精品注塑机PLC程序设计说明书全解.docx
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精品注塑机PLC程序设计说明书全解
注塑机PLC程序设计说明书全解
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 １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、相关教材及参考书目：
1．《机床电器与可编程控制技术》李西兵、郭强主编，电子工业出版社；
2．《PLC原理及应用》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原理及应用》，常文平编著，西安电子科技大学出版社
摘要
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、注射压力等都有大提高。
关键词：
注塑机;液压;塑化
Abstract
Injectionmoldingmachineisthemainequipmentoftheinjectionmoldingmachine,thetechnicalparametersandperformanceoftheinjectionmoldingmachineandplasticpropertiesandinjectionmoldingprocesshasacloserelationship.Thefurtherimprovementanddevelopmentofinjectionmoldingequipmentwillpromotetheprogressofinjectionmoldingtechnology,andcreateconditionsforthedevelopmentandapplicationofinjectionproducts.Inthedevelopmentoflarge-scaleinjectionmoldingtechnology,themoldclosingsystemadoptsfullhydraulicorhydraulic-mechanicaltype,thatis,crankshaftconnectingrodtype,bothinthemarkethavecompetitiveability.Butnomatterwhatformofnote,thedirectionofitsdevelopmentmustbelowenergyconsumption,lownoise,easytocontroltheclampingforce,stableoperation,safeandreliableandeasytomaintainthedirectionofdevelopment.Inrecentyears,thedevelopmentofsmallandmedium-sizedinjectionmoldingmachinetechnologyisveryrapid,onthetechnicalparameters,theplasticcapacity,injectionpressureandsoonhavegreatlyimproved.
Keyword：
Injectionmoldingmachine；Hydraulic；Plasticizing
第一章设计要求、任务及原理
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。
1.2设计任务
（1）绘制机床工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。
1.3设计原理
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，压力和行程，将料筒前端的溶料注入模腔。
4）冷却和保压：
按设定多种压力和时间段，保持料筒的压力，同时模腔冷却成型。
5）冷却和预塑：
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、注射和成型。
塑化是实现和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和速度。
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20～45MPa之间），因此必须有足够大的合模力。
由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。
第二章硬件设计
2.1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
2.2元器件的选型和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，以及考虑到今后对系统的维护和扩充使用，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-001
FX2N-16MS
FX2N-16MT
8
8
24～32
FX2N-32MR-001
FX2N-32MS
FX2N-32MT
16
16
24～32
FX2N-48MR-001
FX2N-48MS
FX2N-48MT
24
24
48～64
FX2N-64MR-001
FX2N-64MS
FX2N-64MT
32
32
48～64
FX2N-80MR-001
FX2N-80MS
FX2N-80MT
40
40
48～64
图2-2FX2N系列基本单元
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和选择好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，便于系统扩展和工艺流程的改，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
X1
关闭电机
SB2
停止按钮
X2
复位开关
SB3
X3
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
SB6
X6
快速移动模板
SB7
X7
慢速合模
SB10
X10
手动射台前进
SB11
X11
手动注塑
SB12
X12
手动倒缩
SB13
X13
手动射台后移
SB14
X14
手动开模
SB15
X15
手动顶针前进
SB16
X16
手动顶针复位
SB17
X22
合膜快速接近开关
SQ1
接近开关
X23
合模慢速接近开关
SQ2
X24
合模完成接近开关
SQ3
X25
射台前进接近开关
SQ4
X26
预塑完接近开关
SQ5
X27
倒缩接近开关
SQ6
X30
射台后退接近开关
SQ7
X31
顶针前进接近开关
SQ8
X32
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2-3PLCI/O口分布
2.3硬件接线图
2.4控制电路
第三章软件设计
3.1软件设计原理
设计流程图
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累述了。
3.2各功能梯形图
见附录APLC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M4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5s
M7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5s
M10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OFF，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。
半自动和自动和手动类似，只是按钮全是限位开关。
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YV1～YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退和复位等工序，其中注射和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，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，所以停止按钮和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、顶针后退和复位等工序。
并按要求实现所有功能。
本次设计结果，符合设计目的和设计要求，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YV4、YV5得电和复位等工序，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
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化学工业出版社,2003.12
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129~133．
附录APLC控制系统程序梯形图
附录BPLC控制系统程序清单
0LDM8002
1ORX0000
20RX017
3ORB
4SETM0
5LDM0
7ANDX001
8SETM1
9RSTM0
10RSTT1
11RSTT2
12RSTT3
13RSTT4
15LDM1
16ANIX001
17MPS
18ANDX003
19SETM100
20RSTM1
21MRD
22LDX004
23ORPX020
24ANB
25SETM101
26RSTM1
27MRP
28ANDX021
29SETM103
30RETM1
31MPP3
32SETM102
33LDM100
34MPS
35ANDX33
36OUTM41
37MRD
38ANDX34
39OUTM34
40MPR
41ANDX35
42OUTM35
43MPR
44ANDX36
45OUTM36
46MPR
47ANDX37
48OUTM37
49MPR
50ANDX40
51OUTM41
52MPR
53ANDX005
54SETM3
55MRD
56ANDM3
57ANDX006
58SETM4
59RSTM3
60MRD
61ANDM4
62ANDX007
63SETM5
64RSTM4
65MRD
66ANDM5
67ANDX010
68SETM6
69RSTM5
70MRD
71ANDM6
72ANDX011
73SETM7
74RSTM6
75MRD
76ANDM7
78ANDT1
79SETM10
80RSTM7
81MRD
82ANDM10
82ANDT2
83SETM11
84RSTM10
85MRD
86ANDM11
87ANDX012
88SETM12
89RSTM11
90MRD
91ANDM12
92ANDX013
93SETM13
94RSTM12
95MRD
96ANDM13
97ANDX014
98SETM14
99RSTM13
100NRD
101ANDM14
102ANDX015
103SETM15
104RSTM14
105MRD
106ANDM15
107ANDX016
108SETM16
109RSTM15
110MPP
111ANDM16
112ANDX017
113RSTM16
114RSTM100
115LDM101
116MPS
117ANIX002
118SETM20
119RSTM33
120MRD
121ANDM20
122ANDX022
123MPS
124ANIX002
125SETM21
126MPP
127RSTM20
128MRD
129ANDM21
130ANDMO23
131ANIM002
132SETM22
133MPP
134RSTM21
135MRD
136ANDM22
137ANDM024
138MPS
139ANIX002
140SETM23
141MPP
142RSTM22
143MRD
144ANDM23
145ANDX026
146MPS
147ANIX002
148SETM24
149MPP
150RSTM23
151MRD
152ANDM24
153ANDT3
154MPS
155ANIX002
156SETM25
157MPP
158RSTM24
159MRD
160ANDM25
161ANDT4
162MPS
163ANIX002
164SETM26
165MPP
166RSTM25
167MRD
168ANDM26
169ANDX026
170MPS
171ANIX002
172SETM27
173MPP
174RSTM26
175MRD
176ANDM27
177ANDX027
178MPS
179ANIX002
180SETM30
181MPP
182RSTM27
183MRD
184ANDM30
185ANDX030
186SETM31
187RSTM30
188MRD
189ANDM31
190ANDX031
191SETM32
192RSTM31
193MRD
194ANDM32
19
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