塑料注射成型機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘要注射成型設(shè)備的關(guān)鍵部件是注射成型設(shè)備的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個設(shè)備的質(zhì)量。本文首先對注射成型機的控制系統(tǒng)進行了研究，通過采用單片機進行控制；通過對繼電器、觸點等的控制方式的對比，確定了PLC用于對注塑設(shè)備的各個操作進行了監(jiān)控。通過對PLC的輸入、輸出界面的特性進行精確的歸類和編碼，以決定注入/出口的數(shù)目。PLC的機型是FX2N-MR，按其輸入輸出數(shù)量和類型確定。完成了注射成型機的主要電路及控制部分的硬件電路。在軟件設(shè)計上，按照注射成型設(shè)備的不同操作，制作了注射成型設(shè)備的生產(chǎn)過程。按照該流程，完成了注射成型過程的流程圖，并按操作流程圖書寫注射成型過程中的動態(tài)變化曲線，然后按照該過程曲線繪制出相應(yīng)的階梯曲線。關(guān)鍵詞：注塑機控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

目錄TOC\o"1-3"\u第一章緒論 11.1塑料機械行業(yè)概述 11.2國內(nèi)外注塑機的研究現(xiàn)狀 11.3注塑機的發(fā)展趨勢 2第二章注塑機系統(tǒng)概述 42.1注塑機的組成 42.1.1注塑機液壓油路系統(tǒng) 42.1.2注塑機合模系統(tǒng) 42.1.3注塑機注射系統(tǒng)、射臺移動系統(tǒng) 42.2注塑機的分類 52.2.1按注射單元形式分類 52.2.2按注塑機的外形分類 5第三章注塑機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案和思路 73.1注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計的工藝分析 73.2設(shè)計的思路和方案 73.2.1傳統(tǒng)注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計 73.2.2目前注塑機常用的控制系統(tǒng)設(shè)計 73.2.3常用的注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計的比較及確定 8第四章注塑機的PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計 94.1PLC機型的選擇 94.2主電路的設(shè)計 94.3控制電路的設(shè)計 104.4注塑機的動作流程 114.5程序設(shè)計 144.5.1步進指令的簡單介紹 144.5.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計 15第五章結(jié)論 21參考文獻 23塑料注射成型機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計第一章緒論PAGE8PAGE5第一章緒論1.1塑料機械行業(yè)概述自1950年以來，我國引進了螺旋塑件注塑器，迄今已經(jīng)超過50年。在我國塑料工程領(lǐng)域，80%以上的塑料產(chǎn)品都是使用注塑的。近幾年，在汽車、建材、食品、醫(yī)藥等行業(yè)對注塑件的需求不斷增加，也促進了注塑機技術(shù)的發(fā)展與提升。2005年以來，我國塑機生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模位居全球第一，2006年生產(chǎn)規(guī)模超過200億元，2010年全國塑料設(shè)備制造工業(yè)總產(chǎn)值達到421.06億元，同比增長63%,2013年行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值首次突破500億元，國產(chǎn)塑機占國內(nèi)塑機市場份額提升至77%。與國內(nèi)23大機械行業(yè)進行了縱向比較，2013年，國內(nèi)規(guī)模以上的塑機企業(yè)的平均營業(yè)利潤已經(jīng)躍居第一。