注塑機(jī)課程設(shè)計(jì)--注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程名稱 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課題名稱 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級 自動(dòng)化1002班 </p><p>　　姓 名 </p>&

2、lt;p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2013 年6 月30 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程名稱 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) </p>

3、<p>　　課題名稱 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級 自動(dòng)化1002班 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師

4、 </p><p>　　審 批 </p><p>　　任務(wù)書下達(dá)日期2013年 6月 24日</p><p>　　課程設(shè)計(jì)完成日期2013 年6月 30 日</p><p>　　課題: 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　一.注塑機(jī)概況及控

5、制要求</p><p>　　圖1 注塑機(jī)工作流程圖</p><p>　　 注塑機(jī)用于熱塑性塑料的面型加工，注塑機(jī)籍助8個(gè)電磁閥YV1～YV8完成閉模、射臺前進(jìn)、注射、保壓、預(yù)塑、射臺后退、開模、頂針前進(jìn)、頂針后退、復(fù)位等工序，其中注射和保壓工序需要延時(shí)一定的時(shí)間。圖1是注塑機(jī)工作流程圖，由圖1可知，電磁閥YV1～YV8在各工序的動(dòng)作順序是在閉模工序，YV1、YV3動(dòng)作；在射臺向前工序，

6、YV8動(dòng)作，在其余工序，電磁閥的動(dòng)作順序以此類。</p><p><b>　　 二.設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　 1. 設(shè)計(jì)和繪制電氣控制原理圖或PC I/O接線圖、功能表圖和梯形圖，編寫指令程序清單。</p><p>　　 2. 選擇電氣元件，編制電氣元件明細(xì)表。</p><p>　　 2.選

7、擇電氣元件，編制電氣元件明細(xì)表。</p><p>　　 3.設(shè)計(jì)操作面板電器元件布置圖。</p><p><b>　　4.上機(jī)調(diào)試程序。</b></p><p>　　5.編寫設(shè)計(jì)說明書。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 總體方案設(shè)

8、計(jì)1</p><p><b>　　概述1</b></p><p>　　1.1 控制系統(tǒng)的功能1</p><p>　　1.2 控制要求2</p><p>　　1.3 控制方案3</p><p>　　第2章 硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 I/O接

9、線圖5</p><p>　　2.2 相關(guān)元器件的選型6</p><p>　　2.3 輸入和輸出點(diǎn)分配表7</p><p>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)順序功能圖8</p><p>　　3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)梯形圖9</p><p>　　第4章 系統(tǒng)調(diào)

10、試14</p><p>　　4.1硬件調(diào)試14</p><p>　　4.2軟件調(diào)試14</p><p>　　4.3系統(tǒng)調(diào)試14</p><p><b>　　小 結(jié)19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p&g

11、t;<b>　　附 錄21</b></p><p><b>　　梯形圖21</b></p><p>　　第1章 總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到所有的控制領(lǐng)域。現(xiàn)代

12、社會要求制造業(yè)對市場需求迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一需求，生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)必須具有極高的靈活性和可靠性，可編程控制器就順應(yīng)而生。</p><p>　　利用PLC可編程控制器，西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器進(jìn)行注射機(jī)工作過程的PLC控制的編程。</p><p>　　1.1 控制系統(tǒng)的功能</p><p&

13、gt;　　塑料注射成型技術(shù)是根據(jù)壓鑄原理從十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初發(fā)展起來的,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。該法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料（約占塑料總量的1/3）。一般注塑機(jī)包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。本控制系統(tǒng)用西門子STEP7-MICRO/WIN軟件編制PLC控制程序，并將程序?qū)懭氲絇LC，通過PLC控制實(shí)現(xiàn)注射機(jī)工作過程的電氣自動(dòng)控制，完成生產(chǎn)過程。</p><p>

14、　　注射機(jī)具有能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品，被廣泛應(yīng)用于國防、機(jī)電、汽車、交通運(yùn)輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)領(lǐng)域。注射成型工藝對各種塑料的加工具有良好的適應(yīng)性，生產(chǎn)能力較高，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。</p><p>　　注射成型是一個(gè)循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料→熔融塑化→施壓注射→充模冷卻→啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。</p>

