注塑機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄專心-專注-專業(yè)注塑機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：注塑機(jī)控制系統(tǒng)是注塑機(jī)整機(jī)的一個重要組成部分，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FX2N-MR。完成了注塑機(jī)主電路和控制電路等硬件電路的設(shè)計。軟件設(shè)計方面，根據(jù)注塑機(jī)各個動作制出注塑機(jī)的工藝流程

2、圖。根據(jù)此工藝流程圖，設(shè)計出注塑機(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)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，步進(jìn)梯形圖The design of PLC control system of injection molding machineAbstract：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 e

3、ssential. 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 mach

4、ine. 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

5、output, we could determine the model of the PLC is the FX2N-MR. 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 machine i

6、s 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.Keywords: the injection molding machine, control system, the state transition

7、 diagram, the stepladder1 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70億元人民幣左右，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)的研究現(xiàn)狀從注塑機(jī)問

8、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92000g1。20世紀(jì)80年代以來，CAD/CAE/CAPP/CAM計算機(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

9、術(shù)企業(yè)都相繼引進(jìn)美國EDS公司的UGS軟件和PTC公司的計算機(jī)輔助設(shè)計和分析等軟件，實現(xiàn)了三維立體參數(shù)化建模，機(jī)構(gòu)運動仿真，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、危險區(qū)域等進(jìn)行準(zhǔn)備的分析計算，幫助設(shè)計人員迅速地了解、評估和修改設(shè)計方案，保證了重要零件的結(jié)構(gòu)合理性和可靠性；實施了CIMS工程，實現(xiàn)了生產(chǎn)計劃、物料、成本等計算機(jī)集成管理；引進(jìn)IMAN系統(tǒng)，實現(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，特別注重機(jī)器與操作者的溝通，使操作者更容

10、易掌握及發(fā)揮機(jī)器的各項功能。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

11、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)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、液壓傳動系統(tǒng)、計算機(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，

12、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)一個儀表上用的小模數(shù)聚碳酸酯齒輪，要求各節(jié)點重復(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

13、汽車工業(yè)，不可能等到中國有了自行設(shè)計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；再例如中國是一個木材資源相當(dāng)貧乏的國家，建筑用的塑料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

14、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)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，以下幾點應(yīng)是中國塑料機(jī)械行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展方向。（1）配合塑料加工行業(yè)，加速高新技術(shù)的應(yīng)用。（2）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。（3）在模具設(shè)計和加工技術(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間內(nèi)，進(jìn)入世界先進(jìn)行列。（4）塑機(jī)行業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)化分工。（5）加強(qiáng)塑

15、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40-50m/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

16、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算機(jī)控制的發(fā)展過程。自20世紀(jì)60年代末美國費洛思公司首先應(yīng)用計算機(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)

17、，通過合模力、模腔壓力和充模過程的控制，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)展正朝著以下幾個方向發(fā)展。（1）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。（2）節(jié)能方面采用節(jié)能的

18、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。（3）低噪聲，無污染（全自動注塑機(jī)）。（4）實現(xiàn)自動化、無人化、低成本化。為實現(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)，它對注塑機(jī)的要求：高性能的個人計算機(jī)（PC）系統(tǒng)；具有模具注塑程序記憶系統(tǒng)；穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)；簡潔及明朗的機(jī)體；足夠的換?？臻g。（5）除了普通的注塑機(jī)外，另外注塑機(jī)正向著兩極方向發(fā)展：朝著高壓、巨型注塑機(jī)方向發(fā)展。注射量達(dá)170kg，鎖模力可達(dá)萬噸以上。朝著超小型精密注塑機(jī)方向發(fā)展。注射量達(dá)0.01g，

19、鎖模力為5t。精密注塑機(jī)精度可以達(dá)到：質(zhì)量偏差為0.002g，零件厚度偏差為0.001mm，注射時間偏差為0.01s，加料時間偏差為0.1s，計量位置偏差為0.015mm，開模位置精度偏差為0.005mm2。2 注塑機(jī)系統(tǒng)概述2.1 注塑機(jī)的組成注塑機(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)計采用了比例壓力

20、閥和比例流量閥，可實現(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。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模具的型腔張開。當(dāng)合模時，模具拉桿和前、后模板形成力的封閉系

21、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，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，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

22、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)圖2.2 液壓油路系統(tǒng)或液壓馬達(dá)組成。預(yù)塑化時，動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，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。注射座是一個可以在機(jī)身上移動的基座，塑化裝置、注射裝置以及計量裝置和料斗都固定在注射座上。注射座

