PLC课程设计初稿.docx

1、PLC课程设计初稿课程设计一、注塑机的PLC控制1.任务描述注塑机用于热塑料加工，是典型的顺序动作装置，它借助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、顶针后退和复位等操作工序，其中注射和保压工序需要一定的时间延迟。2.控制任务和要求（1）按照图1-1所示的注塑机工艺流程图完成顺序控制。图1-1 注塑机的工艺流程图（2）注塑机工作时有通电指示（不通过PLC）。（3）PLC工作时有运行指示。（4）在进行开模工序、笔墨工序时有工作状态指示。（5）在原点时有位置指示。3设计方案提示因为本设计课题是典型的顺序控制问题，可以采用多种方式完成控制。（1）采用置

2、位/复位指令和定时器指令。（2）采用移位寄存器指令和定时器指令。（3）采用步进指令和定时器指令。4.设计报告要求（1）完整的设计任务书。（2）完成系统组态或硬件配置。（3）正确合理的进行编程元件的地址分配（如果采用分部编程或者结构化编程，要对变量进行申明）。（4）画出输入/输出接线图及相关的图纸。（5）设计梯形图控制程序。（6）编制系统的操作说明。（7）编制系统的调试说明及注意事项。（8）设计体会(可选)。（9）列出参考文献。（一）、注塑机的PLC控制设计1、绪论PLC即可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义

3、是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程. PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息

4、的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。随着科学技术的飞速发展，计算机控制也日趋成熟，同时也扩展到各个控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。2、注塑机定义：注塑成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注射机和模具来实现的。3、注塑机的类型：注塑机的类型有：立式、卧式、全电式，但是无论哪种注塑机，其基本功能有两个：（1）加热塑料，使其

5、达到熔化状态；（2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。4、注塑机的结构和功能：注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。（1） 注塑系统注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式螺杆预塑柱塞注射3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是在注塑机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传动装置组成。（2

6、） 合模系统合模系统的作用：是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时在模具闭合后，供给模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。合模系统的组成：合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。（3） 液压系统液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自的液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量从而满足注射成型工艺各项要求。（4） 电气控制系统电气控制系统和液压系统合理配合，可

7、实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。一般有4种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。（5） 加热/冷却系统加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；冷却系统主要用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。（6） 润滑系统润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能

8、耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑。（7） 监测系统监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。4、注塑机工作原理及模式： 注塑机是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态的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。跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行，这是正向跳转；或程序返回上面某个状态再开始往下继续执行，这是逆向跳转，

9、也就是本次工程用到的循环。根据设计要求有启动、限位开关SQ0、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ7、SQ8九个输入点和电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4、YV5、YV6、YV7、YV8八个输出点，如表1-1所示：表1-1输入输出输入点数量输出点数量SQ0SQ88YV1YV88SB1合计9合计8考虑15%的备用点则所需输入点数为：9X（1+15%）=10.35 取整数11所需输出点数为：8X（1+15%）=9.2 取整数10所以选择PLC的型号为：FX2n32MRFX2N-32MR-001型PLC的输入技术参数如表1-2所示。表1-2 FX2N-32MR-001的输入

10、技术参数输入电压输入电源输如ON电流输入OFF电源输入阻抗输入隔离输入响应时间X0007X010以内X0007X010 以内X0007X010 以内X0077X010 以内DC24V7mA5mA4.5mA3.5mA1.5mA1.5mA3.3k4.3k光电绝缘060ms可变注：输入端X0X17内有数字滤波器，其响应时间可由程序调整为060ms。FX2N-32MR-001型PLC的输出技术指标如表1-3所示表1-3FX2N-32MR-001的输出技术指标项目继电器输出晶闸管输出晶体管输出外部电源AC250，DC30V以下AC85240VDC530V最大负载电阻负载2A/1点；8A/4点共享；8A/

11、8点共享0.3A/1点0.8A/4点0.5A/1点0.8A/4点感性负载80VA15VA/AC 100V30VA/AC 200V12W/DC24V灯负载100W30W15W/DC24V（二）、硬件接线图热塑料的成型加工的控制主要是通过对PLC进行编程来控制电磁阀而完成热塑料的成型加工的。其硬件的接线主要是将控制开关（启动开关、限位开关）和电磁阀与PLC的输入输出对应。其接线图如下图3-1所示：图1-2 硬件接线图（三）、系统设计顺序功能图根据设计任务要求注塑模子在原点SQ1动作，按下启动按钮SB，通过YV1、YV3将模子关闭；当限位开关SQ2动作后表示模子关闭完成，同时又YV2、YV8控制射台

