自控成型機(jī)的PLC控制

1、國(guó)家職業(yè)資格全?。ɑ蚴校┙y(tǒng)一鑒定維修電工論文（國(guó)家職業(yè)資格級(jí)）論文題目:自控成型機(jī)的PLC控制姓 名： 王 益 鋼 身份證號(hào)： 準(zhǔn)考證號(hào)： 所在省市：浙 江 省 義 烏 市 所在單位：商城集團(tuán)第四分公司 自控成型機(jī)的PLC控制王益鋼商城集團(tuán)第四分公司摘 要：在注塑機(jī)生產(chǎn)線中應(yīng)用PLC控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種很有效的自動(dòng)控制方式，是注塑生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展方向。不但使注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到了嚴(yán)格的保證；而且還大大提高了生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文是利用PLC中步

2、進(jìn)順控指令這種方法設(shè)計(jì)的一種既安全又實(shí)用的塑料注塑自動(dòng)成型系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：PLC 液壓缸 電磁閥 注塑機(jī)隨著企業(yè)提出的高柔性、高效益的要求，人們?cè)诿媾R規(guī)模更大、更復(fù)雜的生產(chǎn)勞動(dòng)時(shí)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且得不償失。因此，自動(dòng)成型系統(tǒng)的出現(xiàn)并廣泛應(yīng)用成為歷史的必然。材料成型設(shè)備與計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能技術(shù)相結(jié)合的智能型材料成型設(shè)備是今后的主要發(fā)展方向。本文介紹的系統(tǒng)通過PLC控制塑料注塑成型，不僅能夠省時(shí)省力，降低生產(chǎn)成本，減少設(shè)備維護(hù)；而且提高了工作的可靠性，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，有效的提高了生產(chǎn)效率。一、塑料注塑成型設(shè)備及其發(fā)展簡(jiǎn)介注塑成型是將塑料材料轉(zhuǎn)換成為塑料制品的一門工程技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，就要研究在

3、轉(zhuǎn)變過程中塑料的各種性質(zhì)和行為與各因數(shù)之間的關(guān)系，從而采取合理的工藝和工程以制得質(zhì)量良好的塑料制品。 注塑機(jī)，又叫注射成型機(jī)，是用于使熱塑性塑料或熱固性塑料經(jīng)加熱熔融，并施加一定壓力，使高溫體充入模具，經(jīng)冷卻而制成的有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制品的重要成型設(shè)備。注塑機(jī)是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而興起的，最初的注塑機(jī)是參照金屬壓鑄機(jī)的原理設(shè)計(jì)的，主要用來加工醋酸維一類的塑料。直到1932年，才由德國(guó)布萊恩（BRAUN）廠設(shè)計(jì)出第一臺(tái)全自動(dòng)駐塞式注塑機(jī)。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，注塑工藝和注塑機(jī)結(jié)構(gòu)也不斷改進(jìn)和發(fā)展。到了1948年，注塑機(jī)的塑化裝置開始使用螺桿，1959年，第一臺(tái)螺桿式注塑機(jī)問世，這是塑料

4、工業(yè)的一大突破，大大推動(dòng)了注塑成型加工的廣泛應(yīng)用。隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，世界上對(duì)塑料成型機(jī)械的需求呈現(xiàn)攀升的趨勢(shì)。在塑料成型行業(yè)中，注射成型是熱塑性或熱固性塑料制品的主要成型方法之一。在能源日益匱乏、生態(tài)環(huán)境日益惡化的今天，注塑機(jī)所消耗的能源越來越受到人們的重視和關(guān)注。新型塑料的涌現(xiàn)和高精度注塑制品使用范圍的擴(kuò)大，對(duì)注塑機(jī)的開發(fā)越來越緊迫和重要，隨著自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成功推出新一代全電子自動(dòng)控制注塑機(jī)，不僅自動(dòng)化程度高、易操作，而且生產(chǎn)效率和制品質(zhì)量也大大提高。由于注塑機(jī)的研究和開發(fā)周期長(zhǎng)、投入大，在國(guó)內(nèi)僅以某個(gè)廠家獨(dú)立開發(fā)封閉的注塑機(jī)相當(dāng)困難，這一問題的關(guān)