1.2國內(nèi)外注塑機的研究現(xiàn)狀自注射成型開始，其鎖定力值為1000-5000kN;一般是以50-2000克的注射成型設(shè)備為主。70年代末，隨著工程學(xué)的發(fā)展，尤其是在車輛上；船舶、航天、機械、大型家電等行業(yè)的大量使用使得大型塑料注射成型設(shè)備得以快速發(fā)展。這一點在美國尤為突出，1980年，美國共有140部超過10000kN的大功率注射成型設(shè)備進入了市場，1985年達到500多部。日本名機注塑設(shè)備公司已經(jīng)生產(chǎn)出了目前全球最大的注塑設(shè)備，該設(shè)備具有120000kN的鎖定能力和92000g的注塑能力。20世紀(jì)80年代，隨著中國的發(fā)展，我國的塑料注射成型設(shè)備CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)得到了快速的發(fā)展。中國一大群國家高科技公司先后引入美國EDS公司UGS和PTC公司CAD、CAD、CAD等系統(tǒng)，進行了系統(tǒng)的三維模型、機械的運動學(xué)模擬、關(guān)鍵部件的分析、高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分配、以及最大的應(yīng)力峰；對危險區(qū)等進行預(yù)處理和計算，有助于設(shè)計者迅速了解、評估和修改設(shè)計計劃，確保關(guān)鍵部件的合理、可靠；通過CIMS項目的應(yīng)用，可以對生產(chǎn)計劃、物料、成本進行統(tǒng)一的計算機管理；引入IMAN技術(shù)，可建立并追蹤生產(chǎn)工藝資料、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與版本、產(chǎn)品特性與相關(guān)資料的檢索、資訊傳送等。目前，國外的塑料注射成型設(shè)備控制系通過多個單片機進行專業(yè)的生產(chǎn)，并結(jié)合了尖端的軟硬件技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)著重于機械與操作人員之間的交流，使得操作人員能夠更好地把握和運用機械的各種機能。多語種展示，打破了言語壁壘。另外，還有很多先進的控制特性。比如，一個注塑模具模具工藝的專家體系；模具型腔內(nèi)的注塑壓力保持開關(guān)的智能化辨識；可實現(xiàn)對注射壓、注射速度參數(shù)的智能調(diào)整。舉例來說，美國知名的注射成型設(shè)備公司CincinnatiMilacron，在過去的一百多年里一直是全球領(lǐng)先的機械制造技術(shù)、設(shè)計與研發(fā)領(lǐng)域，其生產(chǎn)的VISTA系列注射成型設(shè)備采用了先進的材料、先進的控制系統(tǒng)和水力技術(shù)。再比如由美國穆格公司開發(fā)的PC28注射成型設(shè)備和MOOG2000注射成型計算機控制，具備了全部的工業(yè)控制器的全部性能。香港華大機器裝備有限公司C2系列注塑機，與日本廠家合作研發(fā)CIMtrol計算機控制，具有更完善的注塑計算機控制功能，可讓操作人員充分發(fā)揮先進注塑技術(shù)的先進技術(shù)。相對于世界先進水平，中國在精密注射成型設(shè)備的研發(fā)上相對落后。投資于技術(shù)研發(fā)的人員；人力資源少，技術(shù)研發(fā)涉及范圍廣泛，涉及到機械的設(shè)計；全面的液壓傳動系統(tǒng)，計算機控制技術(shù)，化學(xué)聚合物塑料等。中國塑料工業(yè)在應(yīng)用高新技術(shù)、提高技術(shù)水平、推進機電集成等領(lǐng)域都有了長足的進步，有些公司已將計算機技術(shù)應(yīng)用于閉環(huán)控制，但在國外已廣泛應(yīng)用，可以實現(xiàn)開環(huán)和閉環(huán)的雙重控制，同時還可以利用先進的注塑機控制技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器，從而提高產(chǎn)品的精度、質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性。在中國，近幾年工程塑膠產(chǎn)品的發(fā)展速度非常迅速，但對產(chǎn)品的精度的需求卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它產(chǎn)品。