15、;<p>　　注射機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。</p><p><b>　　1.2 控制要求</b></p><p>　　注射機(jī)電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求注射機(jī)既可手動(dòng)操作，也可以半自動(dòng)（單周期）操作，注射成型

16、的基本要求是塑化、注射和成型。</p><p>　　手動(dòng)操作是在一個(gè)生產(chǎn)周期中，每一個(gè)動(dòng)作都是由操作者撥動(dòng)操作開關(guān)而實(shí)現(xiàn)的。一般在試機(jī)調(diào)模時(shí)才選用。半自動(dòng)操作時(shí)機(jī)器可以自動(dòng)完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作，但每一個(gè)生產(chǎn)周期完畢后操作者必須拉開安全門，取下工件，再關(guān)上安全門，機(jī)器方可以繼續(xù)下一個(gè)周期的生產(chǎn)。全自動(dòng)操作時(shí)注塑機(jī)在完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作后，可自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期。在正常的連續(xù)工作過程中無須停機(jī)進(jìn)行控制和調(diào)整。&

17、lt;/p><p>　　實(shí)際上，在全自動(dòng)操作中通常也是需要中途臨時(shí)停機(jī)的，如給機(jī)器模具噴射脫模劑等。正常生產(chǎn)時(shí)，一般選用半自動(dòng)。操作開始時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要選擇操作方式手動(dòng)，并相應(yīng)撥動(dòng)手動(dòng)開關(guān)。</p><p>　　當(dāng)一個(gè)周期中各個(gè)動(dòng)作未調(diào)整妥當(dāng)之前，應(yīng)先選擇手動(dòng)操作，確認(rèn)每個(gè)動(dòng)作正常之后，再選擇半自動(dòng)或全自動(dòng)操作。半自動(dòng)及全自動(dòng)的工作程序已由線路本身確定好，操作人員只需在電柜面上更改速度和壓力

18、的大小、時(shí)間的長短、頂針的次數(shù)等等，不會因操作者調(diào)錯(cuò)鍵鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。</p><p>　　關(guān)閉安全門，各行程開關(guān)均給出信號，閉模動(dòng)作立即開始。首先是動(dòng)模板以慢速啟動(dòng)，前進(jìn)一小短距離以后，原來壓住慢速開關(guān)的控制桿壓塊脫離，活動(dòng)板轉(zhuǎn)以快速向前推進(jìn)。在前進(jìn)至靠近閉模終點(diǎn)時(shí)，控制桿的另一端壓桿又壓上慢速開關(guān)，此時(shí)活動(dòng)板又轉(zhuǎn)以慢速且以低壓前進(jìn)。在低壓閉模過程中，如果模具之間沒有任何障礙，則可以順利合攏至壓上高壓開

19、關(guān)，轉(zhuǎn)高壓是為了伸直機(jī)鉸從而完成閉模動(dòng)作。這段距離極短，一般只有0.3~1.0mm，剛轉(zhuǎn)高壓旋即就觸及閉模終止限位開關(guān)，這時(shí)動(dòng)作停止，閉模過程結(jié)束。</p><p>　　根據(jù)預(yù)塑加料前后射臺是否離開模具，注塑機(jī)一般設(shè)有三種選擇。</p><p>　?。?）前加料：射臺頂著模具進(jìn)行預(yù)塑加料，預(yù)塑完畢，注座后退，射臺離開模具。選擇這種方式的目的是：預(yù)塑時(shí)利用模具注射孔抵助射臺，避免熔料在背壓較

20、高時(shí)從射臺流出，預(yù)塑后可以避免射臺和模具長時(shí)間接觸而產(chǎn)生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相對穩(wěn)定。</p><p>　?。?）后加料：注射完成后，注座后退，射臺離開模具然后預(yù)塑，預(yù)塑完再注座前進(jìn)。該動(dòng)作適用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于射臺與模具接觸時(shí)間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在射臺孔內(nèi)的凝固。</p><p>　　（1）固定加料：預(yù)塑前和預(yù)塑后射臺都始終貼進(jìn)模具，注座也不移動(dòng)。&

