PLC注塑機郁園園畢業(yè)論文

1、電子信息工程系畢業(yè)論文江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)論文課題：180t注塑機plc改造 專 業(yè) 電氣自動化 學生姓名 郁園園 班 組 09自動化（2） 學 號 2009030202 指導教師 陸 斌 完成日期 2011-12-5 摘 要本文通過應用plc技術，成功實現(xiàn)了對一臺二手注塑機的電氣系統(tǒng)的改造，驗證了注塑機改造的可行性。本文主要基于西門子s7-200系列進行改造，對注塑機的發(fā)展歷史和未來發(fā)展趨勢做了簡單的介紹，對注塑機plc型號的選型方案進行了論證。此外，概述了 plc的基本組成、特點以及工作原理，對基于西門子s7-200 系列plc構成的注塑機系統(tǒng)整體設計過程進行較為細致的論述。論文成功運用了

2、mcgs軟件，不但驗證了程序的正確性和穩(wěn)定度，還通過對組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫的構建、動畫的連接及與plc的網(wǎng)絡通訊設置，利用結合組態(tài)軟件進行模擬仿真。使注塑過程生動形象，便于對注塑工藝不太熟悉的讀者理解程序。改裝后的注塑機，故障率明顯下降，自動化程度更高，能源特別是電能消耗大大減少。目前國內(nèi)（特別是不發(fā)達的地區(qū)），還在大量使用早期的注塑機，注塑機的改造注定會成為一個巨大的經(jīng)濟市場。關鍵詞：注塑機；改造；plc；mcgs；仿真設計abstractin this paper, through the application of plc technology, the successful impleme

3、ntation of a second-hand injection molding machine electrical system reform, verified the feasibility of reconstruction of injection molding machine. this article is mainly based on siemens s7-200 series of injection molding machine, the historical development and future development trends have done

4、 a simple introduction of the injection molding machine, the plc model selection scheme is discussed. in addition, an overview of plc basic composition, characteristics and working principle, based on siemens s7-200 series of plc injection molding machine system overall design process in more detail

5、.the paper used mcgs software, not only verifies the correctness of the program and stability, also based on the configuration software database construction, animation and plc connected with the network communication settings, using a combination of configuration software for simulation. the inject

6、ion molding process of vivid image, convenient to injection process readers less familiar with understanding program.the modified injection molding machine, the failure rate decreased significantly, higher degree of automation, the sources of energy especially the electric energy consumption is grea

7、tly reduced. at present the domestic ( especially in undeveloped areas ), is still a large number of early use of injection molding machine, injection molding machine is destined to become a huge economic market.key words: injection molding machine; transformation; plc; mcgs; simulation design目 錄摘 要

8、.iabstract.i第一章 緒論. 11.1前言 11.2注塑機改造的主要內(nèi)容11.3注塑機改造的基本思路1第二章 注塑機改造方案的設計22.1注塑機的基本介紹22.2注塑機的硬件結構及工作原理22.3 plc控制系統(tǒng)的組成22.3.1 plc可編過程控制器基礎知識22.3.2 plc控制系統(tǒng)的組成22.3.3 plc可編程控制器的特點22.3.4 plc可編程控制器的型號選擇2第三章 基于plc對注塑機系統(tǒng)的改造33.1 注塑機控制系統(tǒng)改造的i/o分配圖33.2 注塑機控制系統(tǒng)的硬件接線圖33.3 注塑機控制系統(tǒng)的軟件設計33.3.1 注塑機控制系統(tǒng)的流程圖33.3.2 梯形圖的設計3第

9、四章 注塑機控制系統(tǒng)的人機界面設計44.1 mcgs仿真的現(xiàn)實意義44.2 組態(tài)軟件的窗口設計44.3 實時數(shù)據(jù)庫的設計44.4 標準按鈕的屬性設置44.5 腳本語言的設計44.6 組態(tài)與s7-200的通訊設計44.7 mcgs與plc的聯(lián)機調(diào)試4第五章 結論與展望55.1 結論55.2 未來與展望5致 謝5參考資料6 附錄 注塑機改造梯形圖736- -緒論1.1 前言隨著經(jīng)濟全球化的蔓延，中國市場經(jīng)濟環(huán)境越來越好。中國塑料工業(yè)經(jīng)過長期的發(fā)展，已形成門類較多、品種齊全的工業(yè)體系，同鋼材、水泥、木材等產(chǎn)業(yè)并駕齊驅(qū)成為基礎材料產(chǎn)業(yè)。21世紀以來，塑料作為一種新型材料，中國塑料工業(yè)在很多領域取得了令