比如，制造一臺小型模數(shù)的聚碳酸脂傳動，每一節(jié)的重復(fù)性要求大于0.05毫米，產(chǎn)品的收縮不超過1%。所以，除了對模具自身的高精確性的要求之外，還有一個精確、穩(wěn)定的控制體系；水力和精密零件也是注射成型過程中的重要環(huán)節(jié)。中國在1995年至2010期間的15年內(nèi)；原材料行業(yè)、電子行業(yè)、運輸業(yè)、包裝業(yè)等行業(yè)將會得到快速發(fā)展，因此對大型注塑設(shè)備的需求量會越來越大。比如，作為中國的重要行業(yè)，汽車業(yè)不會在中國擁有高精密的注射成型設(shè)備后才開始生產(chǎn)，所以高精密的注射成型設(shè)備只能依靠國外；比如中國，是一個非常缺乏的地區(qū)，在所有的窗戶中，塑料的窗戶只有1.2%，相對于德國的50%來說，中國的塑料窗戶有很大的發(fā)展空間。因此，中國的精密注射成型設(shè)備及控制技術(shù)的研發(fā)必須依據(jù)技術(shù)力量、資金等方面的客觀情況，不斷研發(fā)新型的技術(shù)，加大科技運用力度，不斷提升技術(shù)含量，不斷提升技術(shù)含量，逐漸縮短中國同世界先進水平的技術(shù)差距。1.3注塑機的發(fā)展趨勢中國塑料機械每一次參展，無論從技術(shù)上、規(guī)模上，都有了長足的發(fā)展，有些品種已逐漸縮小與國外先進的差距，尤其是注塑機械，更是走在了國際前列。因此在歷次的世界橡膠機械博覽會上，深受海內(nèi)外朋友的青睞。以中國塑膠機械行業(yè)的整體發(fā)展程度來衡量，不管是經(jīng)營、技術(shù)還是技術(shù)；與世界先進水平相比，產(chǎn)品品種、應(yīng)用高新技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的差異。就當(dāng)前世界上的技術(shù)水準(zhǔn)而言，注射成型設(shè)備的模具移動速率由20~30米/分鐘提升為40~50米/分鐘，最高可達70米/分鐘；以前是100毫米/秒，如今是250毫米/秒，有些甚至是450毫米/秒。在能源節(jié)約上，由以往的流動比率、壓比調(diào)節(jié)向可變或量化的方向發(fā)展。采用變頻調(diào)速器，采用了伺服技術(shù)，使注射成型設(shè)備的能量消耗只有常規(guī)設(shè)備的30%。注射成型工藝的高效性，其工作節(jié)奏迅速，產(chǎn)品的生產(chǎn)時間較以往縮短了24%。高效率的注射成型設(shè)備通常是在模具打開和成型的同時進行，并在模具打開的時候進行抽芯和排出。日本最快速的注射成型設(shè)備，其工作時間僅為1秒。注射成型設(shè)備的技術(shù)經(jīng)過了繼電器的改造；接觸式控制與PLC控制與特殊電腦控制的發(fā)展歷程。美國費洛思公司于二十世紀(jì)六十年代后期率先采用電腦控制技術(shù)，二十世紀(jì)八十年代以來，電腦控制技術(shù)發(fā)展迅速，其功能已由單純的操作方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w溫度、注射壓力、注射速度、保壓時間、冷卻過程和水壓循環(huán)等多種因素的綜合調(diào)控。以往的注射成型設(shè)備大都是開環(huán)，而現(xiàn)在則是閉環(huán)的。德國克勞斯馬菲公司生產(chǎn)的PM控制裝置，通過對模具合模力、模腔壓力及模具填充工藝的控制，將產(chǎn)品的品質(zhì)偏差控制在0.15%以內(nèi)。向精密方向發(fā)展，是注射成型設(shè)備發(fā)展的主要特征；在控制系統(tǒng)的設(shè)計上，選用了閉環(huán)式伺服馬達作為驅(qū)動器，并與壓力傳感器、激光測量儀相結(jié)合，實現(xiàn)了閉環(huán)式的壓力和轉(zhuǎn)速。因此，對塑料注射成型設(shè)備的質(zhì)量指標(biāo)提出了更高的要求。第二章注塑機系統(tǒng)概述第二章注塑機系統(tǒng)概述2.1注塑機的組成該設(shè)備包括：液壓系統(tǒng)、模具合模系統(tǒng)、噴臺運動系統(tǒng)、熱制冷系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和進料系統(tǒng)。