21、lt;/p><p>　　注射結(jié)束、冷卻計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)完畢后，預(yù)塑動(dòng)作開始。螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料熔融并擠送到螺桿頭前面。由于螺桿前端的止退環(huán)所起的單向閥的作用，熔融塑料積存在機(jī)筒的前端，將螺桿向后迫退。當(dāng)螺桿退到預(yù)定的位置時(shí)（此位置由行程開關(guān)確定，控制螺桿后退的距離，實(shí)現(xiàn)定量加料），預(yù)塑停止，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)。緊接著是倒縮動(dòng)作，倒縮即螺桿作微量的軸向后退，此動(dòng)作可使聚集在射臺處的熔料的壓力得以解除，克服由于機(jī)筒內(nèi)外壓力的不平衡而引起

22、的“留涎”現(xiàn)象。若不需要倒縮，則應(yīng)把倒縮停止開關(guān)調(diào)到適當(dāng)位置，讓預(yù)塑停止開關(guān)被壓上的同一時(shí)刻，倒縮停止開關(guān)也被壓上。當(dāng)螺桿作倒縮動(dòng)作后退到壓上停止開關(guān)時(shí)，倒縮停止。接著注座開始后退。當(dāng)注座后退至壓上停止開關(guān)時(shí)，注座停止后退。若采用固定加料方式，則應(yīng)注意調(diào)整好行程開關(guān)的位置。</p><p>　　當(dāng)熔融塑料注射入模腔內(nèi)及至冷卻完成后，隨著便是開模動(dòng)作，頂針頂出工件，頂出動(dòng)作是由開模停止限位開關(guān)來啟動(dòng)的。操作者可通過

23、調(diào)節(jié)控制柜上的頂出時(shí)間按鈕來達(dá)到。頂出的速度和壓力亦可通過控制柜面上的開關(guān)來控制，頂針運(yùn)動(dòng)的前后距離由行程開關(guān)確定。取出工件，頂針后退暫停繼加工或續(xù)循環(huán)加工。</p><p><b>　　1.3 控制方案</b></p><p>　　工作方式：單周期、手動(dòng)控制 </p><p>　　輸入設(shè)備：按鈕、開關(guān) </p><p&g

24、t;<b>　　輸出設(shè)備：指示燈</b></p><p><b>　　控制過程動(dòng)作程序：</b></p><p><b>　　1、射臺回到原點(diǎn)；</b></p><p>　　2、在安全限位SQ1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB，開始閉模；</p><p>　　3、達(dá)到閉模限位開關(guān)SQ2時(shí)，

25、閉模停止，射臺開始前進(jìn)；</p><p>　　4、達(dá)到射臺終止限位開關(guān)SQ3時(shí)，射臺停止前進(jìn)，開始注入塑料；</p><p>　　5、計(jì)時(shí)器T1計(jì)5S后，注射完成，保壓；</p><p>　　6、保壓T2計(jì)6S，預(yù)塑；</p><p>　　7、繼續(xù)加料，達(dá)到限位開關(guān)SQ4時(shí)，預(yù)塑結(jié)束，射臺后退；</p><p>　　8

26、、達(dá)到射臺后退終止限位開關(guān)SQ5時(shí)，射臺停止后退，開模；</p><p>　　9、達(dá)到開模終止限位開關(guān)SQ6時(shí)，開模完成，頂針開始前進(jìn)，頂出工件；</p><p>　　10、達(dá)到頂針前進(jìn)終止限位開關(guān)SQ7時(shí)，頂針停止前進(jìn)，取出工件，頂針后退；</p><p>　　11、達(dá)到頂針后退終止限位開關(guān)SQ8時(shí)，根據(jù)工作方式單周期或停止加工；</p><p

27、>　　注：本控制系統(tǒng)在加工開始前，可選擇工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，接通I1.1實(shí)現(xiàn)單周期加工。</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 I/O接線圖</p><p>　　2.2 相關(guān)元器件的選型</p><p>　　表1 元器件明細(xì)表</p><p>　　2.