10、世人矚目的成就，實現(xiàn)了歷史性的跨越。作為輕工行業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的塑料行業(yè)，近幾年增長速度一直保持在10以上，在保持較快發(fā)展速度的同時，經(jīng)濟效益也有新的提高。塑料制品行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)產(chǎn)值總額在輕工19個主要行業(yè)中位居第三，實現(xiàn)產(chǎn)品銷售率978，高于輕工行業(yè)平均水平。從合成樹脂、塑料機械和塑料制品生產(chǎn)來看，都顯示了中國塑料工業(yè)強勁的發(fā)展勢頭。注塑機是注塑成型的主要設備，注塑機的技術參和性能與塑料性質(zhì)和注塑成型工藝有著密切的關系。注塑成型設備的進一步完善和發(fā)展必將推動注塑成型技術的進步，為注塑制品的開發(fā)和應用創(chuàng)造條件。在大型注塑的技術發(fā)展方面，合模系統(tǒng)采用全液壓式或液壓機械式(即曲軸連桿型式)，兩者在

11、市場上均有競爭能力。但不論哪種形式的注塑機，其發(fā)展方向都必須向低能耗、低噪音、鎖模力容易控制、運行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修方向發(fā)展。近年來，中小型注塑機的技術發(fā)展非常迅速，就工藝參數(shù)而言，塑化能力、注射壓力等都有很大提高。有的發(fā)展成超高系列，其注射壓力已451mpa(4600kgfcm)，在這種設備上模腔壓力可到98mpa(1000kgfcm)，使注塑制品的收縮率幾乎為零，可注塑0102姍厚的薄件制品。90年代的注塑機正向節(jié)能、精密成型、超精密成型、低噪音和高級自動化方向發(fā)展。所謂節(jié)能是指注塑機要節(jié)省泵的動力，節(jié)約電力。精密成型是指生產(chǎn)制品尺寸精度的范圍在001-0001mm，超精密成型000

12、1-00001mm，低噪音是指注塑機能在平穩(wěn)無撞擊和無振動下工作，在距離機器lm左右的地方發(fā)出的噪音應低于70分貝。高級自動化是指注塑機能遠距離操作或無人化操作，保證制品的精度、注塑工藝條件的穩(wěn)定性。另外，微處理機在注塑機上的是注塑機的自動控制方面最重要的發(fā)展。近年來，可編程序控制器(簡稱plc)以其高可靠性、高性能的特點，在注塑機的控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。注射成型工藝對各種塑料的加工具有良好的適應性，生產(chǎn)能力較高，并易于實現(xiàn)自動化。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天，注塑機不論在數(shù)量上或品種上都占有重要地位，其生產(chǎn)總數(shù)占整個塑料成型設備的20-30，從而成為目前塑料機械中增長最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機

13、種之一。1.2 注塑機改造的主要內(nèi)容1、此注塑機可實現(xiàn)手動和全自動兩種操作模式，可隨時切換操作模式 2、如果注塑機低壓鎖?；蛎撃３瑫r，可實現(xiàn)報警功能，并自動脫模 3、此注塑機可以自動加料，并計量熔膠 1.3 注塑機改造的基本思路 本次設計的題目是注塑機系統(tǒng)設計與仿真，主要是應用西門子s7-200型plc的梯形圖來設計控制程序，并簡單介紹相關的知識，如：plc的定義、plc的編程語言、plc的硬件組成等。根據(jù)設計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)plc的相關知識設計出它的外部接線圖，結合梯形圖和外部接線圖分析說明該設計的控制原理過程。第二章 注塑機改造方案的設計2.1 注塑機的基本介紹

14、 從20世紀50年代技術創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注射成型機至今已由50多年的歷史。目前在工程塑料業(yè)中，80%的塑料制品采用了注射成型。今年來，汽車、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等行業(yè)對注塑制品日益增長的需要，更推動了注射成型技術水平的發(fā)展和提高。我國塑料機械2000年銷售總額在70億元人民幣左右，以臺數(shù)計約為8、5萬臺，其中40%左右是注射成型機。從美國、日本、德國、意大利和加拿大燈主要生產(chǎn)國來看，注塑機的產(chǎn)量在逐年增加，在注塑機械中占的比重最大。（一） 注塑機的技術水平及發(fā)展趨勢 從注塑機問世起，鎖模力在1000-5000kn、注射量在50-2000g的中小型注射劑占絕大多數(shù)。到了20世紀70年代

15、中后期，由于工程塑料的發(fā)展，特別是汽車、船舶、宇航、機械以及大型家用電器方面的廣泛應用，使大型注射機得到了迅速發(fā)展。其中以美國最為明顯，在1980年全美國約有140臺10000kn以上鎖模力的大型注射機投入市場，到1985年增至500臺。日本名機注射機（meiki)公司則成功地制造了當今世界上最大的注射機，其鎖模力達到120000kn，注射量達到92000g. 從目前國際水平看，注射機的移模速度已從過去的20-30/min提高到40-50m/min，高的速度甚至達到了70m/min;注射速度從過去的100mm/s提高到現(xiàn)在的250mm/s，有的達到 450mm/s.日本制鋼所研制的電動型注射機