12、前进，准备射入热塑料。当限位开关SQ3动作后 表示射台到位，YV3、YV7动作开始注塑。开始注塑后延时10S后YV7、YV8动作进行保压。保压5S后，由YV1、YV7执行预塑。当加料限位开关SQ4动作后，由YV6执行射台的后退。当限位开关SQ5动作射台停止后退，由YV2、YV4执行开模。当限位开关SQ6动作后表示开模完成，由YV3、YV5动作使顶针前进，将塑料件顶出。当顶针限位开关SQ7动作后由YV4、YV5使顶针后退。顶针后退限位开关SQ8动作后热塑料的成型加工结束而画出顺序功能图如图1-3及I/O分配表如表1-4所示：图1-3顺序功能图表1-4 I/O分配表PLC输入点器件 PLC输出点器

13、件 X0启动按钮 Y1 电磁阀YV1 X1安全限位SQ1 Y2 电磁阀YV2 X2闭模完毕SQ2 Y3 电磁阀YV3 X3前进完毕SQ3 Y4 电磁阀YV4 X4加料完毕SQ4 Y5 电磁阀YV5 X5后退完毕SQ5 Y6 电磁阀YV6 X6开模完毕SQ6 Y7 电磁阀YV7 X7顶针前进完毕SQ7 Y10 电磁阀YV8 X10顶针后退完毕SQ10（四）、梯形图的设计根据设计要求编写出程序梯形图如下所示：图1-4（五）、指令表0.LD M80021.SET S02.STL S03.LD X0004.AND X0015.SET S206.STL S207.OUT Y0018.OUT Y0039.

14、LD X00210.SET S2111.STL S2112.OUT Y00213.OUT Y01014.LD X00315.SET S2216.STL S2217.OUT Y00318.OUT Y00719.OUT T0 K10020.LD T021.SET S2322.STL S2323.OUT Y00724.OUT Y01025.OUT T1 K5026.LD T127.SET S2428.STL S2429.OUT Y00130.OUT Y00731.LD X00432.SET S2533.STL S2534.OUT Y00635.LD X00536.SET S2637.STL S263

15、8.OUT Y00239.OUT Y00440.LD X00641.SET S2742.STL S2743.OUT Y00344.OUT Y00545.LD X00746.SET S2847.STL S2848.OUT Y00449.OUT Y00550.LD X01051.SET S2952.STL S2953.RST Y00454.RST Y00555.LD X00156.OUT S2057.RET58.END（六）、硬件和软件的调试1.FXGP/WIN-C软件介绍FXGP/WIN-C编程软件是FX系列PLC专用的编程软件，“梯形图”编辑结束后经转换成“指令表”下载至PLC中，观察其程序运

16、行情况可判断程序设计是否正确。2.硬件调试接通电源，检查三菱FX2N-32MR可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。 3.软件调试按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，（在下载时确保实验箱的电源是打开的和PLC的状态是在STOP档）再进行下一步的调试。（七）、调试结果分析将硬件正确连接好和程序下载到PLC后就可以进行整体的调试了。当工作人员启动按钮SB（X0闭合）后，注塑机就进入工作状态。一旦有注塑模子在原点限位开关SQ1动作（X1闭合），则电磁阀YV1、YV7工作将模子关闭（Y1

17、、Y7得电）其仿真图如图1-5所示。图1-5模子关闭完成后限位开关SQ2（X2闭合）动作，同时电磁阀YV2、YV10（Y2、Y10得电）工作控制射台的前进，准备射入热塑料。其仿真图如图1-6所示。图1-6当射台前进到位后限位开关SQ3（X3闭合）动作，电磁阀YV3、YV7（Y3、Y7得电）工作开始注塑，同时时间继电器T0得电开始记时（记时10秒钟）。其仿真图如图1-7所示。图1-7当时间继电器T0记时时间到后电磁阀YV7、YV10（Y7、Y10得电）工作进行保压，同时时间继电器T1得电开始记时（记时5秒钟）。当时间继电器T1记说时间到后，电磁阀YV1、YV7（Y1、Y7得电）工作来执行预塑，进

18、行加料。其仿真图如图1-8所示。图1-8当加料完成后，限位开关SQ4（X4闭合）动作，电磁阀YV6（Y6得电）工作控制射台的后退。其仿真图如图1-9所示。图1-9当射台后退完成后限位开关SQ5（X5闭合）动作射台停止后退，同时电磁阀YV2、YV4（Y2、Y4得电）工作执行开模，其仿真图如图1-10所示。图1-10当开模完成后限位开关SQ6（X6闭合）电磁阀YV3、YV5（Y3、Y5得电）工作控制顶针前进。其仿真图如图1-11所示。图1-11当顶针前进完成后限位开关SQ7（X7闭合）动作，电磁阀YV4、YV5（Y4、Y5得电）工作控制顶针后退。其仿真图如图1-12所示。图1-12当顶针后退完毕后

