1、小型注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 注塑機(jī)控制系統(tǒng)是注塑機(jī)整機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其性能優(yōu)劣對整機(jī)至關(guān)重要。 本論文首先確定了注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及思路，經(jīng)過與單片機(jī)控制、微機(jī)控制、 繼電接觸器控制等控制系統(tǒng)相比較，決定采用 PLC 來實(shí)現(xiàn)對注塑機(jī)各動作的控制。確 定了 PLC 輸入和輸出接口的屬性，將注塑機(jī)的所有檢測開關(guān)、限位開關(guān)、手動操作開 關(guān)和主令開關(guān)等，進(jìn)行確切地分類和編號，從而確定了 I/O 口的數(shù)量。根據(jù)輸入輸出 的數(shù)量、類型確定 PLC 的型號為西門子 S7-200PLC。完成了注塑機(jī)主電路和控制電路 等硬件電路的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)方面，根據(jù)注塑機(jī)各個(gè)動作制出注塑機(jī)的工藝流程圖。

2、根據(jù)此工藝流程圖，設(shè)計(jì)出注塑機(jī)的動作流程圖，根據(jù)動作流程圖寫出注塑機(jī)的狀態(tài) 轉(zhuǎn)移圖，并依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫出步進(jìn)梯形圖。 關(guān)鍵詞：注塑機(jī)，控制系統(tǒng)，動作流程圖，梯形圖 Design of Small Injection Molding Machine Control System ABSTRACT The control system of injection molding machine is an important part of the whole machine, the pros and cons of the performance of the machine is essent

3、ial. In this thesis, I determine the design and ideas of the control system of the injection molding machine firstly. According to the comparison with the single-chip control, the computer control and the relay contactor control, PLC is chosen to control the action of the injection molding machine.

4、When the properties of the PLC input and output interface is determined, I classify and number the detection switch, limit switch, manually operated switch and master switch of the injection molding machine in order to determine the number of I/O put. Based on the number and types of input and outpu

5、t, we could determine the model of the PLC is the Siemens S7-200 PLC. Then the design of the main circuit and the control circuit is completed. According to each action of the injection molding machine, the process flow diagram is worked out. Then the action flow diagram of the injection molding mac

6、hine is completed according to the process flow diagram. At last, we could work out the state transition diagram according to the action flow diagram, and write down the stepladder in accordance with the state transition diagram. KEY WORDS: the injection molding machine, control system, the flow cha

7、rt of action,the stepladder 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 1 緒論 .1 1.1 塑料機(jī)械行業(yè)概述.1 1.2 國內(nèi)外注塑機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.1 1.2.1 國內(nèi)外注塑機(jī)研究現(xiàn)狀 .1 1.2.2 注塑機(jī)的發(fā)展趨勢 .2 2 注塑機(jī)系統(tǒng)概述 .5 2.1 注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu).5 2.1.1 注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng) .5 2.1.2 注塑機(jī)合模系統(tǒng) .5 2.1.3 注塑機(jī)注射系統(tǒng)、射臺移動系統(tǒng) .6 2.1.4 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng) .6 2.1.5 注塑機(jī)冷卻系統(tǒng) .6 2.1.6 注塑機(jī)安全保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng) .7 2.2 注塑機(jī)的分類.7 2.2.1

8、 按注射單元形式分類 .7 2.2.2 按注塑機(jī)的外形分類 .7 2.2.3 按注塑機(jī)加工能力分類 .8 3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和思路 .9 3.1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和工藝分析.9 3.2 設(shè)計(jì)的思路和方案.9 3.2.1 傳統(tǒng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .9 3.2.2 目前注塑機(jī)常用的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .10 3.2.3 常用的注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的比較及確定 .10 3.2.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .12 4 注塑機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .13 4.1 電動機(jī)的啟動控制.13 4.2 注塑機(jī)的液壓控制回路.13 4.3 注塑機(jī)螺桿筒溫度控制.16 4.4 PLC 機(jī)型的選擇 .17 4

9、.5 確定 I/O 點(diǎn)分配.17 4.6 PLC 外部接線圖 .19 5 注塑機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .20 5.1 注塑機(jī)的動作流程.20 5.2 梯形圖的設(shè)計(jì).21 5.3 語句表程序.21 致 謝 .22 參考文獻(xiàn) .23 附錄 I.24 附錄 II.30 1 緒論 1.1 塑料機(jī)械行業(yè)概述 從 20 世紀(jì) 50 年代技術(shù)創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注射成型機(jī)至今已有 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。近年來汽車、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(shù)水平的發(fā) 展和提高。中國塑料機(jī)械 2000 年銷售額在 7

10、0 億元人民幣左右，以臺數(shù)記約為 8.5 萬臺， 其中 40%左右是注射成型機(jī)。從美國、日本、德國、意大利等主要生產(chǎn)國來看，注塑 機(jī)的產(chǎn)量都在逐年增加，在塑料機(jī)械中占的比重最大。 1.2 國內(nèi)外注塑機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.2.1 國內(nèi)外注塑機(jī)研究現(xiàn)狀 從注塑機(jī)問世起，鎖模力在 1000-5000kN、注射量在 50-2000g 的中小型注塑機(jī)占 絕大多數(shù)。到了 20 世紀(jì) 70 年代后期，由于工程塑料的發(fā)展，特別是在汽車、船舶、 宇航、機(jī)械以及大型家用電器方面的廣泛應(yīng)用，使大型注塑機(jī)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

11、型注塑機(jī)投入 市場，到 1985 年增至 500 多臺。日本名機(jī)注塑機(jī)公司成功地制造了當(dāng)今世界最大的注 塑機(jī)，其鎖模力達(dá)到 kN，注射量達(dá)到 92000g。 20 世紀(jì) 80 年代以來，CAD/CAE/CAPP/CAM 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在注塑機(jī)制造業(yè)的廣 泛應(yīng)用，促進(jìn)了中國注塑機(jī)研發(fā)和制造水平的高速發(fā)展。中國一批國家級高新技術(shù)企 業(yè)都相繼引進(jìn)美國 EDS 公司的 UGS 軟件和 PTC 公司的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析等軟件， 實(shí)現(xiàn)了三維立體參數(shù)化建模，機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真，對關(guān)鍵零件分析，對高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分 布、應(yīng)力峰值、危險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行準(zhǔn)備的分析計(jì)算，幫助設(shè)計(jì)人員迅速地了解、評估和 修改設(shè)計(jì)方案，保證了重要