16、達到900mm/s。注射壓力從過去的120-150mpa提高到目前的180-250mpa。日本的sn120p機已達到460mpa，它生產(chǎn)的制品收縮率幾乎為零，制品公差可保證在0.02-0.03mm，厚度可達到0.1-0.2mm。節(jié)能方面，從過去的流量比例和壓力比例控制發(fā)展到變量控制或定量控制。變頻調(diào)速控制、伺服控制技術的注射機，其能耗進位傳統(tǒng)機器的30%。注射機的高效率主要體現(xiàn)在工作節(jié)拍快，制品周期短，普遍比過去提高24%以上。高效注射機的開模和預塑一般都是同步完成，開模過程中同時完成抽芯和頂出。日本展覽會上最快的注射機，其工作周期只有0.63秒。注射機的控制技術經(jīng)歷了繼電器、接觸器控制以及可

17、編程控制器控制和專用計算機控制的發(fā)展過程。自20世紀60年代末美國費洛斯公司首先使用計算機控制技術開始，經(jīng)過20世紀80年代以后的高速發(fā)展，它已經(jīng)不再是簡單的動作控制，而是包括熔體溫度、注射壓力、注射速度、保壓時間、冷卻過程、保壓時間、冷卻過程及液壓回路等多種參數(shù)的綜合控制。注射機過去大多數(shù)采用開環(huán)控制，而且正在向閉環(huán)控制方向發(fā)展。德國克勞斯馬菲公司的pm控制系統(tǒng)，通過鎖模力、模腔壓力和充模過程的控制，使制品質(zhì)量的誤差精確到0.15%。 目前注射機發(fā)展的另一個重要方面，是各種專用注射機，如排氣式注射機、發(fā)泡注射機、多色注射機等。以加拿大husky公司為代表的瓶坯機、包裝機，集中體現(xiàn)了高新技術含

18、量的特征。該公司推出的低壓注射成型技術，在鎖模力只有傳統(tǒng)技術的三分之一時，仍可高質(zhì)量地保證制品成型，這使得機器的體積和質(zhì)量都大幅度降低，在節(jié)能和制品成本控制方面都具有重大的意義。（二）電動注射機的技術水平和發(fā)展趨勢 日本電動注射機具有集節(jié)能、高精準度、高速及穩(wěn)定等優(yōu)點于一身的電動注射技術。日本四個品牌注塑機分別為東洋、住友、日精和東芝。 在注射機中采用電動機而不是液壓系統(tǒng)，這為塑料加工者帶來了能源需求降低、操作環(huán)境友好和低噪聲的優(yōu)點，更低的保養(yǎng)要求是采用電動注射機的又一個好處。它具有更佳的控制精度和工藝穩(wěn)定度。在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)薄壁技術部件或連接時，具有巨大的優(yōu)勢。電動傳動技術，沒有漏油現(xiàn)象，維修方面

19、，縮短了生產(chǎn)周期。液壓傳統(tǒng)技術的優(yōu)勢：由于與傳統(tǒng)相關的原因，液壓傳動系統(tǒng)也具備有電動機所沒有的優(yōu)勢。液壓傳動直接產(chǎn)生一種線性移動，不需要任何機械變化，而且力度和速度比值的范圍很寬，相對于負載來說，液壓傳動系統(tǒng)過載能力強，存貯的能量也能夠即刻使用。而且，液壓傳動代表一種歷史悠久的、經(jīng)過了時間技術的驗證。對于大型機器和經(jīng)過成本優(yōu)化的中型機器來說這些優(yōu)勢就顯得非常有價值 。 基本上全電動注射機具備以下三大優(yōu)點。1、精密度高且具極佳之重復性。2、生產(chǎn)周期短。3、節(jié)省能源。 2.2注塑機的硬件結構及工作原理 注塑機根據(jù)注射成型工藝要求是一個機電一體化很強的機種，主要由注塑部件、鎖模部件、機身、液壓系統(tǒng)、

20、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、加料裝置等組成。如下圖2-1所示。螺桿料筒塑化裝置螺桿頭噴嘴注射座注塑部件 注射油缸 螺桿驅(qū)動裝置 注射座油缸 合模裝置 合模部件 調(diào)模裝置注塑機 制品頂出裝置機身 泵、油馬達、閥液壓系統(tǒng) 蓄能器、冷卻器、過濾裝置 管路、壓力表 冷卻系統(tǒng)入料口冷卻、模具冷卻潤滑系統(tǒng)潤滑裝置、分配器 動作控制程序；料筒溫度控制；泵電機控制 電氣控制系統(tǒng) 安全保護；故障監(jiān)測、報警；顯示系統(tǒng) 加料裝置 機械手 注塑機組成示意圖 圖2-1注塑機結構簡化示意圖各種注塑機完成注塑成型的動作可能不完全相同，但其成型的基本過程還是相同的?，F(xiàn)在以螺桿式注塑機為例予以說明。見下圖2-2所示a）合