28、3 輸入和輸出點(diǎn)分配表</p><p>　　表2-2 輸入和輸出點(diǎn)分配表</p><p><b>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)順序功能圖</p><p>　　3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)梯形圖</p><p>　　手動(dòng)操作是在一個(gè)生產(chǎn)周期中，每一個(gè)動(dòng)作都是由操作者撥

29、動(dòng)操作開關(guān)而實(shí)現(xiàn)的。手動(dòng)操作時(shí)用I1.3-I2.3對應(yīng)的7個(gè)按鈕控制模具的閉模和開模，射臺的前進(jìn)與后退，注塑機(jī)的注射，頂針的前進(jìn)和后退。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的互鎖。如模具的閉模和開模之間、射臺前進(jìn)與后退之間、頂針的前進(jìn)和后退之間的互鎖，這是為了防止功能相反的兩個(gè)輸出繼電器同時(shí)為ON。各限位開關(guān)I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7和I1.0的常閉觸點(diǎn)分別與控制注塑機(jī)運(yùn)動(dòng)的電磁閥

30、線圈Q0.0-Q0.7串聯(lián)，以防止因注塑機(jī)某部分的運(yùn)動(dòng)超限出現(xiàn)事故。一般在試機(jī)調(diào)模時(shí)才選用。</p><p><b>　　第4章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1硬件調(diào)試</b></p><p>　　斷電時(shí)檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點(diǎn)是否接好接牢。</p><p&

31、gt;　　接通電源，檢查西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好。將通訊電纜（SC-09）的9心型插頭插入微機(jī)的串行口插座，再將通訊電纜的圓形插頭插入編程插座。</p><p><b>　　4.2軟件調(diào)試</b></p><p>　　按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)換成指令表，并進(jìn)行語法的檢查，正確后設(shè)置正確的通信口，將編輯好的程序傳入P

32、LC運(yùn)行，使用編輯器聯(lián)機(jī)調(diào)試操作，檢查各點(diǎn)工作狀態(tài)，并配合觀察PLC各點(diǎn)輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設(shè)備工作是否符合程序功能要求。配合著上位機(jī)軟件動(dòng)畫效果來觀察硬件的連接。</p><p><b>　　4.3系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開西門子STEP7-MICRO/WIN</p><p>　　

33、可編程控制器的“RUN”開關(guān)進(jìn)行調(diào)試；觀察運(yùn)行的情況，看是否是隨時(shí)按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運(yùn)行，或者等待100個(gè)脈沖后，系統(tǒng)是否停止運(yùn)行。根據(jù)以上的調(diào)試情況，本程序的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合要求。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)從布置任務(wù)到完成設(shè)計(jì)花費(fèi)了兩周的時(shí)間，兩周的課程設(shè)計(jì)令我受益匪淺。</p><

34、;p>　　設(shè)計(jì)的程序能順利完成從閉模、射臺前進(jìn)、注射、保壓、預(yù)塑、射臺后退、開模、頂針前進(jìn)、頂針后退、復(fù)位等工序，其中注射設(shè)置十秒，保壓設(shè)置20秒，利用兩個(gè)接通延時(shí)定時(shí)器，由8個(gè)電磁閥YV1~YV8控制八個(gè)工序的順利完成。能準(zhǔn)確的完成要求完成的任務(wù)，安全事項(xiàng)也在程序設(shè)計(jì)中得到充分的考慮。按下啟動(dòng)按鈕，注塑機(jī)能完成設(shè)定的工序。</p><p><b>　　致謝</b></p>

35、<p>　　通過為期二周的電氣技術(shù)課程設(shè)計(jì)令我受益匪淺，很多平時(shí)模棱兩可的知識點(diǎn)都認(rèn)真復(fù)習(xí)并實(shí)踐了，我更加充分的理解了課本上的知識，把平時(shí)忽略的、遺忘的又一次融合到設(shè)計(jì)中去檢驗(yàn)并加以擴(kuò)展，讓我對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。同時(shí)在這設(shè)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，看到了自己的理論聯(lián)系實(shí)際的能力比較缺乏，對書本上的東西掌握的不牢固。</p><p>　　

36、通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)PLC控制方面的知識，在設(shè)計(jì)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(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)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(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。在這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)中，不僅培養(yǎng)

37、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)會了很多學(xué)習(xí)的方法。相信通過這次課程設(shè)計(jì)能使我更好的了解PLC以及相關(guān)的知識，更好地發(fā)揮自己的潛能。在這里感謝譚梅老師的細(xì)心教導(dǎo)和耐心幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用[M].重慶：重慶大學(xué)

38、出版社</p><p>　　[2]萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社</p><p>　　[3]劉祖潤.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[4]謝桂林.電力拖動(dòng)與控制. 北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　[5]工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊. 北京：水利電力出版社&