自控成型机的PLC控制

自控成型机的PLC控制(总10页)

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（国家职业资格Ⅱ级）

论文题目:自控成型机的PLC控制

姓 名： 王 益 钢 身份证号：330725 准考证号：

所在省市：浙 江 省 义 乌 市 所在单位：商城集团第四分公司

自控成型机的PLC控制

王益钢 商城集团第四分公司

摘 要：在注塑机生产线中应用PLC控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是注塑生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。不但使注塑产品的质量和品质得到了严格的保证；而且还大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益。本文是利用PLC中步进顺控指令这种方法设计的一种既安全又实用的塑料注塑自动成型系统。 关键词：PLC 液压缸 电磁阀 注塑机

随着企业提出的高柔性、高效益的要求，人们在面临规模更大、更复杂的生产劳动时，不仅费时费力，而且得不偿失。因此，自动成型系统的出现并广泛应用成为历史的必然。材料成型设备与计算机技术和智能技术相结合的智能型材料成型设备是今后的主要发展方向。本文介绍的系统通过PLC控制塑料注塑成型，不仅能够省时省力，降低生产成本，减少设备维护；而且提高了工作的可靠性，减轻工人劳动强度，有效的提高了生产效率。

一、塑料注塑成型设备及其发展简介

注塑成型是将塑料材料转换成为塑料制品的一门工程技术。要实现这种转变，就要研究在转变过程中塑料的各种性质和行为与各因数之间的关系，从而采取合理的工艺和工程以制得质量良好的塑料制品。

注塑机，又叫注射成型机，是用于使热塑性塑料或热固性塑料经加热熔融，并施加一定压力，使高温体充入模具，经冷却而制成的有一定几何形状和尺寸精度的塑料制品的重要成型设备。

注塑机是随着塑料工业的发展而兴起的，最初的注塑机是参照金属压铸机的原理设计的，主要用来加工醋酸维一类的塑料。直到1932

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年，才由德国布莱恩（BRAUN）厂设计出第一台全自动驻塞式注塑机。随着塑料工业的发展，注塑工艺和注塑机结构也不断改进和发展。到了1948年，注塑机的塑化装置开始使用螺杆，1959年，第一台螺杆式注塑机问世，这是塑料工业的一大突破，大大推动了注塑成型加工的广泛应用。

随着塑料制品应用领域的不断扩大，世界上对塑料成型机械的需求呈现攀升的趋势。在塑料成型行业中，注射成型是热塑性或热固性塑料制品的主要成型方法之一。在能源日益匮乏、生态环境日益恶化的今天，注塑机所消耗的能源越来越受到人们的重视和关注。新型塑料的涌现和高精度注塑制品使用范围的扩大，对注塑机的开发越来越紧迫和重要，随着自动化和计算机技术的发展，西方工业发达国家已成功推出新一代全电子自动控制注塑机，不仅自动化程度高、易操作，而且生产效率和制品质量也大大提高。

由于注塑机的研究和开发周期长、投入大，在国内仅以某个厂家开发封闭的注塑机相当困难，这一问题的关键是核心技术，尤其是注塑机控制系统技术掌握在国外厂商手里，因此，要想在较短的时间内开发出经济实用的全电子注塑机，须得另辟蹊径，而近年来自动化领域的PLC技术的兴起，正好可以与注塑机相结合，便成了当今注塑机控制的一大热点。

二、传统电气控制系统的不足

电气控制系统主要是控制注塑机液压系统中的电磁铁得电和失电，控制液压系统中油液流通方向，从而实现被控设备的运行及工作过程。传统的电气控制系统是由继电器—接触器来实现其控制功能的。

在传统的电气控制系统中，使用者调整其控制功能十分困难，而且继电器—接触器寿命较短，在工作过程中易发生冲击磨损，控制线路比较复杂，由于采用有触点的开关动作，工作频率低，触点易灼伤，随着使用年限的延长，故障率上升，安全性和可靠性降低，维修费用增加；另外继电器动作慢，定时不准确，系统控制精度差。

三、可编程控制器在注塑机上的应用

一个注塑产品的质量除了要有好的材料和技术员的高超技术外，注塑产品的塑化流动和冷却的温度、压力是否严格按照注塑工艺流程

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运行，及保证产品的各个工步的运行时间精确性都是决定注塑产品的质量和品质的重要因素。注塑成型机的关键在于能准确地重复产生过程的各种工艺条件，否则，产品的品质会一直随条件的变化而变化。

在注塑生产线上采用自动化控制不但可以使注塑产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益。

程序控制器类型注塑机电气控制电路与一般注塑机电气电路，在主电路、加热电路上基本相同，只是在系统控制电路上有所不同。程序控制器电路采用以微机为核心的可编程控制器为主要部件，由输入、输出接口电路，液压比例开关阀和电磁阀的驱动电路组成系统。应用中，可以通过微机或编程器将系统的用户程序输入或者修改，可编程控制器再将用户程序翻译成目标程序代码，以供微处理器CPU单元以扫描的形式，根据输入信号，按用户目标程序代号进行综合处理。输出控制信号去控制注塑机的动作顺序、时间顺序，完成注塑机注塑成型工艺要求。