21、模 b)注射 c)保壓 d)塑化 e）頂出 f)開始下一個周期圖2-2 注塑機工作原理圖從料斗落入螺桿筒中的物料，隨著螺桿的轉(zhuǎn)動沿著螺桿向前輸送。在此輸送過程中，物料被逐漸壓實，物料中的氣體由加料口排出。在螺桿筒外加熱和螺桿剪切熱的作用下，物料實現(xiàn)其物理狀態(tài)的變化，最后成黏流態(tài)，并形成一定的壓力。當螺桿頭部的融料壓力達到能克服注射油缸活塞退回時的阻力(所謂背壓)時，螺桿便后退，進行所謂計量過程。與此同時螺桿筒前端和螺桿頭部融料逐漸增多，當達到所需要的遠射量時(即螺桿退回到一定位置時)，計量控制裝置開始起作用，螺桿停止轉(zhuǎn)動和后退。到此，預塑完畢。同時，合模油缸中的壓力油推動合模機構動作，移動模板

22、使模具閉合。繼而，注塑座前移接通注射噴嘴與模具型腔的通道，注塑油缸充入壓力油，使油缸活塞帶動螺桿按要求的壓力和速度將融料注入到模腔內(nèi)。當融料充滿模腔后，螺桿仍對融料保持一定的壓力(即所謂的保壓)，以防止模腔中融料的反流，并向模腔內(nèi)補充因制品冷卻收縮所需要的物料。模腔中的融料經(jīng)過冷卻，由黏流態(tài)回復到玻璃態(tài)，從而定型，獲得一定尺寸精度和表面光潔度的制品。當完全冷卻定型后，模具打開，在頂出機構的作用下，制件被頂出，從而完成一個注塑成型周期。 注塑工藝過程 2.3 plc控制系統(tǒng)的組成2.3.1 plc可編過程控制器基礎知識plc可編程控制器，plc英文簡稱programmable logic con

23、troller,英文全稱為可編程邏輯控制器，這是一種數(shù)學運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存貯器，用于其內(nèi)部存貯程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc具有通用性強、使用方便、適用面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單特點。plc在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。2.3.2 plc控制系統(tǒng)的組成 plc系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。 plc系統(tǒng)的硬件主要由中央處理器（cpu）、存貯器、輸入、輸出模塊、i/o接口、i/o擴展機、電源模

24、塊及各種外圍設備等組成。圖2-3是plc的硬件結構簡化框圖。 圖2-3 plc硬件結構簡化框圖plc的軟件主要包括以下兩個部分：1）固化的監(jiān)控程序 這部分程序固化于rom中，主要完成對應用程序的監(jiān)控執(zhí)行與編程器的接口以及自診斷等功能。2）應用程序 它由用戶編寫、通過它實現(xiàn)對過程的控制，一般存放在ram中，也可以固化在eprom中。2.3.3 plc的特點（1）抗干擾能力強，可靠性好i/o系統(tǒng)設計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結構上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。（2）控制系統(tǒng)結構簡單，通用性強plc及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。（3）編程方

25、便，易于使用plc程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。（4）功能完善在plc內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。（5）設計、施工、調(diào)試、的周期短plc采用模塊化積木式結構，故僅需按性能、容量等選用組裝，因而縮短了設計周期，使設計和施工可同時進行。（6）體積小，維護操作方便plc體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。（7）易于實現(xiàn)網(wǎng)絡化plc可連成功能很強的網(wǎng)絡系統(tǒng)。（8）可實現(xiàn)三電一體化plc將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結（運動控制）這三電集于一體。2.3.4 plc可編程控制器型號的選擇對控制系統(tǒng)硬件的選擇主要是plc的選擇，包括p

26、lc機型的選擇、plc容量的選擇和模塊的選擇三個方面。(1)plc機型的選擇面對眾多廣家提出的多種系列、功能各異的plc產(chǎn)品，其結構、性能、價格各不相同。比如，三菱fx2n-128mr-001系列，價格是9920.00。而fxls-422-bd價格就是390.00，還不到400元。因此，在選擇機型的時候，應本著在滿足控制功能原則的前提下，保證系統(tǒng)可靠、維護方便和最佳的性價比。(2)plc容量的選擇通常講的plc容量是指輸入輸出點i/0的點數(shù)和用戶存儲器的容量。對于i/0點的選擇原則是應保有適當?shù)脑Ａ?，但是因為plc的i/0點數(shù)與價格成正比，若留有太多的空余點，會使成本大大增加，因此在實際的應用

27、過程中，一般是根據(jù)輸入、輸出信號的總點數(shù)，并考慮以后的擴充，選用1015的備用量。用戶的存儲量在滿足基本的控制要求外，一般留有1025的考慮裕量。(3)模塊的選擇i/o控口模塊用來實現(xiàn)plc對工業(yè)過程的控制。在控制過程中，i/o控口模塊檢測控制現(xiàn)場的各種參數(shù)，以此作為plc實現(xiàn)現(xiàn)場控制的依據(jù)，同時，它將plc的處理結果傳送到被控設備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構來實現(xiàn)plc對設備的控制。對于小的系統(tǒng)，如80點以內(nèi)的系統(tǒng)，一般不需要擴展，當系統(tǒng)較大時，就要擴展。不同公司的產(chǎn)品，對系統(tǒng)總點數(shù)及擴展模塊的數(shù)量都有限制，當擴展不能滿足要求時，可采用網(wǎng)絡結構；同時，有些廠家產(chǎn)品的個別指令不支持擴展模塊，因此，在進行