23、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；對時間、位置、壓力、速度和轉(zhuǎn)速等進(jìn)行控制。主要由計算機(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)的冷卻系統(tǒng)用來冷卻液壓油、料口以及模具。它是一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，能將冷卻水分配到幾個獨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，實現(xiàn)電氣、機(jī)

24、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)動一個或一組液壓泵，由液壓泵及運行其中的壓力油組成一套驅(qū)動系統(tǒng)，動作的產(chǎn)生由驅(qū)動器所擔(dān)任，通常直線往復(fù)運動是由壓力油推動油缸或活塞產(chǎn)生的，而旋轉(zhuǎn)運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。（1）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

25、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。（2）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。（1）立式注塑機(jī)。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現(xiàn)嵌件注塑成型。其缺點是：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。（2）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

26、線是水平排列的。其優(yōu)點是：機(jī)身低，注塑機(jī)穩(wěn)定性好，制品頂出后可以自動脫落，容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。其缺點是：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)目前使用最廣、產(chǎn)量最大，是國內(nèi)外注塑機(jī)的最基本形式。（3）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，可以利用注射系統(tǒng)留下的空位置來進(jìn)行嵌件的移動，實現(xiàn)臥式注塑機(jī)的嵌件自動注塑。（4）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

27、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)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案和思路3.1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容和工藝分析主要內(nèi)容：本畢業(yè)設(shè)計以注塑機(jī)控制系統(tǒng)為設(shè)計背景，要求運用可編程控制器技術(shù)、自動檢測和自動控制技術(shù)等，設(shè)計基于PLC的注塑機(jī)自動控制系統(tǒng)。注塑機(jī)主要動作分為5個部分：（1）閉模和合緊，注塑機(jī)的成型周期一般從模具開始閉合時起，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，合模的動力系統(tǒng)應(yīng)該切換成低壓低

28、速，在確定模腔內(nèi)無異物存在時，再切換成高壓而將模具合緊。（2）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，以高壓高速將熔料注入模腔。（3）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。（4）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，可去除壓力使制品在模內(nèi)冷卻定型。此時，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。（5）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，

29、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，把一個注塑成型工作循環(huán)稱為注塑機(jī)的成型周期。按時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)工藝流程

30、圖。如圖3.1所示。圖3.1 注塑機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計傳統(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。在生產(chǎn)過程中，預(yù)先按工藝要求設(shè)定各個動作參數(shù)，例如合模壓力、注射速度、循環(huán)時間、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，價格低廉，但抗干擾能力差，控制溫度與精度也比較低。3.2.2 目前注塑機(jī)常用的控制系統(tǒng)設(shè)計目前，更多的注塑機(jī)采用的是半閉環(huán)控制或全閉環(huán)控制，即按照實時測量值與設(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

31、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)計的比較及確定可以對注塑機(jī)實現(xiàn)控制的有PLC、單片機(jī)、繼電接觸器和微型計算機(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，采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，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

32、統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差等缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，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)實踐3。與單片機(jī)控制相比較，PLC控制的優(yōu)點在于：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

33、受；PLC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)點有以下幾點：(1）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。(2）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現(xiàn)控制功能，穩(wěn)定可靠，使運行速度大大提高。(3）順序控制。繼電接觸器是利用時間繼電器

34、的滯后動作來完成時間上的順序控制。時間繼電器內(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，造成定時的精度不高。在PLC內(nèi)部是由半導(dǎo)體電路組成的定時器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖計時，定時精度高。使用者根據(jù)需要，定時值在程序中便可設(shè)置，靈活性大，定時時間不受環(huán)境影響。(4）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。(5）計數(shù)功能。繼電接觸器控制可實現(xiàn)邏輯功能，但不具備計數(shù)的功能。PLC內(nèi)部有特定的計數(shù)器，可實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的步進(jìn)控制。(6）

35、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，觸點在開閉時會產(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，并且能夠隨時顯示給操作人員，及時監(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。與微型計算機(jī)相比較，PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：(1）PLC輸入輸出接口較多，中大型PLC輸入輸出接口更多，便于多路多點控制。(2）PLC編程簡便，因為PLC是采用易于用戶理解、接受和使用的梯形圖編程語言，指令又不太多，而計算機(jī)使用匯編語言或其它高級語言編程，比PLC編程復(fù)雜。