12、零件的結(jié)構(gòu)合理性和可靠性；實(shí)施了 CIMS 工程，實(shí)現(xiàn)了 生產(chǎn)計(jì)劃、物料、成本等計(jì)算機(jī)集成管理；引進(jìn) IMAN 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)的 創(chuàng)建和跟蹤，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和版本，產(chǎn)品屬性和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的查詢以及信息傳遞等計(jì)算機(jī)集 成管理。 目前，國外注塑機(jī)控制系統(tǒng)系透過多個(gè)微處理器分工，融合先進(jìn)的硬件及軟件技 術(shù)而成?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，特別注重機(jī)器與操作者的溝通，使操作者更容易掌握及發(fā) 揮機(jī)器的各項(xiàng)功能。多種語言顯示功能，突破了語言障礙。此外，還配置了許多高級 的控制功能。例如，塑料注射模腔過程專家系統(tǒng)、智能識別模腔塑料注射保壓點(diǎn)切換、 自動設(shè)定注射壓力參數(shù)和注射速度參數(shù)、智能調(diào)校鎖模參數(shù)等。例如，美國一家著

13、名 的注塑機(jī)公司 Cincinnati Milacron，百余年來不論在機(jī)械制造技術(shù)、設(shè)計(jì)開發(fā)、研究發(fā) 展方面，都走在世界前列，該公司制造的 VISTA 系列注塑機(jī)應(yīng)用了航天工業(yè)的特殊技 術(shù)材料、尖端控制系統(tǒng)及液壓技術(shù)。又例如美國穆格公司研制的 PC28 注塑機(jī)控制系統(tǒng) 和 MOOG2000 注塑機(jī)電腦控制系統(tǒng)，具有工業(yè)控制機(jī)的所有功能，全套注塑機(jī)輸入輸 出驅(qū)動和檢測控制接口及注塑機(jī)控制程序軟件。香港華大機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 C2 系列注塑機(jī)，在日本廠商配合下開發(fā)了 CIMtrol 電腦控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)有較全面的 注塑機(jī)電腦控制功能，使操作者能體現(xiàn)現(xiàn)代化注射成型工藝控制的優(yōu)越性能。 與發(fā)

14、達(dá)國家相比，中國的精密注塑機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)研究顯得微乎其微。在技術(shù)研 究上投入的人力、物力較小，而這方面的技術(shù)研究涉及面廣，牽涉機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳 動系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)水平以及化工高分子塑料等學(xué)科的綜合性研究。中國塑料機(jī) 械行業(yè)在應(yīng)用高新技術(shù)、提高技術(shù)水平以及在推廣應(yīng)用機(jī)電一體化等方面，雖然已經(jīng) 取得了較大進(jìn)展，并有部分企業(yè)已經(jīng)開始采用微電腦控制，并且能夠應(yīng)用閉環(huán)控制技 術(shù)，但西方發(fā)達(dá)國家應(yīng)用這種技術(shù)已相當(dāng)普遍，而且能夠采用開環(huán)與閉環(huán)并用的控制 技術(shù)，并將一些高性能注塑機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的舊式繼電器控制，因而大大提高了 產(chǎn)品的精度、質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性。 近年來中國的工程塑料應(yīng)用發(fā)展得很快，而工

15、程塑料制品的精度要求高于其他塑 料制品。例如生產(chǎn)一個(gè)儀表上用的小模數(shù)聚碳酸酯齒輪，要求各節(jié)點(diǎn)重復(fù)精度達(dá)到 0.05mm 以上，制品收縮率控制在 1%以下。因此除了對注塑機(jī)本身的加工精度要求苛 刻外，精密可靠的控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和精密元件也是精密注塑的關(guān)鍵所在。1995- 2010 年這 15 年間，中國的汽車工業(yè)、原材料工業(yè)、電子工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)以及包裝工 業(yè)等將大力發(fā)展，因而對大型、超大型注塑機(jī)的需求日益增多。例如被列入中國支柱 產(chǎn)業(yè)的汽車工業(yè)，不可能等到中國有了自行設(shè)計(jì)制造的高精度注塑機(jī)再進(jìn)行汽車生產(chǎn)， 故這些高精度注塑機(jī)只有依賴進(jìn)口；再例如中國是一個(gè)木材資源相當(dāng)貧乏的國家，建 筑用的塑料

16、門窗僅占門窗總量的 1.2%左右，這和德國塑料窗已占其窗總量的 50%左右 相比，可以看出，中國塑料門窗的開發(fā)潛力是十分巨大的。 綜上所述，中國精密注塑機(jī)和控制系統(tǒng)研究要根據(jù)自身的客觀條件，如技術(shù)力量、 資金等，開發(fā)新產(chǎn)品，加強(qiáng)高新技術(shù)的應(yīng)用和提高控制技術(shù)水平，逐步縮小中國與其 他發(fā)達(dá)國家的差距。 1.2.2 注塑機(jī)的發(fā)展趨勢 中國塑機(jī)產(chǎn)品每次參加塑機(jī)展覽會，不論在規(guī)模上還是在技術(shù)上，都有不同程度 的進(jìn)步，一些產(chǎn)品正在逐步縮短與發(fā)達(dá)國家的差距，各別產(chǎn)品（如注塑機(jī)）處于世界 領(lǐng)先水平。因而在最近幾屆國際橡塑機(jī)械展覽會上，受到國外友好客商的好評。從中 國塑料機(jī)械工業(yè)總體水平看，不論是管理水平、技術(shù)