2.1.1注塑機液壓油路系統(tǒng)注塑機的液壓管路系統(tǒng)包括：油、泵用馬達；濾油器，油箱，油管，油溫冷卻器，比例壓力閥，比例流量閥，開關(guān)閥，液壓馬達等液壓部件。該系統(tǒng)采用了比例式壓氣門和比例式流氣門，可以進行多段式的壓力和流量調(diào)節(jié)，油路簡單，效率高，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，沖擊少，噪音低。2.1.2注塑機合模系統(tǒng)該合模機構(gòu)主要用于推進模的開、關(guān)動作，并帶動動模上下移動，而鎖定模的力量要比注入的壓力大，從而保證塑膠產(chǎn)品不會出現(xiàn)飛邊現(xiàn)象。模具的閉模系統(tǒng)是用四個拉條和一個螺絲帽將前、后兩個模板連接在一起構(gòu)成一個整體的剛構(gòu)架。前面是移動模板；后面的兩塊板中間，后面的一塊板上安裝一個合模筒；在合模式液壓缸的驅(qū)動下，移動模架由四個拉桿帶動，進行開閉模具的動作。動模安裝在活動模架上，而定模安裝在前部的固定模架上。在關(guān)閉模時，由合模筒的壓力使其達到正常的合模力。將模具鎖定，避免在注射到壓力下鑄件的時候，模子內(nèi)的空隙會被打開。在合模時，將模的推桿與前端；后模板產(chǎn)生的壓力使其處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。注射工藝的閉模操作主要有：關(guān)閉安全門，鎖模，注射，保壓，溶膠，冷卻，抽膠，開模，頂出制品等。在移動模架的背面安裝了一套水力和機械式脫模機構(gòu)。在打開模時，移動模板可以利用壓模內(nèi)的脫模裝置將產(chǎn)品從型腔內(nèi)推出。在移動模架或固定模架上也安裝了調(diào)整模的機械裝置，使模具的厚度在某一特定的區(qū)間上進行調(diào)整。在液壓機械閉合機構(gòu)中，為了避免模具的過載，需要調(diào)整模具的尺寸。在模具的前部和后部設(shè)有安全罩、安全門和液壓安全保護機構(gòu)。通常采用油壓、電動極限開關(guān)與安全閥的雙重聯(lián)動，僅在安全閥關(guān)閉的情況下，進行關(guān)閉操作。2.1.3注塑機注射系統(tǒng)、射臺移動系統(tǒng)注塑成型設(shè)備的功能是將材料塑化、熔合，然后以較快的速度向模具內(nèi)注入液體。該注塑體系主要包括：一種塑料；一種螺旋傳動機構(gòu)；計量裝置，注射動作裝置，注射座，整體移動裝置，行程限位裝置，進料漏器等。該增塑設(shè)備包括螺旋軸和加熱器，其前端設(shè)有止逆環(huán)和多種剪切或混合部件，以阻止熔液回流；螺旋傳動裝置由減速裝置、軸承座、主軸套和螺旋傳動電動機或液力電動機構(gòu)成。在預(yù)成型過程中，由主軸罩和支座上的減速器驅(qū)動螺旋轉(zhuǎn)動。該注塑設(shè)備主要包括：注入油筒、活塞和噴管。在注入過程中，汽缸會形成一個噴射推進器，然后由主軸驅(qū)動螺旋將壓力作用于頭部的熔液，從而將液體注入到模具空穴中。注射支架是一種底座，它可以在機體上活動，塑化裝置、注射裝置、配重裝置、漏斗等均與注射支架相連。通過液壓缸的動作，注塑座能實現(xiàn)整個向前或向后移動，從而使得噴頭與模頭相接觸或脫離。2.2注塑機的分類最近幾年，注射成型設(shè)備迅速發(fā)展，種類越來越多，但其分級的方式也越來越多。大部分的注射成型設(shè)備都是用電機帶動一臺或幾臺油泵，它是一種液壓泵和一種在里面工作的油，它的工作是通過一個傳動裝置來完成的，一般情況下，通過油壓來推進一個氣缸，而一個轉(zhuǎn)動通過一個油壓來帶動一個液壓電機。2.2.1按注射單元形式分類根據(jù)注塑裝置的形狀，可以分成兩種：一種是活塞型，一種是螺旋型。(1)一種活塞注射成型器。這種注塑器是利用活塞將塑件推進到圓筒的前面的塑化室，利用圓筒的外力將塑件變成液態(tài)，再由活塞推動，注入到模子內(nèi)部。(2)螺旋注射成型設(shè)備。注塑件的熔融成型和注入均采用螺旋成型，其中螺旋注塑器是最常用的一種。2.2.2按注塑機的外形分類按注射成型設(shè)備的外觀劃分，可分為注射成型和合模兩種。(1)垂直注射成型設(shè)備。垂直注射成型設(shè)備的注射體系與模具閉合體系沿垂直方向平行。本發(fā)明具有占用空間少、模具體積較少、拆卸簡單、便于在模具中放置金屬嵌入物以完成鑲嵌注射成形的特點。它的不足之處在于：高機身，注射成型時不能自動卸料，難以自動化，常被應(yīng)用在半自動化的制造中。