36、(3）PLC可靠性高，因為PLC是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計的，設(shè)計與制造PLC時已采用了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。(4）PLC技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對使用者的技術(shù)水平要求比使用計算機(jī)時低。(5）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)比計算機(jī)慢。(6）此外PLC體積較小，調(diào)試周期短4?；谝陨螾LC控制分別與單片機(jī)控制、繼電接觸器控制以及微型計算機(jī)控制的比較，本論文采用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)對注塑機(jī)的控制。注塑機(jī)電控裝置由輸入、輸出裝置、PLC和液壓比例閥、開關(guān)閥的驅(qū)動電路組成。把編好的用戶程序通過微機(jī)或手編器輸入PLC基本單元，PLC基本單

37、元將用戶程序解讀為微處理器芯片CPU認(rèn)識的目標(biāo)碼，即把梯形圖或匯編語句表解讀為目標(biāo)代碼。中央處理單元以掃描的形式將注塑機(jī)狀態(tài)信號采樣輸入到存儲器中，再按用戶程序變成內(nèi)部邏輯關(guān)系得到所需要的輸出狀態(tài)，通過輸出裝置控制注塑機(jī)動作。編程器是對注塑機(jī)進(jìn)行編程用的。編程器的語言有指令方式（語句表），也有助記符號方式、邏輯圖及梯形圖符號，還有繼電器電路方式，其中控制系統(tǒng)的梯形圖方式和指令形式（語句表）使用最為常見。3.2.4 設(shè)計內(nèi)容(1）根據(jù)注塑機(jī)控制系統(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

38、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。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)計出注塑機(jī)主電路圖。(3）控制電路部分的設(shè)計?？刂齐娐吩O(shè)計中，根據(jù)輸入輸出的地址分配可得到PLC外部接線圖。(4）根據(jù)注塑機(jī)的工藝流程圖，先將注塑機(jī)的各個動作流程分為四個部分，分別根據(jù)工藝流程圖制出各個部分的動作流程圖，最后再將各個部分的動作流程圖整合到一起，從而制定出注塑機(jī)的整個動作流程圖。(5）根據(jù)輸入輸出接口的地址分配表以及注塑機(jī)的動作流程圖，分為四個部分分別設(shè)計出注塑機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，最后整

39、合得到整體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。根據(jù)各部分狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖分別制出對應(yīng)的步進(jìn)梯形圖，最后整合得到完整的步進(jìn)梯形圖。4 注塑機(jī)的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 輸入輸出點的繼電器屬性第三章中介紹了注塑機(jī)的主要動作和工藝流程，據(jù)此可作出PLC輸入輸出繼電器屬性表。下表為輸入點繼電器屬性表。表4.1 輸入點繼電器屬性表序號名稱屬性代號1抽芯出位置開關(guān)SQ12抽芯入位置開關(guān)SQ23快開模位置開關(guān)SQ34慢開模位置開關(guān)SQ45開模止位置開關(guān)SQ56關(guān)安全門位置開關(guān)SQ67低壓鎖模位置開關(guān)SQ78高壓鎖模位置開關(guān)SQ89鎖模終止位置開關(guān)SQ910一級射膠位置開關(guān)SQ1011二級射膠位置開關(guān)SQ1112三級射膠位置開關(guān)SQ

40、1213溶膠終止位置開關(guān)SQ1314頂針終止位置開關(guān)SQ1415退針終止位置開關(guān)SQ1516倒索終止位置開關(guān)SQ1617溶膠手動按鈕SB118射臺前進(jìn)手動按鈕SB219射臺后退手動按鈕SB320頂針手動按鈕SB421退針手動按扭SB522倒索手動按鈕SB623射膠手動按鈕SB724鎖模手動按鈕SB825開模手動按鈕SB926特快手動按鈕SB1027調(diào)模向前手動按鈕SB1128調(diào)模向后手動按鈕SB12下表為輸出點繼電器屬性表。表4.2 輸出點繼電器屬性表序號名稱屬性代號1快速鎖模電磁閥電磁閥KA12開模電磁閥電磁閥KA23射臺前進(jìn)電磁閥電磁閥KA34射臺后退電磁閥電磁閥KA45射膠電磁閥電磁閥K