17、水平、產(chǎn)品品種、應(yīng)用高新技術(shù) 以及產(chǎn)品檔次等方面，都與發(fā)達(dá)國家差距較大。為縮小差距，避免將中國廣闊的塑機(jī) 市場拱手讓給他人，以下幾點(diǎn)應(yīng)是中國塑料機(jī)械行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展方向。 （a）配合塑料加工行業(yè)，加速高新技術(shù)的應(yīng)用。 （b）為提高中國塑料機(jī)械的控制水平和技術(shù)性能，應(yīng)更加速應(yīng)用微電腦技術(shù)和高 精度元件。 （c）在模具設(shè)計(jì)和加工技術(shù)方面，更加速推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)，使中 國的模具制造水平在不長的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)入世界先進(jìn)行列。 （d）塑機(jī)行業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)化分工。 （e）加強(qiáng)塑料機(jī)械企業(yè)自身的技術(shù)改造。 從目前的國際水平來看，注塑機(jī)的移模速度已從過去的 20-30m/min 提高到 4

18、0- 50m/min，高的甚至達(dá)到 70m/min；注射速度從過去的 100mm/s 提高到現(xiàn)在的 250mm/s，有的達(dá)到 450mm/s。日本制鋼所研制的電動型注塑機(jī)達(dá)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(jī)已達(dá)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，壁厚可達(dá) 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)速系統(tǒng)、伺服控制技術(shù)的注塑機(jī)，其能耗僅為傳統(tǒng)機(jī)器的 30%。注塑機(jī)的 高效率主要體現(xiàn)在工作節(jié)拍快，制品周期

19、短，普遍比過去提高 24%以上。高效注塑機(jī) 的開模與預(yù)塑一般都是同步完成，開模過程中同時(shí)完成了抽芯和頂出。日本展覽會上 最快的注塑機(jī)，其工作周期只有 1s。注塑機(jī)的控制技術(shù)歷經(jīng)了繼電器、接觸器控制及 可編程控制器控制和專用計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展過程。自 20 世紀(jì) 60 年代末美國費(fèi)洛思公 司首先應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)開始，經(jīng)過 20 世紀(jì) 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(shí)間、冷卻過程 及液壓回路等各種參數(shù)的綜合控制。注塑機(jī)過去大多數(shù)采用開環(huán)控制，目前正在向閉 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)，通過合模力、模腔壓力和

20、充模 過程的控制，使制品質(zhì)量的誤差精確到 0.15%。 注塑機(jī)發(fā)展的重要特點(diǎn)是向精密化、低噪音、高效率、節(jié)能和高度自動化方向發(fā) 展，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用全閉環(huán)伺服電機(jī)為驅(qū)動的伺服液壓執(zhí)行閥，配合壓力 傳感器和激光測量尺，做到壓力和速度全閉環(huán)。這就要求注塑機(jī)控制系統(tǒng)有較高的品 質(zhì)指標(biāo)。 綜上所述，現(xiàn)代注塑機(jī)的發(fā)展正朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。 （a）采用數(shù)控和數(shù)顯裝置。借助電子技術(shù)的快速發(fā)展，利用微處理器控制技術(shù)， 對注塑數(shù)據(jù)的輸入、循環(huán)程序的編程可以在控制面板顯示器上直接輸入，同時(shí)對設(shè)備 鎖模、注射等的位置、動態(tài)過程、輸出的不同壓力、速度進(jìn)行監(jiān)控、反饋，形成閉環(huán) 控制。 （b）節(jié)能方面采用節(jié)能的

21、泵源電路（功率匹配泵源電路、負(fù)載敏感回路等） ，采 用高效節(jié)能的控制元件（插裝閥、疊加閥、多功能閥、比例閥、伺服閥、數(shù)字閥等） ， 采用變頻調(diào)速裝置對液壓馬達(dá)進(jìn)行調(diào)速。 （c）低噪聲，無污染（全自動注塑機(jī)） 。 （d）實(shí)現(xiàn)自動化、無人化、低成本化。為實(shí)現(xiàn)注塑自動化，除了采用機(jī)械手、輸 送帶等，出現(xiàn)了自動換模系統(tǒng)。 （e）除了普通的注塑機(jī)外，外注塑機(jī)正向著兩極方向發(fā)展。 2 注塑機(jī)系統(tǒng)概述 2.1 注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 注塑機(jī)示意圖如圖 2-1 所示： 圖 2-1 注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 注塑機(jī)的具體組成部分有：液壓油路系統(tǒng)，合模系統(tǒng)，射臺移動系統(tǒng)，加熱冷卻 系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，安全保護(hù)、監(jiān)測系

22、統(tǒng)以及供料等輔助系統(tǒng)。 2.1.1 注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng) 注塑機(jī)的液壓油路系統(tǒng)由油泵、油泵電機(jī)、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(dá)等各種液壓元件組成，還包括一些輔助 元件和密封件。注塑機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了比例壓力閥和比例流量閥，可實(shí)現(xiàn)壓力和流量 的多級控制，具有油路簡單、效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性良好、沖擊少和噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。 2.1.2 注塑機(jī)合模系統(tǒng) 合模系統(tǒng)的作用是推動模具進(jìn)行開合運(yùn)動，使動模板作啟閉模往返移動，鎖緊模 具的力要大于注射壓力，使塑料制品沒有飛邊。合模系統(tǒng)主要由四根拉桿和螺母把前 后模板聯(lián)接起來形成整體剛性框架。動模板裝在前、后模板之間，后模板上固定

23、合模 油缸；動模板在合模油缸的作用下以四根拉桿為導(dǎo)向做啟閉模運(yùn)動。模具的動模裝在 動模板上而定模則裝在前固定模板上。當(dāng)模具閉合后，在合模油缸壓力作用下，產(chǎn)生 額定合模力。鎖緊模具，防止模具注入高壓熔融時(shí)模具的型腔張開。當(dāng)合模時(shí)，模具 拉桿和前、后模板形成力的封閉系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)。注塑過程合模動作包括：關(guān)安全 門、鎖模、注射、保壓、溶膠、冷卻、抽膠、開模、頂出制品等。 在動模板的后側(cè)裝有液壓及機(jī)械頂出裝置。動模板在開啟模具時(shí)，可通過模具中 的頂出機(jī)構(gòu)，從模腔中頂出制品。在動模板或定模板上還裝有調(diào)模機(jī)構(gòu)，以便在一定 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)模具厚度。在液壓機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)中，還要通過調(diào)模機(jī)構(gòu)來調(diào)試合模里 的大小