5、鍵是核心技術(shù)，尤其是注塑機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)掌握在國(guó)外廠商手里，因此，要想在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的全電子注塑機(jī)，須得另辟蹊徑，而近年來自動(dòng)化領(lǐng)域的PLC技術(shù)的興起，正好可以與注塑機(jī)相結(jié)合，便成了當(dāng)今注塑機(jī)控制的一大熱點(diǎn)。 二、傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的不足電氣控制系統(tǒng)主要是控制注塑機(jī)液壓系統(tǒng)中的電磁鐵得電和失電，控制液壓系統(tǒng)中油液流通方向，從而實(shí)現(xiàn)被控設(shè)備的運(yùn)行及工作過程。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)是由繼電器接觸器來實(shí)現(xiàn)其控制功能的。在傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)中，使用者調(diào)整其控制功能十分困難，而且繼電器接觸器壽命較短，在工作過程中易發(fā)生沖擊磨損，控制線路比較復(fù)雜，由于采用有觸點(diǎn)的開關(guān)動(dòng)作，工作頻率低，觸點(diǎn)易灼傷，隨

6、著使用年限的延長(zhǎng)，故障率上升，安全性和可靠性降低，維修費(fèi)用增加；另外繼電器動(dòng)作慢，定時(shí)不準(zhǔn)確，系統(tǒng)控制精度差。三、可編程控制器在注塑機(jī)上的應(yīng)用一個(gè)注塑產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的材料和技術(shù)員的高超技術(shù)外，注塑產(chǎn)品的塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力是否嚴(yán)格按照注塑工藝流程運(yùn)行，及保證產(chǎn)品的各個(gè)工步的運(yùn)行時(shí)間精確性都是決定注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。注塑成型機(jī)的關(guān)鍵在于能準(zhǔn)確地重復(fù)產(chǎn)生過程的各種工藝條件，否則，產(chǎn)品的品質(zhì)會(huì)一直隨條件的變化而變化。在注塑生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)

7、效益。程序控制器類型注塑機(jī)電氣控制電路與一般注塑機(jī)電氣電路，在主電路、加熱電路上基本相同，只是在系統(tǒng)控制電路上有所不同。程序控制器電路采用以微機(jī)為核心的可編程控制器為主要部件，由輸入、輸出接口電路，液壓比例開關(guān)閥和電磁閥的驅(qū)動(dòng)電路組成系統(tǒng)。應(yīng)用中，可以通過微機(jī)或編程器將系統(tǒng)的用戶程序輸入或者修改，可編程控制器再將用戶程序翻譯成目標(biāo)程序代碼，以供微處理器CPU單元以掃描的形式，根據(jù)輸入信號(hào)，按用戶目標(biāo)程序代號(hào)進(jìn)行綜合處理。輸出控制信號(hào)去控制注塑機(jī)的動(dòng)作順序、時(shí)間順序，完成注塑機(jī)注塑成型工藝要求。四、控制要求1控制對(duì)象介紹（1）控制原理 自動(dòng)成型系統(tǒng)是由工作臺(tái)、油缸A、B、C及相應(yīng)的電磁閥和信號(hào)燈

8、等幾部分組成。該自動(dòng)成型系統(tǒng)是利用油的壓力來傳遞能量，以實(shí)現(xiàn)材料（如：注塑成型，鋼筋）加工工藝的要求。該自動(dòng)成型系統(tǒng)是用PLC控制油缸A、B、C的三個(gè)電磁閥有順序的打開和關(guān)閉，以便使油進(jìn)入或流出油缸，從而控制各油缸中活塞有序運(yùn)動(dòng)，活塞帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，給相應(yīng)的擋塊一個(gè)壓力，這樣就可以使材料成型。（2）工作示意圖，如圖1和圖2所示 。 圖1 工作示意圖 圖2 工作示意圖（3）控制要求 1）當(dāng)原料放入成型機(jī)時(shí)，各油缸為初始狀態(tài)：Y1=Y2=Y4= OFF，Y3=ON，S1=S3=S5=OFF，S2=S4=S6=ON。2）啟動(dòng)運(yùn)行 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)動(dòng)作要求如下： Y2=ON,上面的油缸的活塞向下運(yùn)動(dòng)

9、，使S4=OFF. 當(dāng)該油缸活塞B下降到終點(diǎn)時(shí)，S3=ON ，此時(shí)，啟動(dòng)左油缸活塞A向右運(yùn)動(dòng)，右油缸活塞C向左運(yùn)動(dòng)，Y1=Y4=ON時(shí)，Y3=OFF，使S2=S6=OFF。 當(dāng)該油缸活塞A運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)，S1=ON ，并且油缸活塞C也運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，S5=ON 時(shí)，原料已成型，各活塞退回到原位。首先，油缸活塞A、C 返回，Y1=Y4=OFF,Y3=ON,使S1=S5=OFF。 當(dāng)油缸活塞A 、C回到初始狀態(tài)，S2=S6=ON時(shí)，B返回，Y2=OFF,使S3=OFF。 當(dāng)油缸活塞B返回到初始狀態(tài)，S4=ON時(shí)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，取出成品，放入原料后，按下啟動(dòng)按鈕，重新啟動(dòng)，開始下一工件的加工。 五、硬