41、A56二級射膠電磁閥電磁閥KA67三級射膠電磁閥電磁閥KA78溶膠電磁閥電磁閥KA89頂針電磁閥電磁閥KA910退針電磁閥電磁閥KA1011特快電磁閥電磁閥KA1112倒索電磁閥電磁閥KA1213高壓鎖模電磁閥電磁閥KA1314低壓鎖模電磁閥電磁閥KA1415抽芯出電磁閥電磁閥KA1516抽芯入電磁閥電磁閥KA1617快速開模電磁閥電磁閥KA1718慢速開模電磁閥電磁閥KA1819調(diào)模向前電磁閥電磁閥KA1920調(diào)模向后電磁閥電磁閥KA2021報警燈燈泡HL4.2 PLC機(jī)型的選擇隨著PLC控制的普及與應(yīng)用，PLC產(chǎn)品的種類和型號越來越多，而且功能也日趨完善。近年來，從美國、日本、德國等國家引

42、進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個系列。其中三菱公司FX系列PLC聚集了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點，其基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度與寬度相同，它們的相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體。其體積小，很適于在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。FX2N系列的PLC為目前市場上的主流產(chǎn)品，能完成絕大多數(shù)工業(yè)控制要求。上市多年之后，價格有所下降，性價比較高。FX2N系列PLC有以下技術(shù)特點：(1)FX2N系列PLC采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，其基本單元將CPU、存儲器、輸入/輸出接口及電源等都集成在一個模塊內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，成本低，安裝方便。(2)FX2N系列P

43、LC是FX系列中功能最強(qiáng)、運行速度最快的PLC，基本指令執(zhí)行時間高達(dá)0.08us，超過了許多大、中型PLC。(3)FX2N的用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16KB，其I/O點數(shù)最大可擴(kuò)展到256點。(4)FX2N有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、高速計數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊、RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板、模擬定時器擴(kuò)展板等。(5)FX2N有3000多點輔助繼電器、1000點狀態(tài)繼電器、200多點定時器、200點16位加計數(shù)器、35點32位加/減計數(shù)器、8000多點16位數(shù)據(jù)寄存器、128點跳步指針及15點中斷指針。(6)FX2N有128種功

44、能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器常數(shù)、數(shù)學(xué)運算、浮點數(shù)運算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、PID運算、開平方、三角函數(shù)運算、脈沖輸出、脈寬調(diào)制、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗碼及比較觸電等功能指令。(7)FX2N還有矩陣輸入、十鍵輸入、十六鍵輸入、數(shù)字開關(guān)、方向開關(guān)及7段顯示器掃描顯示等指令5?；谝陨蟽?yōu)點，本論文采用FX2N系列的PLC。根據(jù)注塑機(jī)對PLC控制系統(tǒng)的要求，確定了系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備，統(tǒng)計出所需的輸入信號的點數(shù)為28個，輸出信號的點數(shù)為21個。故選擇輸入點為32、輸出點為32的型號為FX2N-64MR的PLC。4.3 輸入輸出地址分配表確定了PLC的型號后，便可分配PLC的輸入/輸出點的

45、地址分配。其中輸入點地址分配如表4.3所示，輸出點地址分配如表4.4所示。表4.3 輸入點地址分配序號輸入端點設(shè)備名稱功能說明1X0SQ1抽芯出行程開關(guān)2X1SQ2抽芯入行程開關(guān)3X2SQ3快開模行程開關(guān)4X3SQ4慢開模行程開關(guān)5X4SQ5開模止行程開關(guān)6X5SQ6關(guān)安全門行程開關(guān)7X6SQ7低壓鎖模行程開關(guān)8X7SQ8高壓鎖模行程開關(guān)9X10SQ9鎖模終止行程開關(guān)10X11SQ10一級射膠行程開關(guān)11X12SQ11二級射膠行程開關(guān)12X13SQ12三級射膠行程開關(guān)13X14SQ13溶膠終止行程開關(guān)14X15SQ14頂針終止行程開關(guān)15X16SQ15退針終止行程開關(guān)16X17SQ16倒索終止

46、行程開關(guān)17X20SB1溶膠按鈕18X21SB2射臺前進(jìn)按鈕19X22SB3射臺后退按鈕20X23SB4頂針按鈕21X24SB5退針按鈕22X25SB6倒索按鈕23X26SB7射膠按鈕24X27SB8鎖模按鈕25X30SB9開模按鈕26X31SB10特快按鈕27X32SB11調(diào)模向前按鈕28X33SB12調(diào)模向后按鈕表4.4 輸出點地址分配序號輸出端點設(shè)備名稱功能說明1Y0KA1快速鎖模電磁閥2Y1KA2開模電磁閥3Y2KA3射臺前進(jìn)電磁閥4Y3KA4射臺后退電磁閥5Y4KA5射膠電磁閥6Y5KA6二級射膠電磁閥7Y6KA7三級射膠電磁閥8Y7KA8溶膠電磁閥9Y10KA9頂針電磁閥10Y11