四、控制要求 1．控制对象介绍 （1）控制原理

自动成型系统是由工作台、油缸A、B、C及相应的电磁阀和信号灯等几部分组成。该自动成型系统是利用油的压力来传递能量，以实现材料（如：注塑成型，钢筋）加工工艺的要求。该自动成型系统是用PLC控制油缸A、B、C的三个电磁阀有顺序的打开和关闭，以便使油进入或流出油缸，从而控制各油缸中活塞有序运动，活塞带动连杆运动，给相应的挡块一个压力，这样就可以使材料成型。

（2）工作示意图，如图1和图2所示 。

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图1 工作示意图

图2 工作示意图

（3）控制要求

1）当原料放入成型机时，各油缸为初始状态：Y1=Y2=Y4= OFF，Y3=ON，S1=S3=S5=OFF，S2=S4=S6=ON。

2）启动运行 当按下启动按钮，系统动作要求如下： ① Y2=ON,上面的油缸的活塞向下运动，使S4=OFF.

② 当该油缸活塞B下降到终点时，S3=ON ，此时，启动左油缸活塞A向右运动，右油缸活塞C向左运动，Y1=Y4=ON时，Y3=OFF，使S2=S6=OFF。

③ 当该油缸活塞A运动到终点时，S1=ON ，并且油缸活塞C也运动到终点，S5=ON 时，原料已成型，各活塞退回到原位。首先，油缸活塞A、C 返回，Y1=Y4=OFF,Y3=ON,使S1=S5=OFF。

④ 当油缸活塞A 、C回到初始状态，S2=S6=ON时，B返回，Y2=OFF,使S3=OFF。

⑤ 当油缸活塞B返回到初始状态，S4=ON时，系统回到初始状态，取出成品，放入原料后，按下启动按钮，重新启动，开始下一工件的加工。

五、硬件选择 1．PLC类型选择

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控

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制，定时，计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

由于PLC用软件代替了传统电气控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期。在维修方面，由于PLC的故障率极低，维修工作量很小；而且PLC具有很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据PLC上指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。

PLC控制系统是由信号输入元件（如按钮、限位开关、传感器等）、输出执行元件（如电磁阀、接触器、信号灯等）和PLC构成。输入元件接在PLC的输入端，向PLC输入指令信号和被控对象的状态信号。输出执行元件接在PLC的输出端，控制被控对象工作。

本系统，选用三菱MITSUBISH FX2N-48MT作控制单元来控制整个系统。

2．电磁阀

电磁阀是用来控制流体的方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。电磁阀通过线圈驱动，只能开或关 ，开关时动作时间短。

电磁阀特点：

（1）外漏堵绝，内漏易控，使用安全。 （2）系统简单，便接电脑，价格低谦。 （3）动作快递，功率微小，外形轻巧。 （4）调节精度受限，适用介质受限。

（5）型号多样，用途广泛。

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3．I/O地址表

根据系统的控制要求，确定PLC外部输入、输出号地址分配，如表1所示。

表1 输入、输出号地址分配 输 入 地址 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10

输 出 功能 停车 启动 A缸右限位 A缸左限位 B缸下限位 B缸上限位 C缸左限位 C缸右限位 过载保护 地址 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 元件 Y1 Y2 Y3 Y4 KM 功能 A缸电磁阀 B缸电磁阀 C缸电磁阀1 C缸电磁阀2 油泵电机 元件 SB1 SB2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 FR 四.梯形图

1．PLC外部接线图

根据系统控制要求和I/O分配表，绘制PLC外部接线图，如图4所示。

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图4

2、梯形图

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4.

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图5 梯形图

3．工作过程

条件是工作前电磁阀Y1(Y0)Y2(Y1)Y4(Y3)应是关的，而C缸应是打开的，限位开关S1(X2)S3(X4)S5(X6)应是处于闭合状态，而

S2(X3)S4(X5)S6(X7)限位开关应是打开的。启动时一合上PLC电源开关，C缸立即向右运行至S6(X7)限位开关处停止。装入材料后，按外部启动按钮使X1闭合，B缸由上向下压至S3(X4)处该限位开关处于闭合，而S4(X5)则处于断开。此时左缸A向右顶进，而右缸C则先断开Y3（Y20）电源，然后Y4（Y3)合上电源向左顶进，分别到达S1(X2)S5(X6)限位位置时，此时A缸电源断电向后退，而C缸则接通电源Y3(Y2)向后退，等AC二缸退回原位后，则B缸（接通B缸前可在激活电路前加一延时电路）可退回原位取出另件和重新装料。若在运行中发生故障接通X10即可停车。

七、结束语

随着自动成型系统的逐步完善，使得自动成型系统的应用更加普及，并进一步向深层次拓展。在材料成型行业中，PLC的应用正在向科研、生产、管理等领域发展。 本文介绍的系统是一个用PLC控制的自动成型系统。

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该系统通过PLC控制，不仅能够省时省力，降低生产成本，减少设备维护；而且提高了工作的可靠性，减轻工人劳动强度，有效的提高了生产效率。由于自动成型系统在我国有着广泛的应用前景，本控制系统具有较大的发展潜力和较高的推广价值。

参考文献：

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[6]?刘立军 杜贤昌 孙振忠编 材料成型设备及计算机控制技术 电子工业出版社2004年

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