24、，以防止超載。 合?？蚣艿那昂髠?cè)設(shè)有安全罩、安全門以及液壓、機(jī)械安全保護(hù)裝置。為了確保 安全，一般都用液壓裝置和電氣限位開關(guān)同安全門雙重連鎖，當(dāng)只有安全門閉合時(shí)才 能進(jìn)行閉模動作。 2.1.3 注塑機(jī)注射系統(tǒng)、射臺移動系統(tǒng) 注塑機(jī)注射系統(tǒng)的作用是使物料塑化和熔融，并在高壓和高速下將熔體注入模腔 。注射系統(tǒng)主要由塑化裝置、螺桿驅(qū)動裝置、計(jì)量裝置、注射動作裝置、注射座以及 整體移動裝置、行程限位裝置以及加料斗裝置等組成。塑化裝置又由螺桿和加熱料筒 組成，在螺桿頭部裝有防止熔體倒流的止逆環(huán)和各種剪切或混煉元件；螺桿驅(qū)動裝置 主要由減速裝置、軸承支架、主軸套和螺桿驅(qū)動電機(jī)或液壓馬達(dá)組成。預(yù)塑化時(shí)，動

25、力通過主軸套和軸承支架上的減速裝置帶動螺桿旋轉(zhuǎn)。 注射裝置主要由注射油缸和活塞及噴嘴組成。在注射時(shí)，油缸產(chǎn)生注射推力，通 過主軸推動螺桿向頭部熔體施加高壓，使熔體通過噴嘴充入模腔。注射座是一個(gè)可以 在機(jī)身上移動的基座，塑化裝置、注射裝置以及計(jì)量裝置和料斗都固定在注射座上。 注射座在油缸的作用下，可以做整體前進(jìn)或后退，使噴嘴與模具接觸或離開。 2.1.4 注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)是注塑機(jī)的“中樞神經(jīng)”，它控制著注塑機(jī)的各種程序及其動作； 對時(shí)間、位置、壓力、速度和轉(zhuǎn)速等進(jìn)行控制。主要由計(jì)算機(jī)及接口電路、各種檢測 元件及液壓驅(qū)動放大電路組成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 2.1.5 注塑機(jī)冷卻系統(tǒng) 注塑機(jī)

26、的冷卻系統(tǒng)用來冷卻液壓油、料口以及模具。它是一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)， 能將冷卻水分配到幾個(gè)獨(dú)立的回路上去并能對其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過檢測水的溫度， 實(shí)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。 2.1.6 注塑機(jī)安全保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng) 注塑機(jī)的安全裝置主要用于保護(hù)人和機(jī)器的安全。由安全門、行程閥、限位開關(guān)、 光電檢測元件等組成，實(shí)現(xiàn)電氣、機(jī)械、液壓的連鎖保護(hù)。檢測系統(tǒng)主要對注塑機(jī)的 油溫、料溫、系統(tǒng)超載以及工藝和設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況即進(jìn)行指示或報(bào) 警。 2.2 注塑機(jī)的分類 近年來注塑機(jī)發(fā)展很快，類型日益增多，而分類方法很多。絕大多數(shù)的注塑機(jī)都 是由電動機(jī)驅(qū)動一個(gè)或一組液壓泵，由液壓泵及運(yùn)行其中的壓力油組成一套驅(qū)動系統(tǒng)，

27、動作的產(chǎn)生由驅(qū)動器所擔(dān)任，通常直線往復(fù)運(yùn)動是由壓力油推動油缸或活塞產(chǎn)生的， 而旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是由壓力油推動液壓馬達(dá)所產(chǎn)生的。 2.2.1 按注射單元形式分類 按注射單元形式可分為柱塞式和螺桿式兩大類，目前大部分的注塑機(jī)都是螺桿式 的。 （a）柱塞式注塑機(jī)。該類注塑機(jī)是通過柱塞把塑料推向料筒前端的塑化室，依靠 料筒外部的加熱將塑料塑化成熔融狀態(tài)，而后在柱塞的推擠作用下，注射到模具型腔 中去。 （b）螺桿式注塑機(jī)。塑料的熔融塑化和注射全部是由螺桿來進(jìn)行的，螺桿式注塑 機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的注塑機(jī)。 2.2.2 按注塑機(jī)的外形分類 按注塑機(jī)的外形分類，主要是按照注塑和合模裝置的方式來分類。 （a）立式注塑機(jī)

28、。立式注塑機(jī)的注塑系統(tǒng)和合模系統(tǒng)的軸線是豎直排列的。其優(yōu) 點(diǎn)是：占地面積小，模具比較小，拆裝方便，在模具內(nèi)易于安放金屬嵌件實(shí)現(xiàn)嵌件注 塑成型。其缺點(diǎn)是：機(jī)身高，注塑機(jī)穩(wěn)定性差，制品頂出后無法自動脫落，難實(shí)現(xiàn)自 動化生產(chǎn)，一般用于半自動化生產(chǎn)。立式注塑機(jī)由專人操作，適用于成型多嵌件的塑 料制品。 （b）臥式注塑機(jī)。臥式注塑機(jī)的注塑系統(tǒng)和合模系統(tǒng)的軸線是水平排列的。其優(yōu) 點(diǎn)是：機(jī)身低，注塑機(jī)穩(wěn)定性好，制品頂出后可以自動脫落，容易實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 其缺點(diǎn)是：占地面積較大，模具拆裝麻煩，安放嵌件不方便，所以如果大批量的嵌件 注塑要根據(jù)每個(gè)不同的產(chǎn)品來改造注塑機(jī)，變成非標(biāo)的專用注塑機(jī)。臥式注塑機(jī)目前 使

