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1、机床电器与可编程控制技术 课程设计说明书设计题目：注塑机PLC程序 设 计 者：吕东洋 指导教师：吴志东齐齐哈尔大学机电工程学院机械电子工程专业 机电131班 2016年6月14日机床电器与可编程控制技术课程设计任务书适用专业：机械电子工程设计题目：注塑机PLC程序一、设计前提：掌握本课程所学知识二、设计内容：1.零件图2 张2.课程设计说明书 份三、课程设计工作计划第17周，周一、二：绘制零件图第17周，周三、四、五：撰写课程设计说明书草稿第18周，周一、二：修订并完善课程设计说明书第18周，周三、四：制定最终版本第18周，周五：进行课程设计总结四、相关教材与参考书目：1机床电器与可编程控制
2、技术李西兵、郭强主编，电子工业出版社；2PLC原理与应用李长久主编，机械工业出版社；3机床电气控制技术，齐占庆主编，机械工业出版社；4.电气控制与PLC原理与应用，常文平编著，西安电子科技大学出版社第 12 页摘 要注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参数与性能与塑料性质与注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善与发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发与应用创造条件。在大型注塑的技术发展方面，合模系统采用全液压式或液压-机械式，即曲轴连杆型式，两者在市场上均有竞争能力。但不论哪种形式的注，其发方向都必须向低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠与便于维修方向发
3、展。近年来，中小型注塑机的技术发展非常迅速，就工艺参数而言，塑化能力、注射压力等都有大提高。关键词：注塑机;液压;塑化AbstractInjection molding machine is the main equipment of the injection molding machine, the technical parameters and performance of the injection molding machine and plastic properties and injection molding process has a close relationship
4、. The further improvement and development of injection molding equipment will promote the progress of injection molding technology, and create conditions for the development and application of injection products. In the development of large-scale injection molding technology, the mold closing system
5、 adopts full hydraulic or hydraulic - mechanical type, that is, crankshaft connecting rod type, both in the market have competitive ability. But no matter what form of note, the direction of its development must be low energy consumption, low noise, easy to control the clamping force, stable operati
6、on, safe and reliable and easy to maintain the direction of development. In recent years, the development of small and medium-sized injection molding machine technology is very rapid, on the technical parameters, the plastic capacity, injection pressure and so on have greatly improved.Keyword：Inject
7、ion molding machine； Hydraulic；Plasticizing目 录摘 要IAbstractII第一章 设计要求、任务与原理1111第二章 硬件设计3 注塑机的机械结构332.3 硬件接线图62.4 控制电路7第三章 软件设计83.1 软件设计原理83.2 各功能梯形图10参考文献13附录A PLC控制系统程序梯形图14附录B PLC控制系统程序清单18第一章 设计要求、任务与原理1.1设计要求（1）控制注射机的启、闭模、射台前进、注射、保压延时、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退等过程控制。（2）自动循环工作方式；（3）有必要的连锁保护。设计任务（1）绘制机床工
