PLC在注塑机控制中应用.docx

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PLC在注塑机控制中应用

电气工程学院《课程设计》任务书

课程名称：

电气控制与PLC

基层教学单位：

仪器科学与工程系指导教师：

张立国

学号

学生姓名

（专业）班级

设计题目

PLC在注塑机控制中的应用

设

计

技

术

参

数

1.设计内容见附页

2.使用组态王实现上位控制

3.查阅资料（变频器）

4.参照实物图片，必须做出实物

设

计

要

求

采用PLC进行设计。

画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。

结合公共实践部分，完成设计说明书。

参

考

资

料

“电气控制”类图书及论文资料

“可编程控制器”类图书及论文资料

周次

20周

应

完

成

内

容

分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态

撰写课程设计说明书，答辩

指导教

师签字

张立国

基层教学单位主任签字

说明：

1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科

一、引言3

二、注塑机工艺流程3

1、注塑机控制过程3

2、注塑机控制工艺及流程图3

三、基于组态王的注塑机动画仿真3

四、PLC控制系统设计3

五、创新点3

六、体会3

附录一组态王程序3

一、引言

随着经济全球化的蔓延，中国市场经济环境越来越好。

中国塑料工业经过长期的发展已形成门类较多、品种齐全的工业体系,同钢材、水泥、木材等产业并驾齐驱成为基础材料产业。

21世纪以来，塑料作为一种新型材料，中国塑料工业在很多领域取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。

作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业，近年增长速度一直保持在10%以上，在保持较快发展速度的同时，经济效益也有新的提高。

塑料制品行业规模以上企业产值总额在轻工19个主要行业中位居第三，实现产品销售率97.8%，高于轻工行业平均水平。

从合成树脂、塑料机械和塑料制品生产来看，都显示了中国塑料工业强劲的发展势头。

注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和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和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。

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、安全可靠和便于维修方向发展。

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、注射压力等都有很大提高。

90年代的注塑机正向节能、精密成型、超精密成型、低噪音和高级自动化方向发展。

所谓节能是指注塑机要节省泵的动力，节约电力。

精密成型是指生产制品尺寸精度的范围在0.01－0.001mm，超精密成型是在0.001－0.0001mm，微处理机在注塑机上的是注塑机的自动控制方面最重要的发展。

注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。

在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的20%－30%，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。

二、注塑机工艺流程

1、注塑机控制过程

注塑机是塑料加工行业的主要设备，能加工各种热塑性或热固性塑料。

控制系统是注塑机控制系统的一个重要部分，其性能的优劣对整机有着至关重要的影响，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（可编程控制器）不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理的功能，真正成为一种计算机工业控制装置。

PLC的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，所以在工业发达国家，PLC在其自动化设备中的比例占首位。

近年来，我国的PLC技术也从初期的引进、消化走向吸收和推广应用阶段，并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。

在以往国内的注塑机控制系统中，主要存在三种控制类型：

①继电器控制

②单片机控制

③PLC控制

在现代控制系统中，前两种方法因其自身的局限性，多不采用。

而多是采用PLC控制系统，这是一种工业控制机，具有抗干扰能力强，工作可行性高，平均无故障时间长，可在恶劣环境下正常工作，并可与计算机联网运行。

注塑机控制通常指的是电液控制，即由液压和电气控制部分组成。

注塑机的控制系统是保证注塑机按工艺过程规定的要求（压力、速度、温度、时间等）和动作程序，准确有效地工作的控制系统。

目前注塑机的发展主要集中在：

1提高制品尺寸精度和稳定性

2提高速度、缩短成型周期

3生产过程的自动化和省力

但所采用的技术手段，都离不开以计算机技术为基础的自控技术。

因此，注塑机的控制成为目前注塑机发展中一个很重要的内容，主要包括动作程序控制（如开闭模、注射、保压等）和过程程序控制（例如，注射过程的速度和压力程序控制等）两个方面。

图1注塑机的机械结构

2、注塑机控制工艺及流程图

注塑机生产一个产品一般要经过闭模、合闸、稳压、整进、注射、保压、预塑、解压、开闸、起模、顶出产品等工序。

这些动作的完成均由电磁阀控制液压回路来完成。

注塑机的工作方式有手动和自动循环两种形式。

其自动循环时的工艺流程如图所示。

从图中可以看出，注塑机的控制过程是顺序控制。

它的工作是从闭模开始一步一步有条不紊进行的，每个工步执行指令使电磁阀动作，用行程开关和工艺过程时间来判断每一步是否完成，且只有当前一个工步完成后才能进入下一工步。

也就是说，下一步的接通条件取决于上一步的逻辑结果以及附加在这一步上的条件。

除了自动工作方式之外，为了方便设备的调整及单件产品生产，注塑机还设有手动工作方式。

所谓手动，是为注塑机的每一个工步都设置一个按钮，当某个按钮按下时，机器就执行该按钮对应的工步动作。

图2注塑工艺流程图

注塑机工艺分为以下几部分

●模具的开启与闭合

合模时：

电磁铁得电后，合模油缸油路接通，在油压的推动下模具闭合。

开模时：

电磁铁失电后，开模油缸油路接通，在油压的推动下模具打开。

●注射座的整进与整退

注射座整进时：

电磁铁得电后，注射座在油压的推动下前进到位，注射座射进完成接近开关工作注射座整退时：

电磁铁失电后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近开关工作

●注料杆的射进注塑电磁铁得电后，注料杆在油压的推动下，把料筒内的融好的原料快速压入模具，挤压完成后并保持一段时间（保压），使模具内的塑料不会回流。

●预塑液压马达的动作预塑电磁阀得电，预塑液压马达开始工作，带动注塑螺杠旋转，使原料不断的向前输送，螺杠则在压力的作用下后退并计量，当后退到一定位置时，限位开关动作，预塑完成。