29、用最廣、產(chǎn)量最大，是國內(nèi)外注塑機(jī)的最基本形式。 （c）角式注塑機(jī)。角式注塑機(jī)的注塑系統(tǒng)和合模系統(tǒng)的軸線是互相垂直排列的。 注塑時(shí)塑料從模具的分型面注入，適用于中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制品。 同時(shí)，可以利用注射系統(tǒng)留下的空位置來進(jìn)行嵌件的移動，實(shí)現(xiàn)臥式注塑機(jī)的嵌件自 動注塑。 （d）多工位注塑機(jī)。多工位注塑機(jī)是一種多模操作的特殊注塑機(jī)。 2.2.3 按注塑機(jī)加工能力分類 一臺通用注塑機(jī)的加工能力主要由合模力和注塑量來決定。合模力是由合模裝置 所產(chǎn)生的最大鎖模力決定的，注射量是以注塑機(jī)最大理論注塑容量表示的。根據(jù)注塑 機(jī)的加工能力可以分為超小型、小型、中型、大型、超大型注塑機(jī)。 3 注塑機(jī)

30、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和思路 3.1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和工藝分析 主要內(nèi)容：本畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可編程序控制器、機(jī)電傳動控制等內(nèi) 容，需要完成注塑機(jī)的順序動作控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 注塑機(jī)主要?jiǎng)幼鞣譃?5 個(gè)部分： （a）閉模和合緊，注塑機(jī)的成型周期一般從模具開始閉合時(shí)起，模具首先以低壓 力快速進(jìn)行合模，當(dāng)動模板與定模板接近時(shí)，合模的動力系統(tǒng)應(yīng)該切換成低壓低速， 在確定模腔內(nèi)無異物存在時(shí)，再切換成高壓而將模具合緊。 （b）注射裝置前移和注射，在確認(rèn)模具達(dá)到所要求的合緊力，注射裝置前移，使 噴嘴和模具貼合，當(dāng)噴嘴與模具完成貼合后，便可向注射缸接入壓力油。與油缸活塞 相接的螺桿，以高壓高

31、速將熔料注入模腔。 （c）壓力保持，為了制得質(zhì)量致密的制品，對注入模腔的熔料還需保持一定的壓 力進(jìn)行補(bǔ)縮。 （d）制品冷卻和預(yù)塑化，當(dāng)保壓進(jìn)行到熔料將澆口封閉時(shí)，可去除壓力使制品在 模內(nèi)冷卻定型。此時(shí)，螺桿在液壓電機(jī)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，將來自料斗的粒狀或粉狀的膠 料向前輸送，并使其塑化。 （e）注射裝置后退和開模頂出制品，螺桿塑化后，需要噴嘴撤離模具，即注射裝 置后退，模腔內(nèi)的熔料經(jīng)冷卻定型后，合模裝置即行開模，并自動頂出制品。 工藝分析：注塑成型過程是將熱塑性塑料或熱固性塑料在加熱機(jī)筒內(nèi)經(jīng)過加熱、 剪切、攪拌混合及擠壓作用，使之均勻塑化（溫度、組分均勻的熔融狀態(tài)） ，塑化好的 熔融物料在小孔徑或控

32、制封閉的噴嘴的阻擋作用下，集中在料筒的前端，然后借助于 螺桿或柱塞施加的推力，經(jīng)過噴嘴與模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入閉合好的低溫模腔內(nèi)。充滿 模腔的熔體在受壓的作用下，經(jīng)冷卻(熱塑性塑料)或加熱（熱固性塑料）固化成型， 打開模具取出制品，在操作上完成一個(gè)成型周期，以后不斷重復(fù)上述周期的生產(chǎn)過程。 按照習(xí)慣，把一個(gè)注塑成型工作循環(huán)稱為注塑機(jī)的成型周期。按時(shí)間先后順序可以繪 制成注塑機(jī)的工作過程循環(huán)圖，又稱注塑機(jī)動作循環(huán)圖。如圖 3-1 所示。 3.2 設(shè)計(jì)的思路和方案 3.2.1 傳統(tǒng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的注塑機(jī)一般采用簡單的開環(huán)控制，它是按預(yù)先設(shè)定的成型條件，用開路 （無反饋回路）控制機(jī)器的動作。在

33、生產(chǎn)過程中，預(yù)先按工藝要求設(shè)定各個(gè)動作參數(shù)， 例如合模壓力、注射速度、循環(huán)時(shí)間、保壓壓力，溫度等，由機(jī)器在生產(chǎn)過程中加以 保持。這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，但抗干擾能力差，控制溫度與精度也比較 低。 閉模 注射座整體前進(jìn) 注射 保壓 冷卻預(yù)塑 啟模 注射座后 退 頂出制品 頂出桿退 回 閉模 圖 3-1 注塑機(jī)動作循環(huán)圖 3.2.2 目前注塑機(jī)常用的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目前，更多的注塑機(jī)采用的是半閉環(huán)控制或全閉環(huán)控制，即按照實(shí)時(shí)測量值與設(shè) 定值的偏差進(jìn)行比較控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)采用了負(fù)反饋回路，當(dāng)注射速度、注射壓力、 模腔溫度、模腔壓力、熔體溫度和液壓油壓力等在生產(chǎn)過程中因干擾出現(xiàn)偏差，機(jī)器 則通

34、過自適應(yīng)控制系統(tǒng)對干擾引起的偏差進(jìn)行自動補(bǔ)償修正，這種控制方法抗干擾能 力強(qiáng)，控制精度高。 3.2.3 常用的注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的比較及確定 可以對注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)控制的有 PLC、單片機(jī)、繼電接觸器和微型計(jì)算機(jī)等。 PLC 作為一種面向工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用型技術(shù)，與 CAD/CAM、NC 技術(shù)并成為現(xiàn)代工 業(yè)的三大支柱技術(shù)，被越來越多的人所熟悉和應(yīng)用。PLC 專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)， 采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算 術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn) 過程。PLC 是微處理技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它