47、KA10退針電磁閥11Y12KA11特快電磁閥12Y13KA12倒索電磁閥13Y14KA13高壓鎖模電磁閥14Y15KA14低壓鎖模電磁閥15Y16KA15抽芯出電磁閥16Y17KA16抽芯入電磁閥17Y20KA17快速開模電磁閥18Y21KA18慢速開模電磁閥19Y22KA19調(diào)模向前電磁閥20Y23KA20調(diào)模向后電磁閥21Y24HL報警燈4.4 主電路的設(shè)計4.4.1 電動機(jī)的啟動控制電動機(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

48、多，如定子繞組串電阻啟動、自耦變壓器減壓啟動、星-三角減壓啟動、延邊三角形啟動等。本論文采用星-三角減壓啟動方式。啟動時將電動機(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)在額定電壓下運行。注塑機(jī)的主電路如圖4.1所示。圖4.1 注塑機(jī)主電路圖4.5 控制電路的設(shè)計PLC的外部接線如圖4.2所示。圖4.2 PLC外部接線圖5 注塑機(jī)的PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 注塑機(jī)的動作流程根據(jù)第三章確定的注塑機(jī)工藝流程圖制定出注塑機(jī)的動作流程圖。可將動作流程圖分為四個部分。在第一部分中，首先關(guān)安全門

49、，之后進(jìn)行低壓鎖模，如果低壓鎖模出現(xiàn)故障，則注塑機(jī)開模并且報警，待故障排除后，動作返回到關(guān)安全門；如果低壓鎖模沒有故障，則進(jìn)行高壓鎖模，高壓鎖模完成后，進(jìn)行鎖模終止。動作流程如圖5.1所示。圖5.1 關(guān)安全門、低壓鎖模、高壓鎖模控制流程圖鎖模終止后，射臺前進(jìn)到位，射膠時間啟動，同時開始進(jìn)行一級注射、二級注射、三級注射。如果射膠時間未到，則繼續(xù)射膠；如果射膠時間到，則射臺后退。動作流程如圖5.2所示。圖5.2 射臺前進(jìn)、一級注射、二級注射、三級注射控制流程圖如果射臺后退成功則進(jìn)行溶膠、倒索，直到射臺后退終止，之后進(jìn)行延時冷卻；如果射臺后退沒有成功，則進(jìn)行延時冷卻。冷卻時間到，則分別進(jìn)行慢開模、快

50、開模；冷卻時間未到，則繼續(xù)冷卻。動作流程如圖5.3所示。圖5.3 射臺后退、溶膠、倒索、冷卻控制流程圖開模動作完成后，頂針動作執(zhí)行并計數(shù)，然后退針。頂針次數(shù)完成后，則進(jìn)行時間延時，時間到則動作返回到關(guān)安全門；頂針次數(shù)沒有完成，則繼續(xù)頂針計數(shù)。動作流程如圖5.4所示。圖5.4 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(jī)整體的工藝流程圖。如圖5.5所示。圖5.5 注塑機(jī)動作流程圖5.2 程序設(shè)計在實際工業(yè)控制系統(tǒng)中，會遇到系統(tǒng)輸入/輸出點數(shù)較多，各工序之間關(guān)系復(fù)雜的情況，這時采用基本指令進(jìn)行設(shè)計較為困難。但如果可以將生產(chǎn)過程的控制要求按工序劃分成若干段，每一個工序

51、完成一定的功能，在滿足轉(zhuǎn)移條件后，從當(dāng)前工序轉(zhuǎn)移到下道工序，那么實現(xiàn)控制就容易多了，這種控制通常稱為順序控制。為了方便地進(jìn)行順序控制設(shè)計，許多可編程程序控制器設(shè)置了專門用于順序控制的指令。FX2NPLC在基本邏輯指令之外增加了兩條步進(jìn)指令，同時輔之以大量的狀態(tài)繼電器S，結(jié)合狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就很容易編出復(fù)雜的順序控制程序。本論文中通過設(shè)計出的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，設(shè)計出注塑機(jī)的步進(jìn)梯形圖。5.2.1 步進(jìn)指令的簡單介紹三菱FX PLC步進(jìn)指令雖然只有兩條，但與其他指令配合后編程功能較為強(qiáng)大，可以實現(xiàn)復(fù)雜的順序控制程序設(shè)計。步進(jìn)梯形圖指令功能如表5.1所示。表5.1 步進(jìn)梯形圖指令指令符名稱指令意義STL步進(jìn)接點