●顶杠的顶出与复位顶出电磁阀得电后，顶杠在油压的推动下将模具内的产品顶出。

●保模时间高温原材料挤入模具后，需要在模具中冷却一段时间，让其基本成型后才能打开模具，这一段时间为保模时间。

由于产品的大小和原材料的性质的不同，不同产品的保模时间有所不同，这就要求保模时间长短可以调整。

●注塑料筒温度注塑机的料筒温度是注塑机的一个重要参数。

原料进入到料筒后，在加热器与注塑杠剪切能共同作用下塑化，如果温度控制不好，将导致原料塑化不良。

注塑机在生产的过程中要求料筒的温度随着产品和原材料的不同，可以对温度作出调整（一般不超过400℃）。

三、基于组态王的注塑机动画仿真

图3注塑机的组态王动画仿真图

四、PLC控制系统设计

PLC梯形图如下：

图4PLC的梯型图

当开启循环开关X17的时候,进入循环判断程序S24,通过改变K值可改变循环次数,当循环未完毕时,跳入S22,继续运行自动程序,当循环完毕时,跳入S25复位状态再跳入S0待机状态等待操作指令。

图5注塑机PLC输入\输出接线图

五、创新点

1无论是在自动控制还是手动控制过程中，均可以及时停止，这在操作过程中，如果遇到意外情况的发生可及时解决，避免财产损失及人员伤亡。

2在自动控制过程中可以自由切换到手动控制过程,同时手动控制过程可以自由切换到自动控制过程。

3在自动控制与手动控制整个过程中,都可以实现复位功能。

4自动过程循环次数的设定,在生产过程中可以设定所需的循环次数,循环完成后可以跳到待机状态接收后续指令。

六、体会

井浩：

通过这次PLC课程设计，我认识到了我对以前知识的漏缺，我深深地体会到了努力压榨自己就可以完成一些自己想象不到的任务，而且这次课程设计锻炼了我独立思考以及组织团队协作分工的能力，这是非常让我受益匪浅的东西，同时我也认识到了团队合作的重要性，当一个团队拥有凝聚力的时候是会做到1+1>2的。

姜皓：

通过这次课程设计，让我更加具体的接触到了PLC的梯形图及其相关编程。

经过实际操作的检验，让我意识到，很多事情，并不是想当然就可以做成的。

一个好的作品必须要经的起实践。

同时这次课设也让我对于PLC的使用有了更丰富的经验。

郑志超：

这次课程设计过程中，遇到了很多困难，软件莫名其妙的崩溃卡死；对组态王进行编程时，有许多看似简单的问题在实际操作中却一直难以实现。

冷静下来后通过与团队的交流，解决了那些让人头疼的问题。

通过这次课设，可以激发一些让人想象不到的惊喜，团队的团结也可以让人在失望时支持你继续坚持。

刘松：

通过对实物的制作,对注塑机的工作原理有了更多的认识,同时也发现了自己的不足,此外,在课设期间,学到了更多的知识,对一些内容有了更深的认知。

附录一组态王程序

if（\\本站点\总开关==1）

{//****自动控制****//

if（\\本站点\选择开关==1）

{if（\\本站点\动模板<=60&&\\本站点\模具!

=100）

{\\本站点\动模板=\\本站点\动模板+15;}

if（\\本站点\动模板==75&&\\本站点\模具!

=100）

{\\本站点\料筒=\\本站点\料筒+15;

\\本站点\注料螺杆=\\本站点\注料螺杆+15;

\\本站点\止反流阀=\\本站点\止反流阀+15;

}

if（\\本站点\注料螺杆>=100&&\\本站点\模具<100）

{\\本站点\模具=\\本站点\模具+20;}//闭模，整进，注料

if（\\本站点\模具==100）

{\\本站点\料筒=\\本站点\料筒-15;

\\本站点\注料螺杆=\\本站点\注料螺杆-15;

\\本站点\止反流阀=\\本站点\止反流阀-15;}

if（\\本站点\注料螺杆==0&&\\本站点\模具==100）

{\\本站点\动模板=\\本站点\动模板-20;

if（\\本站点\模具红0<=50）

{\\本站点\模具红0=\\本站点\模具红0+20;}

if（\\本站点\模具红0==60）

{\\本站点\模具红1=\\本站点\模具红1+50;}

}

}

//****手动控制****//

if（\\本站点\选择开关==0）

{if（\\本站点\合模按钮==1）

{if（\\本站点\动模板<=60）

{\\本站点\动模板=\\本站点\动模板+15;}

}

if（\\本站点\整进注料按钮==1）

{\\本站点\料筒=\\本站点\料筒+15;

\\本站点\注料螺杆=\\本站点\注料螺杆+15;

\\本站点\止反流阀=\\本站点\止反流阀+15;

}

if（\\本站点\注料==1）

{\\本站点\模具=\\本站点\模具+20;}

if（\\本站点\整退预塑按钮==1）

{\\本站点\料筒=\\本站点\料筒-15;

\\本站点\注料螺杆=\\本站点\注料螺杆-15;

\\本站点\止反流阀=\\本站点\止反流阀-15;