8、作流程框图或顺序功能图；（2）绘制PLC的硬件接线图；（3）相关元器件的计算与选型，制定元器件明细表；（4）编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；（5）编写设计说明书。 塑料注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料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。 1）锁合模：模扳快速接近定模扳（包括慢-快-慢速），且确认无异物存在下，系统转为高压，将范本锁合（保持油缸内压力）。 2）射台前移到位：射台前
9、进到指定位置（喷嘴与 模具紧贴）。 3）塑料注塑：可设定螺杆以多段速度，压力与行程，将料筒前端的溶料注入模腔。 4）冷却与保压：按设定多种压力与时间段，保持料筒的压力，同时模腔冷却成型。 5）冷却与预塑：模腔内制品继续冷却，同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定位置，螺杆停止旋转，注射油缸按设定松退，预料结束。 6）射台后退：预塑结束后，射台后退到指定位置。 7）开模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速） 8）顶出：顶针顶出制品。 注射成型的基本要求是塑化、注射与成型。塑化是实现与保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力与
10、速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在2045MPa之间），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置与合模装置是注塑机的关键部件。第二章 硬件设计 注塑机的机械结构注塑机示意图如下：图2-1 注塑机的结构示意图元器件的选型与I/O口分配表输入设备用以产生输入控制信号（如按钮、指令开关、限位开关、接近开关、传感器等）。本系统中包括，按钮开关16个，接近开关9个。输出设备由PLC的输出信号驱动的执行元件，如继电器、接触器、电磁阀、指示灯等。该系统中有中间继电器22个，接触器1个，本系统中实际需要输入点25点，输出点23点，根据输入输出点数，以与考虑到
11、今后对系统的维护与扩充使用，要保留一定的裕量，因此我们选用的PLC型号为三菱公司的FX2N系列，其选择如下：型 号输 入点 数输 出点 数扩展模块可用点数继电器输出可控硅输出晶体管输出FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT882432FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX2N-32MT16162432FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT24244864FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT32324864FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT40404864图2-2 FX2N 系列基本单
12、元基本单元：FX2N-64MR（输入点32点，输出点32点）在确定了控制对象的控制任务与选择好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，便于系统扩展与工艺流程的改，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。 序号名称元件符号备注输入X0启动电机SB1启动按钮
13、X1关闭电机SB2停止按钮X2复位开关SB3X3手动模式SB4手动选择开关X4自动模式SB5自动选择开关X20半自动模式SB20半自动选择开关X5手动合模启动SB6X6快速移动模板SB7X7慢速合模SB10X10手动射台前进SB11X11手动注塑SB12X12手动倒缩SB13X13手动射台后移SB14X14手动开模SB15X15手动顶针前进SB16X16手动顶针复位SB17X22合膜快速接近开关SQ1接近开关X23合模慢速接近开关SQ2X24合模完成接近开关SQ3X25射台前进接近开关SQ4X26预塑完接近开关SQ5X27倒缩接近开关SQ6X30射台后退接近开关SQ7X31顶针前进接近开关SQ
14、8X32顶针后退接近开关SQ9输出Y0慢速合模阶段KA3，KA20中间继电器Y1快速合模阶段KA4，KA21中间继电器Y2慢速合模阶段KA5，KA22中间继电器Y3射台前进KA6，KA23中间继电器Y4注塑KA7，KA24中间继电器Y5预塑KA10，KA25中间继电器Y6倒缩KA11，KA26中间继电器Y7射台后退KA12，KA27中间继电器Y10开模KA13，KA30中间继电器Y11顶针前进KA14，KA31中间继电器Y12顶针后退KA15，KA32中间继电器Y15油泵KM102接触器图2-3 PLC I/O口分布2.3 硬件接线图 控制电路第三章 软件设计3.1 软件设计原理 设计流程图
15、我们设计的注塑机有三种工作方式，分别是自动，半自动，手动。分别由开关X4，X20，X3控制。 当按下X3是进入手动模式，X5按下时驱动合模，当X6接通时开始快速合模，X7被触发开始第三阶段的慢速合模。当合模到位X10接通时射台开始前进，当射台到位按下X11开始注塑，当注塑时间到，由T2保压延时，当时间到，开始预塑，当预塑完成按下X12，开始倒缩，当按下X13时，射台开始后退，后退完成按下X14，开始开模，开模完成按下X15，顶针前进推出成品，按下X16顶针，按下X17复位到最初回退这样就完成了一个工作循环。 在自动与半自动控制中个工作过程都相差不多，就是各按钮变成了限位开关，好连续动作这里就不
