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1、国家职业资格全省（或市）统一鉴定维修电工论文（国家职业资格级）论文题目:自控成型机的 PLC 控制姓 名： 王 益 钢 身份证号：330725197206296614 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 第 1 页 共 9 页自控成型机的 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
2、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
3、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
4、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 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 发第 2 页 共 9 页展 。 到 了 194
5、8 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
6、 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
7、入 大 ， 在 国 内 仅 以 某 个 厂 家独 立 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
8、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
9、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
10、 重 复 产 生 过第 3 页 共 9 页程 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
11、 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
12、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
13、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 。图 1 工作示意图第 4 页 共 9 页图 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： Y2=ON,上面的油缸的活塞向下运动，使 S4=OFF. 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。 当该
14、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。 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。 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1PLC 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，顺序控制，
15、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，都应按易于工业第 5 页 共 9 页系统联成一个整体，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
16、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油管，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油管，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