10、件選擇1PLC類型選擇可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式和模擬式輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。PLC的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很?。欢襊LC具有很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上

11、提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。PLC控制系統(tǒng)是由信號(hào)輸入元件（如按鈕、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出執(zhí)行元件（如電磁閥、接觸器、信號(hào)燈等）和PLC構(gòu)成。輸入元件接在PLC的輸入端，向PLC輸入指令信號(hào)和被控對(duì)象的狀態(tài)信號(hào)。輸出執(zhí)行元件接在PLC的輸出端，控制被控對(duì)象工作。本系統(tǒng)，選用三菱MITSUBISH FX2N-48MT作控制單元來控制整個(gè)系統(tǒng)。2電磁閥 電磁閥是用來控制流體的方向的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；通常用于機(jī)械控制和工業(yè)閥門上面，對(duì)介質(zhì)方向進(jìn)行控制，從而達(dá)到對(duì)閥門開關(guān)的控制。電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，

12、哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。電磁閥通過線圈驅(qū)動(dòng)，只能開或關(guān) ，開關(guān)時(shí)動(dòng)作時(shí)間短。電磁閥特點(diǎn)：（1）外漏堵絕，內(nèi)漏易控，使用安全。（2）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便接電腦，價(jià)格低謙。（3）動(dòng)作快遞，功率微小，外形輕巧。（4）調(diào)節(jié)精度受限，適用介質(zhì)受限。（5）型號(hào)多樣，用途廣泛。 3I/O地址表根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定PLC外部輸入、輸出號(hào)地址分配，如表1所示。表1 輸入、輸出號(hào)地址分配 輸 入

13、輸 出地址元件功能地址元件功能X0SB1停車Y0Y1A缸電磁閥X1SB2啟動(dòng)Y1Y2B缸電磁閥X2S1A缸右限位Y2Y3C缸電磁閥1X3S2A缸左限位Y3Y4C缸電磁閥2X4S3B缸下限位Y4KM油泵電機(jī)X5S4B缸上限位X6S5C缸左限位X7S6C缸右限位X10FR過載保護(hù)四.梯形圖1PLC外部接線圖根據(jù)系統(tǒng)控制要求和I/O分配表，繪制PLC外部接線圖，如圖4所示。圖42、梯形圖4. 圖5 梯形圖3工作過程條件是工作前電磁閥Y1(Y0)Y2(Y1)Y4(Y3)應(yīng)是關(guān)的，而C缸應(yīng)是打開的，限位開關(guān)S1(X2)S3(X4)S5(X6)應(yīng)是處于閉合狀態(tài)，而S2(X3)S4(X5)S6(X7)限位開

14、關(guān)應(yīng)是打開的。啟動(dòng)時(shí)一合上PLC電源開關(guān)，C缸立即向右運(yùn)行至S6(X7)限位開關(guān)處停止。裝入材料后，按外部啟動(dòng)按鈕使X1閉合，B缸由上向下壓至S3(X4)處該限位開關(guān)處于閉合，而S4(X5)則處于斷開。此時(shí)左缸A向右頂進(jìn)，而右缸C則先斷開Y3（Y20）電源，然后Y4（Y3)合上電源向左頂進(jìn)，分別到達(dá)S1(X2)S5(X6)限位位置時(shí)，此時(shí)A缸電源斷電向后退，而C缸則接通電源Y3(Y2)向后退，等AC二缸退回原位后，則B缸（接通B缸前可在激活電路前加一延時(shí)電路）可退回原位取出另件和重新裝料。若在運(yùn)行中發(fā)生故障接通X10即可停車。七、結(jié)束語隨著自動(dòng)成型系統(tǒng)的逐步完善，使得自動(dòng)成型系統(tǒng)的應(yīng)用更加普及，并進(jìn)一步向深層次拓展。在材料成型行業(yè)中，PLC的應(yīng)用正在向科研、生產(chǎn)、管理等領(lǐng)域發(fā)展。 本文介紹的系統(tǒng)是一個(gè)用PLC控制的自動(dòng)成型系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過PLC控制，不僅能夠省時(shí)省力，降低生產(chǎn)成本，減少設(shè)備維護(hù)；而且提高了工作的可靠性，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，有效的提高了生產(chǎn)效率。由于自動(dòng)成型系統(tǒng)在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用前景，本