28、軟件編制時要注意。當采用溫度等模擬模塊時，各廠家也有一些規(guī)定，因此注意相關的技術手冊。擴展模塊種類根多，如單輸入模塊、單輸出模塊，輸入輸出模塊、溫度模塊，高速輸入模塊等。plc的這種模塊化設計為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便本次改造的注塑機，通過計算，需要24個輸入點，15個輸出點，4至5個定時器，各個廠家生產(chǎn)的plc型號基本都能滿足要求。通過市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)注塑機中德國產(chǎn)的plc在價格、售后服務和產(chǎn)品質(zhì)量的綜合評比中，穩(wěn)居第一。通過綜合比較，選用西門子s7-200，cpu226。第三章 基于plc對注塑機系統(tǒng)的改造3.1 注塑機控制系統(tǒng)改造的i/o分配圖輸入/輸出單元通常也稱i/o單元或i/o模塊，

29、是plc與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 plc通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為plc對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時plc又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。本次注塑機改造i/o點的分配如表3-1所示。 輸入信號手動輸入選擇開關i0.0輸出信號馬達線圈q0.0全自動輸入選擇開關i0.1熔膠線圈（加熱）q0.1急停選擇按鈕i0.2低壓鎖模線圈q0.2光電感應常開觸點i0.3鎖模保護線圈q0.3鎖模旋鈕開關i0.4鎖模超時故障指示燈q0.4射臺前進旋鈕開關i0.5高壓鎖模線圈q0.5射膠旋鈕開關i0.6射臺前進線圈q0.6射臺后退旋鈕開關i0.7射膠電磁閥

30、線圈q0.7頂針前進選擇開關i1.0開模電磁閥線圈q1.0開模旋鈕開關i1.1頂針前進電磁閥q1.1頂針后退選擇開關i1.2頂針后退電磁閥q1.2鎖模故障排除開關1i1.3脫模故障指示燈q1.3開模故障排除開關211.4射臺后退線圈q1.4熔膠限位開關11.5蜂鳴器電磁閥線圈q1.5低壓鎖模限位開關i1.6送原料線圈q1.6高壓鎖模限位開關i1.7鎖模終止限位開關i2.0射臺前進限位開關i2.1射膠限位開關i2.2射臺后退限位開關i2.3倒索限位開關i2.4頂針前進限位開關i2.5開模終止限位開關i2.6頂針后退限位開關i2.7 表3-1注塑機控制系統(tǒng)改造的i/o分配圖3.2 注塑機控制系統(tǒng)的

31、硬件接線圖圖3-1是cpu226 ac/dc/繼電器輸入、輸出單元的接線圖。24個數(shù)字量輸入點分成2組。第一組由輸入端子i0.0-i0.7、i1.0-i1.4共13個輸入點組成，每個外部輸入開關信號均由各輸入端子接出，經(jīng)一個直流電源終至公共端1m；第二組由由輸入端子i1.5-i1.7、i2.0-i2.7更11個輸入點組成，每個外部輸入信號由各輸入端子接出，經(jīng)一個直流電源至公共端2m。由于是直流輸入模塊，所以采用直流電源作為檢測各輸入接點狀態(tài)的電源。m、l+兩個端子提供dc24v/400ma傳感器電源，可以作為傳感器的電源輸出，也可以作為輸入端的檢測電源使用。16個數(shù)字量輸出點分成3組。第一組由

32、輸出端子q0.0-q0.3共4個輸出點與1l組成；第二組由輸出端子q0.4-q0.7、q1.0共5個輸出點與公共端2l組成；第三組由輸出端子q1.1-q1.7共7個輸出點與公共端3l組成。每個負載的一端與輸出點相連，另一端經(jīng)電源與公共端相連。由于是繼電器輸出方式，所以既可帶直流負載，又可帶交流負載。負載的激勵源由負載性質(zhì)確定。輸出端子的右端n、l1端子是提供電源ac120v/240v.該電源電壓允許范圍為ac85-264v.圖3-1 注塑機控制系統(tǒng)的硬件接線圖3.3注塑機控制系統(tǒng)的軟件設計3.3.1注塑機控制系統(tǒng)流程圖3.3.2注塑機梯形圖的設計梯形圖是用的最多的plc圖形編程語言。梯形圖語言

33、是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，如圖下圖所示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用最廣泛的plc的編程語言，是plc的第一編程語言。 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和plc梯形圖 a傳統(tǒng)繼電器控制線路圖 b plc梯形圖 以開模和鎖模故障為例。剛開始設計程序的時候，在鎖模故障和正常開模的指令中，都有開模線圈輸出。載入程序運行的時候，發(fā)現(xiàn)程序無法正常運行。最終，通過2個中間繼電器，成功解決了難題。此次改造注塑機控制系統(tǒng)，大量運用了