19、限位开关SQ8（X10闭合）动作，动作结束即关闭电磁阀YV4、YV5（Y4、Y5失电）。其仿真图如图1-13所示图1-13二、基于数字反馈的自动退磁机的PLC控制（一）、项目简介基于数字反馈的自动退磁机是在固定式退磁器的基础上设计的，具有自动化程度高、采用了光气机电一体化技术，PLC编程技术解决了自动运行的难题，运用可控硅调压原理设计出调压主电路退磁控制系统。当精密零件加工完毕后，直接放在退磁器上，几秒种就可以使得零件退磁，为企业中精密仪器零件的退磁提供了可靠而有效的技术保证，具有广泛的社会效益和经济效益。本产品适合用于轴承，精密小型金属零件、夹具、小模具、工件、器件的退磁。能提供检测剩磁功能

20、。（二）、自动控制退磁过程待退磁的工件放于特斯拉计上方，进行测磁。机械手处于原位，按开始SB2按钮后，机械手随气动线导轨移动到电磁铁心的上方，电路中双向晶闸管无级调速开关正向转动，将输入电压降低，此时产生了一个震荡衰减的交变电流，使电机绕组产生的磁场强度减弱，工件退磁，机械手伸出，停留一段时间后，双向晶闸管无级调速开关反向转动，反转后，机械手抓紧被测的工件，机械手伸回，机械手又随气动线性移动至原位，机械手再次伸出，机械手将工件放于特斯拉计上检测，若数值到达退磁效果，则工件退磁成功，若还未达到退磁效果，气动机械手再次抓起工件往复上面过程。（三）、指令表0 LD M80021 SET S03 ST

21、L S04 ZRST S20 S309 LD X00710 SET S2012 STL S2013 OUT T0 K2016 RST Y00317 RST Y00118 SET Y01219 LD T020 SET S2122 STL S2123 OUT Y00224 LD X00125 SET S2227 STL S2228 SET Y00129 OUT T1 K2032 LD T133 SET S2335 STL S2336 SET Y00337 OUT T2 K3040 LD T241 SET S2443 STL S2444 SET Y01045 OUT T3 K3048 LD T349

22、 SET S2551 STL S2552 PLSY K50 K1000 Y01459 OUT T15 K5062 LD T1563 RST Y00364 LD T1565 OUT T9 K2068 LD T969 SET S2671 STL S2672 PLSY K50 K1000 Y01479 OUT Y01680 OUT T4 K4083 LD T484 SET S2786 STL S2787 RET Y00088 OUT T5 K6091 LD T592 SET S2894 STL S2895 RST Y00396 OUT T6 K2099 LD T6100 SET S29102 STL

23、 S29103 OUT Y000104 LD X005105 SET S30107 STL S30108 SET Y003109 OUT T7 K30112 LD T7113 SET S31115 SET S31116 RST Y003117 RST Y001118 OUT T8 K50121 LD T8122 SET S32124 STL S32125 LD M0126 OUT S0128 LD M1129 LD M1131 RET132 LD X003133 OR M0134 ANI X007135 ANI X014136 OUT M0137 RST Y012138 LD X014139

24、OR M1140 ANI X007141 ANI X003142 OUT M1143 LDI X012144 OUT M8034 146 END (四)、梯形图(五)、功能转移图结束语通过一周的PLC的课程设计，在自己的努力下，最终完成FX-2N系列PLC控制注塑机的设计。本控制系统就是充分利用了PLC、接口电路芯片。实现了对注塑机的控制，达到了设计的目的。这次设计的PLC控制注塑机的主要内容包括设计出了硬件系统的接线图、梯形图等；运用步进指令进行PLC控制程序设计；还进行了系统调试。在设计中运用所学的理论知识，进行注塑机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用

25、能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。综合运用了所学的知识，理论与实际相结合，提出并论证设计方案，然后进行软、硬件的设计、制作与调试，最后获得正确的结果。加深了对所学理论知识的巩固，加强了建立PLC控制工业机械和生产过程系统的整体概念，初步掌握了PLC控制工业生产和社会生活的软、硬件开发方法，为以后进行实际的PLC软、硬件应用开发奠定了良好的基础。与此同时，也加强了我们对问题的分析解决能力，为以后的毕业设计和毕业后的工作做了充分的准备。参考文献1 程周.可编程序控制器原理与应用M 北京：高等教育出版社， 2003年2 王永华.现代电气控制及PLC 应用技术 北京：北京航空航天大学出版社，20003 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器北京：机械工业出版社，2008.4 吴建强，姜三勇.可编程控制器原理及应用 哈尔滨工业大学出版社，20005 吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用 北京：机械工业出版社，20036 张万忠，刘明芹.电器与PLC控制技术 北京：化学工业出版社。20037 史国生.电气控制与可编程控制技术3版 北京：化学工业大学出版社，20108 王红可编程控制器使用教程北京：电子工业出版社，20039 宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：冶金工业出版社，2001