直立注射機具有專業(yè)人員，可用于塑膠產(chǎn)品的模壓。(2)水平注射成型設(shè)備。在水平注射成型機上，其注射體系與模具閉合體系均為橫向方向。本發(fā)明的特點是：具有較小的機體、較高的成型質(zhì)量和較好的穩(wěn)定性，產(chǎn)品在擠出后能自行脫離，便于自動化的制造。但其不足之處在于：占用大量空間、拆卸模具不便、安裝嵌塊不便，因此若大量鑲嵌式注射成型需針對各品種進行改裝，成為無標(biāo)號專用注射成型設(shè)備。水平注射成型設(shè)備是目前應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的一種，也是世界上最基礎(chǔ)的注射成型設(shè)備。(3)傾斜注射成型設(shè)備。角式注射成型設(shè)備的注射體系與模具閉合體系的軸向方向相互平行。注射成型時，將塑膠由模頭的分模面注射，適合于不能在中間位置留下澆口的平底產(chǎn)品。同時，通過注入裝置預(yù)留的空白部位，使其在水平注塑機內(nèi)完成內(nèi)嵌零件的自動注入。(4)多站注射成型設(shè)備。多站式注射成型設(shè)備是一種專用的多模式注射成型設(shè)備。第三章注塑機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案和思路第五章結(jié)論第三章注塑機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案和思路3.1注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計的工藝分析注射成形工藝是將熱塑性或熱固性的塑膠在受熱的圓筒體中進行加熱；在攪拌和擠出的過程中，均勻地塑化（溫度和成分都是均勻的），在一個較窄的孔或者一個被關(guān)閉的噴管的阻止下，被壓縮的材料聚集在一個圓筒的頂端，通過一個由螺旋或活塞產(chǎn)生的推動力，通過一個注模的噴射裝置，通過一個注口和一個模具的注入裝置，進入一個關(guān)閉的冷卻型腔。裝滿空穴的熔液在壓力下被冷卻（熱塑）或者熱（熱固性的塑膠）凝固，然后將鑄件從模具中拿出來，在運行中結(jié)束一個成形循環(huán)，然后繼續(xù)進行以上的制造工序。通常我們將注射成形過程稱作注射成形過程。按照生產(chǎn)周期，可以畫出注射成型設(shè)備的工作流程，也稱為注射成型設(shè)備的生產(chǎn)流程。在圖表3.1中可以看到。圖3.1注塑機工藝流程圖3.2設(shè)計的思路和方案3.2.1傳統(tǒng)注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計常規(guī)的注射設(shè)備通常都是開環(huán)操作，通過一個預(yù)置的成形狀態(tài)，利用一個開放的（沒有反向饋回路）來對機械進行操作。在制造期間，根據(jù)工藝的需要，事先設(shè)置各種操作條件，比如模具的合模壓力，注入速率；循環(huán)時間，保壓壓力，溫度等，都是在制造期間通過機械維護的。該方法具有結(jié)構(gòu)簡便、成本低、抗干擾性低、控制溫度和精確性低等優(yōu)點。3.2.2目前注塑機常用的控制系統(tǒng)設(shè)計現(xiàn)在，大多數(shù)的注射成型設(shè)備都是采用半閉環(huán)或完全閉環(huán)的方式，也就是說，根據(jù)實際的測試數(shù)據(jù)和所設(shè)置的數(shù)據(jù)進行對比。閉環(huán)控制系統(tǒng)在注入速率和注入壓力時，使用了負(fù)向回饋環(huán)路；模腔溫度、模腔壓力、熔體溫度及液壓油壓等由于外界環(huán)境因素而產(chǎn)生誤差，由機械自行調(diào)整，實現(xiàn)了對誤差的補償，具有較好的抗干性和較高的控制準(zhǔn)確率。3.2.3常用的注塑機控制系統(tǒng)設(shè)計的比較及確定能夠?qū)λ芰献⑸湓O(shè)備進行操作的PLC，單片機，繼電接觸器，微電腦等。PLC是一種應(yīng)用于工業(yè)制造的技術(shù)，它與CAD/CAM相結(jié)合；NC技術(shù)作為當(dāng)今世界三大支柱技術(shù)之一，已逐漸被人們所熟知和使用。PLC是專門為工業(yè)領(lǐng)域的實際使用而開發(fā)的，它使用了一個可編程的內(nèi)存，用于在它的內(nèi)部進行邏輯操作；如順序控制，計時，計數(shù)，算數(shù)等，并控制多種機器或制造工藝，采用數(shù)字式或模擬輸入輸出接口。