35、克服了繼電接 觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差等缺點(diǎn)， 充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是 PLC 的程序編程，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形 圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯(cuò)也都很方 便。用戶在購買到所需的 PLC 后，只需按說明書的提示做少量的接線和簡易的用戶程 序編制工作，就可以靈活方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 與單片機(jī)控制相比較，PLC 控制的優(yōu)點(diǎn)在于：PLC 采用的梯形圖類似于繼電器線 路圖，編程簡單易學(xué)，易于為廣大電氣工程技術(shù)人員所接受；PL

36、C 更加適合于工業(yè)惡 劣環(huán)境下使用，性能比較穩(wěn)定，而單片機(jī)的工作環(huán)境要求更高一些。 采用 PLC 的控制系統(tǒng)較之繼電接觸器控制系統(tǒng)提高了一大步，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下 幾點(diǎn)： （a）邏輯控制。繼電接觸器控制是利用各電器件機(jī)械觸電的串、并聯(lián)組合成邏輯 控制。采用硬線連接，連線多而復(fù)雜，對今后的邏輯修改、增加功能很困難。而 PLC 中邏輯控制是以程序的方式存儲在內(nèi)存當(dāng)中，改變程序，便可改變邏輯。連線少、體 積小、方便可靠。 （b）控制速度。繼電接觸器依靠機(jī)械觸電的吸合動作來完成控制，其工作頻率低， 工作速度慢。而 PLC 由于采用程序指令來實(shí)現(xiàn)控制功能，穩(wěn)定可靠，使運(yùn)行速度大大 提高。 （c）順序控制。

37、繼電接觸器是利用時(shí)間繼電器的滯后動作來完成時(shí)間上的順序控 制。時(shí)間繼電器內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境溫度和濕度變化的影響，造成定時(shí)的精度不 高。在 PLC 內(nèi)部是由半導(dǎo)體電路組成的定時(shí)器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖計(jì)時(shí)， 定時(shí)精度高。使用者根據(jù)需要，定時(shí)值在程序中便可設(shè)置，靈活性大，定時(shí)時(shí)間不受 環(huán)境影響。 （d）靈活性與可擴(kuò)展性。繼電接觸器系統(tǒng)安裝后，受電器設(shè)備觸點(diǎn)數(shù)目的有限性 和連線復(fù)雜等原因的影響，系統(tǒng)在今后的靈活性、擴(kuò)展性很差。而 PLC 具有專用的輸 入輸出模塊，理論上連接可以無窮多，靈活性與可擴(kuò)展性都比較好。 （e）計(jì)數(shù)功能。繼電接觸器控制可實(shí)現(xiàn)邏輯功能，但不具備計(jì)數(shù)的功能。PLC 內(nèi)

38、 部有特定的計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的步進(jìn)控制。 （f）可靠性和可維護(hù)性。繼電接觸器控制使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，觸點(diǎn)在開閉時(shí)會 產(chǎn)生電弧，容易對人造成損傷并伴有機(jī)械磨損，使用壽命短，運(yùn)行可靠性差，不易維 護(hù)。而 PLC 采用微電子技術(shù)，內(nèi)部的開關(guān)動作均由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成。體積 小，使用壽命長，可靠性高，并且能夠隨時(shí)顯示給操作人員，及時(shí)監(jiān)視控制程序的執(zhí) 行狀況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供便利。 與微型計(jì)算機(jī)相比較，PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于： （a）PLC 輸入輸出接口較多，中大型 PLC 輸入輸出接口更多，便于多路多點(diǎn)控 制。 （b）PLC 編程簡便，因?yàn)?PLC 是采用易于用戶理解、接受和使用

39、的梯形圖編程 語言，指令又不太多，而計(jì)算機(jī)使用匯編語言或其它高級語言編程，比 PLC 編程復(fù)雜。 （c）PLC 可靠性高，因?yàn)?PLC 是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計(jì)的， 設(shè)計(jì)與制造 PLC 時(shí)已采用了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。 （d）PLC 技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對使用者的技術(shù)水平要求比使用計(jì)算 機(jī)時(shí)低。 （e）PLC 采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其它一些原因，所以 PLC 輸入輸出響應(yīng) 比計(jì)算機(jī)慢。 （f）此外 PLC 體積較小，調(diào)試周期短。 通過上述綜合比較，PLC 控制不僅擁有以上兩種控制方法的優(yōu)點(diǎn)，還克服了它們 的不足。 3.2.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1)根據(jù)注塑機(jī)控

40、制系統(tǒng)的內(nèi)容和要求，可作出注塑機(jī)的工藝流程圖，確定 PLC 輸入和輸出接口的屬性，將注塑機(jī)的所有檢測開關(guān)、限位開關(guān)、手動操作開關(guān)和主令 開關(guān)等，進(jìn)行確切地分類和編號，以此來確定 I/O 口的數(shù)量。根據(jù)注塑機(jī)輸入輸出的 數(shù)量、類型確定選用的 PLC 型號。 （2)主電路部分的設(shè)計(jì)。主電路部分是由電動機(jī)拖動液壓泵，產(chǎn)生高壓工作動力 油。本論文中采用星-三角降壓啟動方式，據(jù)此可設(shè)計(jì)出注塑機(jī)主電路圖和液壓控制回 路。 （3)控制電路部分的設(shè)計(jì)?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)中，根據(jù)輸入輸出的地址分配繪制 PLC 外部接線圖以及 PLC 程序框圖。 （4) 軟件部分設(shè)計(jì)，即編寫控制系統(tǒng)梯形圖程序，語句表。 4 注塑機(jī)的

41、PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4.1 電動機(jī)的啟動控制 討論電動機(jī)的啟動控制之前，首先需了解電動機(jī)的選取，電動機(jī)的選取是指對電 動機(jī)的類型和容量進(jìn)行選擇，根據(jù)工作條件確定外殼和安裝型式，根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)速和 動力電壓來確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和電壓，根據(jù)負(fù)載的大小確定電動機(jī)的容量。注塑機(jī)電 動機(jī)常常是以液壓泵作為負(fù)載的，因此可用下式確定容量。 傳泵 泵 P KPH 式中 電動機(jī)額定功率；HP 液壓泵功率；泵P 液壓泵效率；泵 電動機(jī)至液壓泵間的傳動效率；傳 K過載系數(shù)（一般依液壓泵的大小，以負(fù)載的變化程度而定） 。 電動機(jī)啟動一般為直接啟動或減壓啟動，對小容量電動機(jī)可直接啟動，但對于注 塑機(jī)中應(yīng)用的容量較大的