16、累述了。3.2 各功能梯形图见附录A PLC控制系统程序梯形图M1为活动步时，若按下X003按钮，则M100变为ON，而M1立即变为OFF，则系统为手动方式控制若按下X004按钮，则M101变为ON，而M1立即变为OFF，则系统为自动方式控制若按下X003按钮，则下降沿触发，则M100变为ON，而M1立即变为OFF，则系统为半自动方式控制若为手动方式控制，M100为活动步时，按下X005按钮，M3变为ON，此时线圈Y000得电，系统驱动合模M3为活动步时，按下X006按钮，M4变为ON，而M3立即变为OFF，此时线圈Y001得电，系统快速合模M4为活动步时，按下X007按钮，M5变为ON，而M
17、4立即变为OFF，此时线圈Y002得电，系统慢速合模M5为活动步时，按下X010按钮，M6变为ON，而M5立即变为OFF，此时线圈Y003得电，系统射台前进M6为活动步时，按下X011按钮，M7变为ON，而M6立即变为OFF，此时线圈Y004得电，定时器T1启动，系统开始注塑并延时5sM7为活动步时，当T1定时器工作5s后，T1接通，M10变为ON，M7为OFF，此时计时器T2启功，系统保压延时5sM10为活动步时，当T2定时器工作5s后，T2接通，M11变为ON，而M10立即变为OFF，此时线圈Y005得电，系统开始注塑M11为活动步时，按下X012按钮，M12变为ON，而M11立即变为OF
18、F，此时线圈Y006得电，系统开始倒缩M12为活动步时，按下X013按钮，M13变为ON，而M12立即变为OFF，此时线圈Y007得电，系统射台后退M13为活动步时，按下X014按钮，M14变为ON，而M13立即变为OFF，此时线圈Y010得电，系统开模M14为活动步时，按下X015按钮，M15变为ON，而M14立即变为OFF，此时线圈Y011得电，系统顶出成品M15为活动步时，按下X016按钮，M16变为ON，而M15立即变为OFF，此时线圈Y012得电，系统顶针后退M16为活动步时，若按下X017按钮，则M16变为OFF，系统回到最开始，若不按下，则等待。半自动与自动与手动类似，只是按钮全
19、是限位开关。不再赘述总结注塑机是一典型的顺序动作装置，由PLC对其实现控制是比较合适的。注塑机用于热塑料的成形加工，注塑机借助8个电磁阀YV1YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退与复位等工序，其中注射与保压工序需要延时一定的时间，如要求。此设计每个工序并不是对应一个输出，在设计过程中很有可能会出现输出并联的错误，所以在设计中有用到几个辅助继电器，来帮助实现此功能；而且在此次设计中有延时的工序，所以要用到时间继电器来实现；根据注塑机的功能可以看出，注塑机运行中的各部分工序需要按顺序来实行，不可以“越级”，也就是说在设计程序时应特别注意各工序之间的制约性，
20、即程序中各条指令之间的限制设置；在此设计要求中还包括了可循环，即注塑机可随时开始工作，此功能由指示灯来表明，所以停止按钮与有关的指示灯之间关系也要注意。本次设计目的为：用PLC实现对注塑机的控制，完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退与复位等工序。并按要求实现所有功能。本次设计结果，符合设计目的与设计要求，实现了闭模时电磁阀YV1、YV3得电，射台前进时电磁阀YV8得电，注射时电磁阀YV7得电、保压时电磁阀YV7、YV8得电，预塑时电磁阀YV1、YV7得电，射台后退时电磁阀YV6得电，开模时电磁阀YV2、YV4得电、顶针前进时电磁阀YV3、顶针后退时电磁阀YV
21、4、YV5得电与复位等工序，并且设计了此程序的梯形图，电气接口电路等，可以说设计基本完整。参考文献1 张利平.液压传动与控制M.西安：西北工业大学出版社,3 曹菁等.基于PLC与触摸屏的注塑机控制系统研究J.测试与控制,2007.11,20（6）:1841907 陈山林.基于PLC特殊功能模块的温度控制系统J.仪器仪表学报，2004.8：9039058 A. Mader, Ed Brinksma. Design of a PLC control program for a batch plant VHS case study 1J. European Journal of Control.-2
22、001.7(4)9 时永刚等.软PLC在全电动注塑机控制系统设计中的应用J.测控自动化,2006,22（10）:182210 陈雅等.注胚机自动控制系统的设计J.广东自动化与信息工程,2004,（3）:25271415 倪卫涛.基于PLC控制的注塑机自动调模的实现J.机电工程,2006,23 (10):556216 张松华等.基于PLC的注塑机控制系统的设计J.仪器仪表用户,2004,（6）:1516.17 Hiro Yamasaki. The future of sensor interface electronicsJ.Sensors and actuators A，1996，56：129
23、133附录A PLC控制系统程序梯形图附录B PLC控制系统程序清单0 LD M8002 1 OR X00002 0R X0173 ORB 4 SET M05 LD M07 AND X001 8 SET M19 RST M010 RST T111 RST T212 RST T3 13 RST T415 LD M116 ANI X00117 MPS 18 AND X00319 SET M10020 RST M121 MRD 22 LD X00423 ORP X02024 ANB 25 SET M10126 RST M127 MRP 28 AND X02129 SET M10330 RET M13