PLC作為微型處理技術(shù)和常規(guī)繼電觸點控制技術(shù)的一種新產(chǎn)品，解決了繼電觸點接線復(fù)雜、可靠性低、通用性和柔韌性低的問題，同時兼顧了微處理器和維護現(xiàn)場電工的技術(shù)和使用，尤其對PLC程序的編寫，無需特殊的計算機程序設(shè)計，而使用了一種基于繼電器的梯形圖形的簡易命令格式，使得程序編制直觀、直觀、易學(xué)、校驗方便。當(dāng)客戶在選購PLC時，只要按照使用手冊上的指示，進行簡單的用戶編程，即可實現(xiàn)PLC在實際中的靈活運用。與單片機相比，PLC具有以下特點：PLC所使用的梯形圖象與保護電路圖樣相似，程序編制簡便，便于掌握，便于廣大電工界人士使用；PLC在工業(yè)上的應(yīng)用更為苛刻，其工作穩(wěn)定性相對較好，但對微處理器的工作環(huán)境有一定的需求。根據(jù)上述的PLC控制，采用單片計算機進行控制；本文通過對繼電器與微機的控制對比，提出了利用PLC進行控制的方法。通過進口控制注入成型設(shè)備；輸出裝置，PLC，液壓比例閥，開關(guān)閥等傳動線路。將已編好的用戶程式經(jīng)由電腦或手動編譯器導(dǎo)入PLC基礎(chǔ)元件，PLC基礎(chǔ)元件將使用者程式理解為由微處理器的CPU所理解的程式，亦就是將程式轉(zhuǎn)換成程式碼或程式碼。中心處理部將注射成型設(shè)備的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行掃描，然后按照使用者的編程實現(xiàn)與其內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，從而實現(xiàn)對注射成型設(shè)備的操作進行控制。程序設(shè)計用于對注射成型設(shè)備進行程序編制。編程器的編程語言包括指示方式（表格）、符號方式、邏輯圖和階梯符號，以及最常用的是控制體系的階梯圖和命令（聲明表格）。第四章注塑機的PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計第四章注塑機的PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計4.1PLC機型的選擇PLC在我國的廣泛使用和推廣，使其品種和類型不斷增多，性能也日益完備。美國；日本；從德國等國外進口PLC的產(chǎn)品，以及由國產(chǎn)廠商自主研發(fā)的數(shù)十個系列。三菱FX型PLC集合了一體化和模塊化PLC之優(yōu)勢，其基本單元、擴展單元和擴展單元均具有同樣的高、寬、高等特點，其彼此之間沒有使用襯底，只由平面線纜相連，組裝后形成一個規(guī)整的矩形結(jié)構(gòu)。該設(shè)備具有較低的尺寸，適合于各種機電設(shè)備。FX2N型PLC是當(dāng)前市場上的主要型號，能夠滿足大部分的行業(yè)控制需求。經(jīng)過多年的市場行情，它的售價已經(jīng)降低，并且具有更高的性價比。FX2N型PLC具有下列技術(shù)特征：(1)FX2N型PLC是一種整體式的盒式，它的主要單元是將CPU、存儲器、輸入/輸出、供電等功能整合到一個單元中。(2)FX2N型PLC是FX系列PLC中功能最強、運行速度最好的一種，其運行速度可達到0.08us，優(yōu)于許多大、中型PLC。(3)FX2N具有16KB的存儲能力和256的輸入輸出點位。(4)FX2N具有許多專用的功能，例如：模數(shù)輸入/輸出；脈沖輸出模塊、位置控制模塊、RS-232C/RS-422/RS-485系列通訊模塊、擴展板、模擬定時板等。(5)FX2N具有超過3000個的副中繼；1000時的狀況中繼；超過200個計時器，200點16比特的加計數(shù)器，35點32比特的加/減計數(shù)器，八千多點16比特的寄存器，128點跳變指示器和15點的中斷指示器。(6)FX2N擁有128個帶有中斷的輸入過程的函數(shù)命令；數(shù)學(xué)操作，浮點數(shù)操作，數(shù)據(jù)檢索，數(shù)據(jù)排序，PID操作，開平運算，三角函數(shù)操作，脈沖輸出，脈沖寬度調(diào)制，串行數(shù)據(jù)傳輸，校驗碼和比較觸控。(7)FX2N具有一個矩陣的輸入和一個十個鍵值的輸入；十六鍵輸入，數(shù)字開關(guān)，方向開關(guān)和7個屏幕的掃瞄和顯示。