42、電動機(jī)來說，由于啟動電流大，會引起較大的電網(wǎng)壓降，所 以本論文采用減壓啟動的方法，以限制啟動電流。減壓啟動的方法有很多。 本論文采用星-三角減壓啟動方式。啟動時(shí)將電動機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)成星形，加在電 動機(jī)每相繞組上的電壓為額定電壓的 1/1.732，從而減小了啟動電流。待啟動后按預(yù)先 整定的時(shí)間把電動機(jī)換成三角形聯(lián)結(jié)，使電動機(jī)在額定電壓下運(yùn)行。主電路包括接觸 器的主觸頭 KM1，熱繼電器的發(fā)熱元件 K，熔斷器 FU 及開關(guān) QF?？刂凭€路包括接觸 器線圈 KM 和輔助觸頭 KM2，熱過載繼電器的常閉觸頭 K，啟動按鈕 SB2 和停止按鈕 SB1。注塑機(jī)的主電路如圖 4-1 所示。 圖 4-1 中

43、KT 為時(shí)間繼電器，啟動按鈕按下去后，KM1 和 KM3 通電，電動機(jī)成 Y 型啟動，待 KT 到時(shí) KM3 斷電，KM2 通電，電動機(jī)接成型運(yùn)行。 使用 Y-啟動法時(shí)，啟動電流時(shí)直接啟動的 1/3，但轉(zhuǎn)矩也降低 1/3，適用于電動 機(jī)在空載式空載情況下啟動。 4.2 注塑機(jī)的液壓控制回路 本系統(tǒng)采用三個(gè)液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別執(zhí)行鎖模，注射臺移動和注射的動作。 考慮到整個(gè)工作流程中所需油量都不大，從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮， 采用了限壓式變量葉片泵作為油源。 圖 4-1 Y-啟動原理 減壓回路的選擇：因?yàn)橄到y(tǒng)中各工序所需要的壓力不相同，所以需要在油路中設(shè) 置減壓閥。鎖模所需壓力比較

44、大，可不用，因此，在注射臺移動和注射以及保壓油路 的進(jìn)油路上設(shè)計(jì)三個(gè)減壓閥。 鎖緊回路的選擇：鎖緊回路的功用是使液壓缸能夠在任意位置上停留，且停留后 不會因外力作用而移動位置的回路。當(dāng)換向閥8處在左位時(shí)，壓力油經(jīng)單向閥3進(jìn)入液 壓缸左腔，同時(shí)壓力油也進(jìn)入單向閥2的控制油口k，打開單向閥2，使液壓缸右腔的回 油可經(jīng)閥2及換向閥流回油箱，活塞向右運(yùn)動，到了需要停留的位置，只要使換向閥處 于中位。由于換向閥的H型中位機(jī)能，所以單向閥2和3均關(guān)閉，使活塞雙向鎖緊。 保壓回路的選擇：保壓回路是指液壓執(zhí)行機(jī)關(guān)在其行程終止是使之能夠保持一定 壓力的回路。本系統(tǒng)有兩個(gè)保壓回路，首先，換向閥10處于中位時(shí)，可以

45、通過液控單 向閥12保壓；其次，換向閥11處于右位時(shí)，可以繼續(xù)往液壓缸15的右腔進(jìn)油，補(bǔ)充減 少的壓力。調(diào)節(jié)減壓閥7可以改變進(jìn)油壓力。 各液壓元件的選擇：液壓缸的尺寸，各個(gè)電磁閥以及其他壓力閥的規(guī)格需要依據(jù) 具體的注塑機(jī)參數(shù)和需要注塑的產(chǎn)品要求計(jì)算。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，采用的系統(tǒng)液壓控制回路電路圖如圖 4-2 所示。 M 鎖模液壓缸 注射移動液 壓缸 注射液壓缸 13 32 YA1YA7 8 1 4 5 YA2 YA6 9 YA5YA3 10 YA4 11 6 7 KK K 12 15 14 SQ3 SQ6SQ4SQ5 圖 4-2 液壓原理圖 各液壓元件名稱如表4-1所示。 表4-1 液壓元件明

46、細(xì)表 電磁鐵得電順序如表 4-2 所示。 表4-2 電磁鐵得電順序表 4.3 注塑機(jī)螺桿筒溫度控制注塑機(jī)螺桿筒溫度控制 在注塑機(jī)中，螺桿筒溫度控制是十分重要的。如果溫度過高，螺桿筒中的塑料會 發(fā)生分解而變質(zhì)；如果溫度過低會使塑料塑化不良，流動性變差，制品成型不好。 目前，注塑機(jī)采用的加熱方式多是螺桿筒外禁錮幾段加熱圈，每段加熱圈是溫度 課獨(dú)立控制。一般中型機(jī)多為四段或三段加熱，不同劑型規(guī)格，其加熱段數(shù)不同，每 段溫度的高低可根據(jù)工藝需要而調(diào)整。 為了控制溫度，首先要解決好溫度檢測問題，常用的溫度檢測元件是熱電偶，根 據(jù)螺桿筒的溫度要求，過去一般選取 EA-2 或 EU-2 型鎧裝熱電偶，現(xiàn)在選

47、用 E 或 K 分 1油泵9三位四通電磁換向閥 2液控單向閥10三位四通電磁換向閥 3液控單向閥11二位二通電磁換向閥 4溢流閥12液控單向閥 5減壓閥13鎖模液壓缸 6減壓閥14注射臺移動液壓缸 7減壓閥15注射液壓缸 8三位四通電磁換向閥 鎖摸注射臺前進(jìn) 注射 保壓解壓注射臺后退開模 YA1 +- YA2 -+- YA3 -+- YA4 -+- YA5 -+- YA6 -+- YA7 -+ 度號熱電偶。 4.4 PLC 機(jī)型的選擇機(jī)型的選擇 控制系統(tǒng)硬件的選擇主要是 PLC 的選擇，包括 PLC 機(jī)型的選擇、PLC 容量的選擇 和模塊的選擇三個(gè)方面。 PLC 機(jī)型的選擇：PLC 類型很多，

