、<p>　　對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)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(yùn)算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔機(jī)的PLC。</p><p>　　對(duì)于控制比較復(fù)雜、控制要求比較高的工程項(xiàng)目，如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜程度的程度，選用中檔機(jī)或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)和整

16、個(gè)工廠的自動(dòng)化等。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對(duì)象分布在不同地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各個(gè)部分的具體要求來(lái)選擇PLC，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　三、機(jī)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(gè)殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價(jià)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(jiǎn)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(kuò)展，比整體式靈活。</p><p><b>　　四、是否在線編程</b></p><p>　　PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿(mǎn)足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。</p><p>　　五、PLC的環(huán)境適

18、應(yīng)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(shè)計(jì)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(shù)條件，用戶(hù)在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮，要根據(jù)具體的情況進(jìn)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(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶(hù)存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。容量的選擇除滿(mǎn)足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%～25%考慮裕量。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開(kāi)關(guān)量乘以8；對(duì)于有模擬量控制功能的PLC，所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。 </p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點(diǎn)數(shù)較多的PLC價(jià)格較高，若備用的I/

20、O的點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)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(hào)，根據(jù)PLC選型原則及方法，結(jié)合注塑機(jī)控制工藝流程并通過(guò)I/O點(diǎn)數(shù)預(yù)估，選用CPM1A-40CDR-A型號(hào)的PLC。</p><p>　　表2-1 歐姆龍CPU單元型號(hào)表</p>

21、<p>　　其中CPM1A表是CPU單元基本型號(hào)；40表示輸入輸出點(diǎn)數(shù)共40個(gè)，輸入24點(diǎn)，輸出16點(diǎn)；C表示主機(jī)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(shí)要注意以下問(wèn)題：</p><p>　?。?） 設(shè)備I/O地址盡可能連續(xù)；</p><p>

22、;　?。?） 相鄰設(shè)備I/O地址盡可能連續(xù)；</p><p>　?。?） 輸入/輸出I/O地址分開(kāi)；</p><p>　?。?） 每一框架I/O地址不要全部占滿(mǎn)，要留有一定的余量，便于系統(tǒng)擴(kuò)展和工藝流程的改，但不宜保留太多，否則會(huì)增加系統(tǒng)成本；</p><p>　?。?） 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(hào)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(jī)控制I/O分配表</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)I/O分配表和控制要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接圖</p><p>　　圖2-1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)接線圖</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)</p><

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

25、 注塑機(jī)控制系統(tǒng)PLC梯形圖</p><p>　　使用歐姆龍PLC編程軟件CX-Programmer，設(shè)計(jì)梯形圖。根據(jù)注塑機(jī)的控制流程圖、I/O配置圖及分配表得出該機(jī)的各個(gè)工作過(guò)程：在各輸入信號(hào)及各時(shí)間控制的先后作用下，按照各自工況運(yùn)行的順序，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有序地依次工作。如按照該機(jī)的中間繼電器的控制線路來(lái)編制PLC控制梯 形圖，既繁瑣復(fù)雜，又給PLC的程序編制帶來(lái)一定的難度，所以對(duì)該機(jī)PLC控制系統(tǒng)選用SFC（

26、順序功能圖）的程序設(shè)計(jì)方法，可以很容易編制程序，達(dá)到合理安全的控制目的。</p><p><b>　　1、選擇PLC型號(hào)</b></p><p>　　圖3-3 PLC選擇CPM1A</p><p>　　2、編寫(xiě)自動(dòng)控制過(guò)程梯形圖</p><p>　　圖3-4 注塑機(jī)自動(dòng)過(guò)程控制梯形圖</p><p&g

27、t;　　3、編寫(xiě)手動(dòng)控制梯形圖</p><p>　　圖3-4 注塑機(jī)自動(dòng)過(guò)程控制梯形圖</p><p>　　第4章 課程設(shè)計(jì)心得</p><p>　　此外，在本論文的設(shè)計(jì)當(dāng)中，還受到了多位老師的指導(dǎo)和幫助，他們無(wú)私奉獻(xiàn)，兢兢業(yè)業(yè)，教書(shū)育人的態(tài)度深深打動(dòng)了我，在此我也向在本論文設(shè)計(jì)過(guò)程中曾給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的老師們說(shuō)聲謝謝。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)PL

28、C控制方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)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(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，給我很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)以及專(zhuān)業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門(mén)講道課，一門(mén)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(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)

29、。在這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，同時(shí)在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。相信通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)能使我更好的了解PLC以及相關(guān)的知識(shí)，更好地發(fā)揮自己的潛能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 齊占慶主編. 機(jī)床電氣控制技術(shù)［Ｍ］，機(jī)械工業(yè)出版社，1999<

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