本文正是基于上述優(yōu)勢，選擇了FX2N型PLC作為研究對象。針對注射成型設(shè)備的PLC控制需求，對所需輸入輸出設(shè)備進行了設(shè)計，計算了28個輸入輸出點和21個輸出點。因此，選用FX2N-64MR型PLC，其輸入點為32，輸出點為32。4.2主電路的設(shè)計電機通常是直接起動或降壓起動，在小型馬達上可以直接起動，但是在注塑機中，大的起動電壓會造成很大的電壓下降，因此本文提出了一種降低電壓起動的方式，用以控制起動電壓。有很多種方式可以實現(xiàn)降壓起動，比如：定子繞組串阻起動；星-三角減壓起動，延邊三角起動等。本文的起動機是星-三角減壓起動。起動時，電機的定子線圈被連接為一個星型，電機的每個相線圈施加的電壓是1/1.732的額定值，由此降低了起動電流。當(dāng)電機起動后按照預(yù)定的定時更換為三相連接，電機工作在標(biāo)稱的壓力下。在4中顯示了注射成型設(shè)備的主要線路。圖4.1注塑機主電路圖4.3控制電路的設(shè)計PLC的外部接線如圖4.2所示。圖4.2PLC外部接線圖4.4注塑機的動作流程按照第3章所述的注射成型設(shè)備流程圖，編制了注射成型設(shè)備的工作流程。操作流程可以分成四個模塊。在第1步，關(guān)閉安全閥，然后進行低壓鎖定，若低壓鎖定模具失效，注射模具打開，發(fā)出警報，故障消除，操作回到關(guān)閉安全閥；在低壓鎖定模具無問題的情況下，進行高壓鎖定，在高壓鎖定結(jié)束后進行鎖定。在圖4.3中顯示了操作流。圖4.3關(guān)安全門、低壓鎖模、高壓鎖模控制流程圖鎖定完成后，射擊架推進就位，發(fā)射時間也隨之開啟，并進行一級、二級、三級三次注射。若不到噴膠的時限，再噴一次；若打漿完畢，則向后推。在圖4.4中顯示了操作流。圖4.4射臺前進、一級注射、二級注射、三級注射控制流程圖若發(fā)射臺后撤，即進行溶膠、倒索，直至發(fā)射平臺停止，然后進行延遲降溫；若發(fā)射臺回彈未奏效，就執(zhí)行延遲式的降溫。當(dāng)冷卻結(jié)束后，再進行慢開模和快速開模；如果沒有達到，那就會再次進行。在圖4.5中顯示了操作流。圖4.5射臺后退、溶膠、倒索、冷卻控制流程圖模具打開完畢，進行頂針操作，計算，再回針。當(dāng)頂針的數(shù)目結(jié)束后，執(zhí)行延遲，當(dāng)?shù)竭_的時候，操作回到關(guān)閉的安全閘；如果不能完成頂針數(shù)，就會進行頂針的倒數(shù)。在圖4.6中顯示了操作流。圖4.6開模、頂針、退針、關(guān)安全門控制流程圖由以上四個子流程圖組合起來，便得到注塑機整體的工藝流程圖。如圖4.7所示。圖4.7注塑機動作流程圖4.5程序設(shè)計在實際的工業(yè)控制中，由于存在著大量的輸入、輸出點和各個工藝過程的關(guān)系，使得使用基礎(chǔ)命令來實現(xiàn)其功能的優(yōu)化是非常困難的。但是，若能夠把工藝控制分為幾個階段，每個階段都能完成特定的工作任務(wù)，在達到轉(zhuǎn)換的前提下，再把現(xiàn)有的工藝轉(zhuǎn)換到下一步，這樣就可以很方便地進行控制，也就是所謂的連續(xù)式控制。很多可編程控制器都設(shè)定了專用的命令，以便于執(zhí)行序列控制。FX2NPLC在基礎(chǔ)邏輯命令基礎(chǔ)上加入兩個步驟，再加上許多的狀態(tài)繼電S，使其易于編制出一個較簡單的序列控制方案。本文采用了一種基于動態(tài)傳遞曲線的方法，對注射成型設(shè)備進行了階梯形狀的模擬。4.5.1步進指令的簡單介紹三菱FXPLC的步進指令盡管僅有兩個，但是在與其它指令相結(jié)合后，具有更強的編程能力，能夠完成各種復(fù)雜的串行控制程序的設(shè)計。在表格4.1中顯示了階梯命令的步驟。表4.1步進梯形圖指令指令符名稱指令意義STL步進接點指令在順序控制程序上面進行工序步進型控制的指令RET步進復(fù)位指令表示狀態(tài)流程的結(jié)束，返回主程序（母線）的指令步進式的命令，只有兩個，不過威力更大。每一種狀態(tài)繼電器具有三種作用：驅(qū)動相關(guān)負(fù)載，指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)單元，指定轉(zhuǎn)移條件。4.5.