48、在注塑機(jī)上使用的一般是小型 PLC。選擇主機(jī) 時(shí)，主要依據(jù)存儲器容量、I/O 的數(shù)量及整機(jī)性能指標(biāo)等要求來確定，另外安裝條件和 價(jià)格也要加以考慮。面對眾多廣家提出的多種系列、功能各異的 PLC 產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)、 性能、價(jià)格各不相同。比如，三菱 FX2N-128MR-001 系列，價(jià)格是 9920.00。而 FXlS- 422-BD 價(jià)格就是 390.00，還不到 400 元。因此，在選擇機(jī)型的時(shí)候，應(yīng)本著在滿足控 制功能原則的前提下，保證系統(tǒng)可靠、維護(hù)方便和最佳的性價(jià)比。 PLC 容量的選擇：通常講的 PLC 容量是指輸入輸出點(diǎn) I/0 的點(diǎn)數(shù)和用戶存儲器的 容量。對于 I/0 點(diǎn)的選擇原則是應(yīng)

49、保有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，但是因?yàn)?PLC 的 I/0 點(diǎn)數(shù)與價(jià)格成 正比，若留有太多的空余點(diǎn)，會使成本大大增加，因此在實(shí)際的應(yīng)用過程中，一般是 根據(jù)輸入、輸出信號的總點(diǎn)數(shù)，并考慮以后的擴(kuò)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。 模塊的選擇：I/O 控口模塊用來實(shí)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制的依據(jù)，同時(shí)，它將 PLC 的處理結(jié)果傳送到被控設(shè)備，驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn) PLC 對設(shè)備的控制。 處理速度的選擇：根據(jù)過程控制的反應(yīng)速度來確定的。注塑機(jī)要求的反應(yīng)速度并 不

50、高，PLC 均能滿足。它要求輸入-數(shù)據(jù)處理-輸出的全過程時(shí)間在幾十毫秒左右。 對于小的系統(tǒng)，如 80 點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng)，一般不需要擴(kuò)展，當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，就要擴(kuò)展。 不同公司的產(chǎn)品，對系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)及擴(kuò)展模塊的數(shù)量都有限制，當(dāng)擴(kuò)展不能滿足要求時(shí)， 可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，有些廠家產(chǎn)品的個(gè)別指令不支持?jǐn)U展模塊，因此，在進(jìn)行軟 件編制時(shí)要注意。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時(shí)，各廠家也有一些規(guī)定，因此注意相關(guān)的 技術(shù)手冊。 擴(kuò)展模塊種類很多，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(shè)計(jì)為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便。 本次設(shè)計(jì)的注塑機(jī)，通過計(jì)算，需要 22 個(gè)輸入點(diǎn)、11 個(gè)輸

51、出點(diǎn)，且均為數(shù)字量。 考慮到要留有適量的余量以做備用，因此，一般可以按實(shí)際需要的 10%15%選擇。 根據(jù)上述幾條，通過市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)注塑機(jī)中德國產(chǎn)的 PLC 在價(jià)格、售后服務(wù)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。 4.5 確定 I/O 點(diǎn)分配 根據(jù)對注塑機(jī)的工藝過程和功能的分析，其輸入信號有安全門開關(guān) SQ1、SQ2， 行程開關(guān) SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7，自動循環(huán)起動按鈕 SB1 和停止按鈕 SB2，工 作方式選擇開關(guān) SA1-1、SA1-2，熱繼電器 FR1，各工序手動按鈕 SB3SB9，油泵電 機(jī)起動按鈕 SB10 和停止

52、按鈕 SB11 以及油泵電機(jī)過載消除按鈕 SB12。輸出信號有 YV1YV7 共 7 個(gè)電磁閥，油泵電機(jī)運(yùn)行接觸器 KM1 和三個(gè)指示燈 HL1HL3。對各 個(gè)信號用 I/0 定義分配，得到的輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)分配如表 4-3 所示。 表 4-3 S7-200 型 PLCI/O 點(diǎn)分配表 4.6 PLC 外部接線圖 輸 入輸 出 前安全門 SQ1I0.0鎖模 YV1 Q0.0 后安全門 SQ2I0.1注射臺前進(jìn) YV2 Q0.1 自動鎖模 SQ3I0.2注射 YV3 Q0.2 自動注射臺前進(jìn) SQ4I0.3保壓 YV4 Q0.3 自動解壓 SQ5I0.4解壓 YV5 Q0.4 自動注射臺后退 SQ

53、6I0.5注射臺后退 YV6 Q0.5 自動開模 SQ7I0.6開模 YV7 Q0.6 自動運(yùn)行起動 SB1I0.7油泵電機(jī)運(yùn)行接觸 KM1 Q0.7 自動運(yùn)行停止 SB2I1.0自動運(yùn)行指示 HL1 Q1.0 手動鎖模 SB3I1.1手動運(yùn)行指示 HL2 Q1.1 手動注射臺前進(jìn) SB4I1.2油泵電機(jī)過載指示 HL3 Q1.2 手動注射 SB5 I1.3 手動保壓 SB6 I1.4 手動解壓 SB7 I1.5 手動注射臺后退 SB8 I1.6 手動開模 SB9 I1.7 油泵電機(jī)啟動 SB10 I2.0 油泵電機(jī)停止 SB11 I2.1 油泵電機(jī)過載消除 SB12 I2.2 油泵電機(jī)熱繼電器 FR1 I2.3 工作方式選擇：自動 SA1-1 I2.4 工作方式選擇：手動 SA1-2 I2.5 根據(jù)上述 I/O 點(diǎn)分配，畫出 PLC 的 I/O 點(diǎn)接線圖，如圖 4-3 所示。 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SB1 SB2 SB3