24、1 MPP 332 SET M10233 LD M10034 MPS 35 AND X3336 OUT M4137 MRD 38 AND X3439 OUT M3440 MPR 41 AND X3542 OUT M3543 MPR 44 AND X3645 OUT M3646 MPR 47 AND X3748 OUT M3749 MPR 50 AND X4051 OUT M4152 MPR53 AND X00554 SET M355 MRD 56 AND M357 AND X00658 SET M459 RST M360 MRD 61 AND M462 AND X00763 SET M564
25、RST M465 MRD 66 AND M567 AND X01068 SET M669 RST M570 MRD 71 AND M672 AND X01173 SET M774 RST M675 MRD 76 AND M778 AND T179 SET M1080 RST M781 MRD 82 AND M1082 AND T283 SET M1184 RST M1085 MRD 86 AND M1187 AND X01288 SET M1289 RST M1190 MRD 91 AND M1292 AND X01393 SET M1394 RST M1295 MRD 96 AND M139
26、7 AND X01498 SET M1499 RST M13100 NRD 101 AND M14102 AND X015103 SET M15104 RST M14105 MRD 106 AND M15107 AND X016108 SET M16109 RST M15110 MPP 111 AND M16112 AND X017113 RST M16114 RST M100115 LD M101116 MPS 117 ANI X002118 SET M20119 RST M33120 MRD 121 AND M20122 AND X022123 MPS 124 ANI X002125 SE
27、T M21126 MPP 127 RST M20128 MRD 129 AND M21130 AND MO23131 ANI M002132 SET M22133 MPP 134 RST M21135 MRD 136 AND M22137 AND M024138 MPS 139 ANI X002140 SET M23141 MPP 142 RST M22143 MRD 144 AND M23145 AND X026146 MPS 147 ANI X002148 SET M24149 MPP 150 RST M23151 MRD 152 AND M24153 AND T3154 MPS 155
28、ANI X002156 SET M25 157 MPP 158 RST M24159 MRD 160 AND M25161 AND T4162 MPS 163 ANI X002164 SET M26165 MPP 166 RST M25167 MRD 168 AND M26169 AND X026170 MPS 171 ANI X002172 SET M27173 MPP 174 RST M26175 MRD 176 AND M27177 AND X027178 MPS 179 ANI X002180 SET M30181 MPP 182 RST M27183 MRD 184 AND M301
29、85 AND X030 186 SET M31187 RST M30188 MRD 189 AND M31190 AND X031191 SET M32192 RST M31193 MRD 194 AND M32195 AND X032196 SET M33197 RST M32198 MPP 199 AND M33200 AND X017201 RST M101202 RST S33203 LD M3204 OR M20205 OR M5206 OR M22207 OR M41208 OUT Y0000209 LD M4210 OR M21211 OUT Y001212 LD M5213 O
30、R M22214 OUT Y002215 LD M6216 OR M23217 OR M35218 OUT Y003219 LD M7220 OR M24221 OUT Y004222 OUT T1223 OUT T3224 LD M10225 OUT T2226 OUT T4227 LD M11228 OR M26229 OR M37230 OUT Y005231 LD M40232 OR M12233 OR M27234 OUT Y006235 LD M13236 OR M30237 OR X002238 OR M36239 OUT Y007240 LD M14241 OR M31242 OR M34243 LD X002244 AND X030245 ORB 246 OUT Y010247 LD M15248 OR M32249 OUT Y011250 LD M16251 OR M33252 OUT Y012253 LD M102254 ANI M001255 OUT Y015256 END