34、scr指令，所以有必要對scr指令做一些解讀。scr指令包括lscr、scrt、scre指令，從lscr開始到scre結束的所有指令組成一個scr程序段。一個scr程序段對應程序功能圖中的一個順序步。scr指令的一些使用注意事項：在scr指令中，特別是在程序比較復雜的程序中，應盡量避免置復位指令。在同一地址的s位不可用于不同的程序分區(qū)。例如，不可把s0.5同時用于主程序和子程序中。在scr段內(nèi)不能使用jmp、lbl、for、next、end指令，但在scr外可以使用這些指令。每一個scr程序段中均包含三個要素：1） 輸出對象：在這一步序中應完成相應的動作2） 轉(zhuǎn)換條件：滿足轉(zhuǎn)換條件后，實現(xiàn)sc

35、r段的轉(zhuǎn)換3） 轉(zhuǎn)換目標：轉(zhuǎn)換到下一個步序第四章 注塑機控制系統(tǒng)的人機界面設計4.1 mcgs仿真的現(xiàn)實意義mcgs(monitor and control generated system)是由北京昆侖通態(tài)自動化軟件公司開發(fā)的一套基于windows平臺，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。mcgs能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。mcgs軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。圖4-1 mcgs組態(tài)軟件運行環(huán)境態(tài)環(huán)境是生成應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、

36、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作。運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，進行各種處理，完成組態(tài)設計的目標和功能。也就是，您在組態(tài)環(huán)境中根據(jù)您要達到的控制要求去設計，運行環(huán)境運行您設計好的組態(tài)工程。mcgs組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成。主控窗口:是工程的主要窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設備窗口:是連接和驅(qū)動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采

37、集與控制輸出設備，注冊設備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設備用的數(shù)據(jù)變量。也就是，您要在設備窗口中選擇您所有連接的控制器(如plc，變頻器，儀表等)的型號，并設定您從設備中讀取哪些變量(如plc中的寄存器d0)。用戶窗口:本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。也就是，您所要顯示的控制界面。實時數(shù)據(jù)庫:是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅(qū)動的對象。也就是，您要在實時數(shù)據(jù)庫里定義一些變量與您所要控制的設備中的變量一一對應，以備您建立的各個用戶窗口調(diào)用。當然也可以根據(jù)

38、您的需要建立一些中間變量來存放計算的過渡值或是臨時狀態(tài)。運行策略:本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序(腳本程序)，選用各種功能構件。比如，當您做的監(jiān)控界面有一段說明文字是根據(jù)plc的兩個輸入點閉合的情況分別顯示不同的內(nèi)容，您就要在運行策略窗口做一個if.then判斷。mcgs軟件的分類：嵌入版組態(tài)軟件：嵌入版處于整個監(jiān)控系統(tǒng)最下層的組態(tài)軟件，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。與其他相關的硬件相結合，可以快速、方便地開發(fā)成各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設備。通用版組態(tài)軟件：通用版屬于監(jiān)控系統(tǒng)中層的組態(tài)軟件，主要完成通用工作站的數(shù)據(jù)采集和加工、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報

39、警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出等日常性監(jiān)控事務，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能方便的代替大量的現(xiàn)場工作人員的勞動和完成對現(xiàn)場的自動監(jiān)控和報警處理，隨時或定時的打印各種報表。網(wǎng)絡版組態(tài)軟件：網(wǎng)絡版處于整個監(jiān)控系統(tǒng)中最上層的組態(tài)軟件，主要完成整個系統(tǒng)的信息收集和發(fā)布，即把位于其監(jiān)控之下的所有監(jiān)控站點的數(shù)據(jù)通過各種復雜的網(wǎng)絡結構，最終集中在網(wǎng)絡服務器中，并把所有的數(shù)據(jù)在服務器中統(tǒng)一管理和保存，通過web瀏覽的方式向各個采集站點發(fā)布，使位于辦公室的部門直觀地看到現(xiàn)場的工作情況。mcgs的與設備無關概念：無論您使用plc、儀表、還是使用采集板等設備，在進入工程現(xiàn)場前的組態(tài)測試時，均采用模擬數(shù)據(jù)進

40、行，等測試合格后，再進行與設備連接mcgs的發(fā)展概況：mcgs(monitor and control generated system)是一套基于windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、曲線和報表輸出、企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡以及高性能、高可靠性、低成本的嵌入系統(tǒng)等功能。使用mcgs，用戶無須了解計算機編程的知識，就可以輕易完成一個穩(wěn)定，成熟，具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。mcgs技術發(fā)展動向：mcgs組態(tài)軟件已經(jīng)成功的抓住了組態(tài)軟件發(fā)展的兩個方面