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)換曲線，也稱為序列函數(shù)曲線（SFC)，是一種用于表示工作過程的過程的過程，其主要包括：初始狀態(tài)；傳輸線路及傳輸狀況構(gòu)成。這些模式的每一個都具有三種作用：驅(qū)動有關(guān)負(fù)載，指定轉(zhuǎn)移條件，指定轉(zhuǎn)移對象。本文根據(jù)操作流程，對運行流程進行了詳細(xì)的描述，并將其劃分成四個階段。在圖4.8中，按照圖4.8中的操作流程，制作了注射成型設(shè)備低壓鎖模和高壓鎖模的過渡曲線。圖4.8注塑機的低壓鎖模、高壓鎖模在S0的初始條件下，在啟動X5之后關(guān)閉安全門。將低壓鎖定開關(guān)X6關(guān)閉，并對該低壓鎖定螺線管Y15進行操作。若低電壓鎖定模式順利完成，流程將會持續(xù)并進入S2模式。若未完成低壓鎖定，則開啟模具螺線管Y1，報警燈Y24點亮，然后關(guān)閉X5，關(guān)閉安全門，返回S1模式。當(dāng)?shù)蛪烘i定模具完成后，壓力鎖定開關(guān)X7被壓下，從而對該壓力鎖定螺線管Y14進行操作。壓下鎖定結(jié)束器X10，使操作進入S3。按照附圖4.6中的操作流程，制作了注射成型設(shè)備的射臺進和一級射膠、二級射膠和三級射膠的情況轉(zhuǎn)換曲線，見附圖4.9。圖4.9注塑機的射臺前進、射膠壓下發(fā)射工作臺推進開關(guān)X21，使發(fā)射工作面向前進電磁閥Y2工作。當(dāng)噴膠機T0工作并啟動定時裝置T0的時候，第一級噴膠式噴嘴螺線管Y4被壓下，并啟動計時。壓下第二噴膠噴嘴X12，第二噴膠式噴嘴螺線管Y5被操作；X13對三層噴膠式電磁閥Y6的操作進行了控制。若打孔結(jié)束，則操作進入S9。若不能達到射膠的時限，操作回到S7，并持續(xù)進行噴膠操作。在附圖4.10中，按照圖4.5中的操作流程，繪制了注射臺后退、溶膠、冷卻狀態(tài)轉(zhuǎn)移曲線。圖4.10注塑機的射臺后退、溶膠、冷卻壓下射臺回位切換器X22，并對注射器射盤回放螺線管Y3進行操作。若未成功地進行射臺回撤操作，操作進入S12;若發(fā)射臺的回縮操作是有效的，那么，溶膠切換器X20被實施，并且溶解螺線管Y7的操作被進行。壓下倒索開關(guān)X25，使倒索螺線管Y13工作。操作在S12的條件下進行。當(dāng)?shù)估K完成后，T1的制冷時間繼電器啟動，并啟動了制冷的計時器。當(dāng)該冷卻期結(jié)束時，該操作進入S13的條件；在沒有結(jié)束的情況下，操作回到S12的狀態(tài)。按照圖4.6所示的操作流程制作注射成型機頭的模具；退針和復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)換曲線見表4.11。圖4.11注塑機的開模、頂針、退針、復(fù)位按下X3慢開模開關(guān)，控制注塑機慢開模Y21動作執(zhí)行。按下X2快開模開關(guān)，控制注塑機快開模Y20動作執(zhí)行。按下開模停止開關(guān)X4，使注塑機停止開模動作執(zhí)行。按下頂針開關(guān)X23，注塑機頂針電磁閥Y10執(zhí)行，同時計數(shù)器C0動作，對頂針次數(shù)進行計數(shù)。按下退針開關(guān)X24，注塑機退針電磁閥Y11執(zhí)行。如果頂針次數(shù)未到，則動作返回到S15狀態(tài)，繼續(xù)頂針動作；如果頂針次數(shù)到，則動作運行到S17，開始延時計時，時間到后，返回到初始狀態(tài)S0。最后，將各個部分組合到一起，便得到完整的注塑機狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖4.12所示。圖4.12注塑機完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖酒店管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)第五章結(jié)論通過3個多月的工作，我收集了塑膠設(shè)備工業(yè)發(fā)展情況；介紹了注射成型設(shè)備的基本工作過程；利用PLC的模型及相關(guān)資料，完成了注塑機的主要電路及控制線路，利用步進命令進行了狀態(tài)轉(zhuǎn)換，利用狀態(tài)轉(zhuǎn)換曲線來實現(xiàn)階梯圖形的繪制。經(jīng)過這一設(shè)計，我了解到采用可編程控制器來實現(xiàn)的注射成型設(shè)備