52、指令在順序控制程序上面進(jìn)行工序步進(jìn)型控制的指令RET步進(jìn)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(jìn)指令雖然只有兩條，但是功能比較強(qiáng)大。每個狀態(tài)繼電器都有3個功能：驅(qū)動有關(guān)負(fù)載、指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)元件和指定轉(zhuǎn)移條件。5.2.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖又叫順序功能圖（SFC），它是用狀態(tài)元件描述工步狀態(tài)的工藝流程圖，通常由初始狀態(tài)、一系列一般狀態(tài)、轉(zhuǎn)移線和轉(zhuǎn)移條件組成。其中的每個狀態(tài)都提供了驅(qū)動有關(guān)負(fù)載、指定轉(zhuǎn)移條件和指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)三個功能。本論文依據(jù)動作流程圖設(shè)計了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，并將其分為四個部分依次表示出來。根據(jù)圖5.1的動作流程圖制出注塑機(jī)的低壓鎖模、高壓鎖模的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖5.6

53、所示。圖5.6 注塑機(jī)的低壓鎖模、高壓鎖模·初始狀態(tài)為S0，開關(guān)X5動作后將安全門關(guān)上。·合上低壓鎖模開關(guān)X6，控制低壓鎖模電磁閥Y15動作。·如果低壓鎖模成功，則流程繼續(xù)，動作運行到S2狀態(tài)。如果低壓鎖模沒有成功，系統(tǒng)開模電磁閥Y1動作，并且報警燈Y24亮，之后合上X5開關(guān)，關(guān)上安全門，重新回到S1狀態(tài)。·低壓鎖模成功后，按下高壓鎖模開關(guān)X7，控制高壓鎖模電磁閥Y14動作。·按下鎖模終止開關(guān)X10，動作運行到S3狀態(tài)。根據(jù)圖5.2的動作流程圖制出注塑機(jī)的射臺前進(jìn)以及一級射膠、二級射膠、三級射膠的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖5.7所示。圖5.7 注塑機(jī)的射

54、臺前進(jìn)、射膠·按下射臺前進(jìn)開關(guān)X21，射臺前進(jìn)電磁閥Y2動作。·按下一級射膠開關(guān)X11，控制一級射膠電磁閥Y4動作，同時射膠時間計時器T0動作，開始計時。·按下二級射膠開關(guān)X12，控制二級射膠電磁閥Y5動作；X13控制三級射膠電磁閥Y6的動作。·如果射膠時間到，動作運行到S9狀態(tài)。·如果射膠時間未到，則動作返回到S7狀態(tài)，繼續(xù)射膠動作的進(jìn)行。根據(jù)圖5.3的動作流程圖制出注塑機(jī)的射臺后退、溶膠、冷卻狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖5.8所示。圖5.8 注塑機(jī)的射臺后退、溶膠、冷卻·按下射臺后退開關(guān)X22，控制注塑機(jī)射臺后退電磁閥Y3動作。·如

55、果射臺后退動作沒有成功，則動作運行到S12狀態(tài)；如果射臺后退動作成功，則執(zhí)行溶膠開關(guān)X20，控制溶膠電磁閥Y7動作。·按下倒索開關(guān)X25，執(zhí)行倒索電磁閥Y13動作。動作運行到S12狀態(tài)。·倒索結(jié)束后，冷卻時間繼電器T1動作，開始冷卻計時。·如果冷卻時間到，則動作運行到S13狀態(tài)；如果冷卻時間未到，則動作返回到S12狀態(tài)。根據(jù)圖5.4的動作流程圖制出注塑機(jī)的開模、頂針、退針、復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖5.9所示。圖5.9 注塑機(jī)的開模、頂針、退針、復(fù)位·按下X3慢開模開關(guān)，控制注塑機(jī)慢開模Y21動作執(zhí)行。·按下X2快開模開關(guān)，控制注塑機(jī)快開模Y20動作執(zhí)行。·按下開模停止開關(guān)X4，使注塑機(jī)停止開模動作執(zhí)行。按下頂針開關(guān)X23