41、趨勢，往小型化方面發(fā)展，mcgs有已經(jīng)很成熟、在嵌入式軟件市場占居壟斷地位的mcgs嵌入版組態(tài)軟件；在大型化方面，mcgs有已經(jīng)廣泛使用的、在技術上占絕對優(yōu)勢的mcgs網(wǎng)絡版組態(tài)軟件。實際上，mcgs通用版組態(tài)軟件和mcgs嵌入版組態(tài)軟件三大產(chǎn)品風格相同，功能各異，三個產(chǎn)品完美集合，融為一體，形成了整個工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中完整的軟件產(chǎn)品體系結構，完成了工業(yè)現(xiàn)場的從設備采集、工作站數(shù)據(jù)處理和控制、到上位機網(wǎng)絡管理和web瀏覽的所有功能，是企業(yè)實現(xiàn)管控一體化的理想選擇。4.2 組態(tài)軟件的窗口設計 在mcgs組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產(chǎn)生新“窗口0”， 選中“窗

42、口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”，將“窗口名稱”改為：注塑機演示畫面；將“窗口標題”改為：注塑機演示畫面；在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認”。如下圖4-2所示 圖4-2 組態(tài)軟件的窗口設計雙擊“注塑機演示畫面”窗口，進入動畫制作窗口。為了快速構圖和組態(tài)，mcgs系統(tǒng)內(nèi)部提供了常用的圖元、圖符、動畫構件對象，稱為系統(tǒng)圖形對象（如圖4-3）。圖4-3組態(tài)仿真圖4.3 實時數(shù)據(jù)庫的設計 在mcgs組態(tài)平臺上，單擊“實時數(shù)據(jù)庫”， 在“實時數(shù)據(jù)庫”中單擊“新增對象”，增加數(shù)據(jù)控制量，生成圖4-4：圖4-4新添數(shù)據(jù)庫雙擊“data1”，彈出數(shù)據(jù)對象屬性設置。把對

43、象名稱改為“按鈕” ，對象類型選擇“開關”類型，再按“確認”按鈕即可，如圖4-5所示：圖4-5數(shù)據(jù)對象屬性設置依次增加所需要的的按鈕開關，最后生成的實時數(shù)據(jù)庫畫面如下圖所示表4-1 實時數(shù)據(jù)庫設計名字類型垂直位移0數(shù)值型倒索限位開關開關型低壓鎖模線圈開關型低壓鎖模限位開關開關型頂針后退電磁閥開關型頂針后退限位開關開關型頂針后退旋鈕開關型頂針前進電磁閥開關型頂針前進限位開關開關型頂針前進旋鈕開關型頂針位移0數(shù)值型蜂鳴器電磁閥線圈開關型高壓鎖模線圈開關型關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0開關型光電感應開關開關型急停選擇旋鈕開關型開模電磁閥線圈開關型開模故障排除開關開關型開模旋鈕開關型開模終止限位開關開關型螺桿位移

44、0開關型馬達線圈開關型模具移動位移0數(shù)值型全自動選擇開關開關型熔膠線圈開關型熔膠電磁閥線圈開關型熔膠限位開關開關型射膠電磁閥線圈開關型射膠限位開關開關型射膠旋鈕開關型射臺后退線圈開關型射臺后退限位開關開關型射臺后退旋鈕開關型射臺前進開關開關型射臺前進限位開關開關型射臺前進線圈開關型手動選擇開關開關型手動選擇指示燈開關型送原料線圈開關型鎖模保護線圈開關型鎖模超時故障指示燈開關型鎖模故障排除開關開關型鎖模終止限位開關開關型注射座位移0數(shù)值型選擇菜單項 “文件” 中的“保存工程”，則可對所完成的“實時數(shù)據(jù)庫”畫面進行保存。4.4 標準按鈕的屬性設置圖4-6 射臺前進開關 屬性設置把每個按鈕的屬性進行

45、設置，使得組態(tài)能很好的與plc連接起來，其他標準按鈕的構件屬性設置與本地控制按鈕的構件屬性設計方法類似。4.5腳本語言的設計腳本語文的編輯：腳本程序編輯環(huán)境是用戶書寫腳本語句的地方。腳本程序編輯環(huán)境主要由腳本程序編輯框、編輯功能按鈕、mcgs操作對象列表和函數(shù)列表、腳本語句和表達式四個部分構成，編輯腳本應該注意的幾個方面：（1）腳本程序編輯框是用于書寫腳本程序和腳本注釋，在編輯的過程中必須遵循mcgs規(guī)定的語法結構，否則語法檢查不能通過。（2）用戶可以使用編輯功能按鈕提供的文本編輯來進行基本操作。表達式語句和表達示符號除了直接手寫編譯外，還可以用鼠標單擊要選的語句和表達式符號，在腳本編輯處光標

46、所在的位置填上語句和表達式符號，在腳本編輯處光標所在的位置填上語句或表達式的標準格式。（3）mcgs對象和函數(shù)列表以樹結構的形式，列出了工程中所有的窗口、策略、設備、變量、系統(tǒng)支持的各種方法、屬性、以及各種函數(shù)，以供用戶快速的查找和使用。腳本語言編輯環(huán)境是在策略組態(tài)窗口中創(chuàng)立，單擊工具條中的“新增策略行”圖標，增加策略行。如果策略組態(tài)窗口中，沒有策略工具箱，單擊工具條中的“工具箱” 圖標，彈出“策略工具箱”。單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”，將鼠標指針移到策略塊圖標上，單擊鼠標左鍵，填加腳本程序構件。雙擊“腳本程序”，就進入了腳本程序編輯環(huán)境，用戶可以在編輯環(huán)境中輸入程序，以實現(xiàn)對組態(tài)工程的

47、控制。不同類型的數(shù)據(jù)對象，報警屬性的設置各不相同。數(shù)值型數(shù)據(jù)對象最多可同時設置六種限值報警；開關型數(shù)據(jù)對象只有狀態(tài)報警，按下的狀態(tài)（“開”或“關”）為報警狀態(tài)，另一種狀態(tài)即為正常狀態(tài)，當對象的值變?yōu)橄鄳闹担?或1）時，將觸發(fā)報警；事件型數(shù)據(jù)對象不用設置報警狀態(tài)，對應的事件產(chǎn)生一次，就有一次報警，且報警的產(chǎn)生和結束是同時的；字符型數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)組對象，沒有報警屬性。打開運行策略中的循環(huán)策略，進行腳本語言的設計，雙擊圖標，對循環(huán)策略屬性進行設置，如下圖4-7所示圖4-7循環(huán)策略屬性設置打開腳本程序編輯，對腳本語言進行編輯。如圖4-8所示圖4-8注射座和螺桿位移的腳本語言設計1）對注射座位移和螺桿

48、位移腳本程序的編寫if 射臺前進線圈=1 then 注射座位移0=注射座位移0 + 1endifif 射臺后退線圈 = 1 then 注射座位移0 =注射座位移0 -1endifif 射臺前進線圈=1 then 螺桿位移0=注射座位移0 + 1endifif 射臺后退線圈 = 1 then 螺桿位移0 =注射座位移0 -1endifif 馬達線圈 = 1 then 螺桿位移0 = 螺桿位移0 - 1endifif 射膠電磁閥線圈 = 1 then 螺桿位移0 = 螺桿位移0 + 1endif對2)對模具位移和頂針位移腳本程序的編寫if 低壓鎖模線圈 = 1 then 模具移動位移0 = 模具移

49、動位移0+1endifif 高壓鎖模線圈 = 1 then 模具移動位移0 = 模具移動位移0+1endifif 開模電磁閥線圈 = 1 then 模具移動位移0 = 模具移動位移0 - 1endifif 低壓鎖模線圈 = 1 then 頂針位移0 = 模具移動位移0+1endifif 高壓鎖模線圈 = 1 then 頂針位移0 = 模具移動位移0+1endifif 開模電磁閥線圈 = 1 then 頂針位移0 = 模具移動位移0 - 1endifif 頂針前進電磁閥 = 1 then 頂針位移0 = 頂針位移0 + 1endifif 頂針后退電磁閥 = 1 then 頂針位移0 = 頂針位移

50、0 - 1endif3）對產(chǎn)品顯現(xiàn)問題的腳本編寫if 馬達線圈 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endifif 射膠電磁閥線圈 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endifif 頂針后退電磁閥 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endifif 頂針前進電磁閥 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endifif 開模電磁閥線圈 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endifif 射膠限位開關 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endifif 熔膠限位開關 = 1 or 頂針前進限位開關 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endi

51、fif 開模終止限位開關 = 1 then 關于產(chǎn)品顯現(xiàn)問題0 = 1endifif 射臺后退線圈 = 1 then 關于塑料產(chǎn)品的移動0 = 0endif5）關于塑料產(chǎn)品的移動0 腳本程序的編寫if 低壓鎖模線圈 = 1 then 關于塑料產(chǎn)品的移動0 = 模具移動位移0 + 1endifif 高壓鎖模線圈 = 1 then 關于塑料產(chǎn)品的移動0 = 模具移動位移0 + 1endifif 開模電磁閥線圈 = 1 then 關于塑料產(chǎn)品的移動0 = 模具移動位移0 - 1endifif 頂針前進電磁閥 = 1 then 關于塑料產(chǎn)品的移動0 = 頂針位移0 + 1endifif 頂針前進限位開關=1 then 垂直位移0 = 垂直位移0 + 1endif4.6 組態(tài)與s7-200的組態(tài)設計在mcgs組態(tài)平臺上，單擊“設備窗口”，雙擊圖標進入組態(tài)與s7200的通訊設計，單擊圖標彈出“設備管理”窗口如下圖4-9：圖4-9設備管理單擊“設備管理”進入通訊設備的選擇，選擇“通用串口父設備”和“西門子-s7200ppi”并