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1、郑州航空工业管理学院毕 业 论 文（设 计） 2012 届 电气工程及其自动化 专业班级题 目 基于PLC的注塑机控制系统设计 姓 名 学号 指导教师 职称 二一 二 年 五 月 二十四 日内 容 摘 要 注塑机是集机、电、液于一体的典型系统，因具有能一次成型复杂制品、后加工量少、加工的塑料种类多等优点，目前已成为塑料成型加工的主要设备。传统中小型注塑机电气部分大多采用继电器控制，随着电子技术的不断进步与发展，其缺点越来越显著的表现出来，其主要表现为线路复杂，继电器动作慢、寿命短，系统控制精度差，故障率高，维修难度大等。针对上述问题，此次毕业设计注塑机的控制系统采用PLC控制系统进行控制。通过
2、编程把各种电气保护和传感信号作为输入，各动作工序作为输出。提高了系统的控制精度，可靠性好，且易于检修。本文介绍了注塑机的机械结构和控制原理,其次分析了注塑机的基本控制要求和工艺流程，最后给出了PLC控制系统的硬件组成和软件设计方法。关键词注塑机;PLC;温度检测;步进控制AbstractNow injection molding machine is a mechanical, electrical and fluid in one typical system, because of the complexity can be a molding products, less process
3、ing, and processing various types of plastics, etc., has become the plastic molding process major equipment. Traditional small and medium-sized electric injection molding machine used relays to control the most part, with the advances in electronic technology and development, its becoming more and m
4、ore obvious shortcomings of the show, the main line performance for the complex, slow relay, short life expectancy, the system control poor accuracy, the high failure rate, maintenance, etc. is very difficult. In response to these problems, the graduate design of the control system of injection mold
5、ing machine control system using PLC control. Through the programming to a variety of electrical protection and sensor signals as input, processes the output of the action. To improve the control of the system accuracy, reliability, and easy maintenance. This paper introduces the working principle o
6、f injection molding machine, then analyses the controlling system and technicality process, and finally given its PLC control system hardware and software design.Key words :injection molding machine；PLC；temperature test；stepping control目 录第1章 绪论41.1注塑机的发展史41.2注塑机的研究意义51.3论文的研究内容6第2章 总体设计方案72.1注塑机的机械
7、结构72.1.1注射部分72.1.2合模部分82.1.3液压系统82.1.4控制系统82.2注塑机控制系统原理82.3注塑机控制系统的控制要求92.3.1模具的开启与闭合102.3.2注射座的整进与整退102.3.3注料杆的射进102.3.4预塑液压马达的动作102.3.5顶杠的顶出与复位102.3.6保模时间112.3.7注塑料筒温度112.4 注塑机控制系统的硬件设计112.4.1 PLC选型的方法及原则112.4.2 确定I/O点及分配132.4.3 注塑机控制系统的接线图152.5 温度传感器15第3章 控制系统的软件设计173.1 系统工艺流程图173.2系统的程序设计183.2.1
8、注塑机的温度控制183.2.2注塑机的步序控制203.2.3 PLC注塑机控制系统的总体程序233.3 触摸屏的画面及程序设计25第4章 总结27谢 辞28参考文献281 第1章 绪论1.1注塑机的发展史注塑机是一种能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品的塑料生产设备，它是将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制
9、品，从而得到所需的成品。注塑机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。最初的注射成型机是借助金属压铸机的原理设计的，主要用来加工纤维硝酸酯和蜡酸纤维一类的塑料。直到1932年，德国佛兰兹布劳恩工厂生产出自动柱塞式卧式注塑机。1948年，注射机塑化装置开始使用螺杆至1959年第一台往复螺杆式注射成型机问世。这是注塑成型工艺技术上的一次突破，推动了注射成型加工的广泛应用。据统计，全世界塑料产量的30%用于注射成型。注塑机的年产量占整个塑料成型机械产量达50%，个别国家70%-80%。注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着
10、密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。在大型注塑的技术发展方面，合模系统采用全液压式或液压-机械式，即曲轴连杆型式，两者在市场上均有竞争能力。但不论哪种形式的注塑机，其发方向都必须向低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠和便于维修方向发展。近年来，中小型注塑机的技术发展非常迅速，就工艺参数而言，塑化能力、注射压力等都有很大提高。有的发展成超高系列，其注射压力已451Mpa（4600kgf/cm），在这种设备上模腔压力可到98Mpa(1000kgf/cm)，使注塑制品的次品率几乎为零，可注塑0.10.2mm厚的薄件制品。
11、90年代的注塑机正向节能、精密成型、超精密成型、低噪音和高级自动化方向发展。所谓节能是指注塑机要节省泵的动力，节约电力。精密成型是指生产制品尺寸精度的范围在0.010.001mm，超精密成型是在0.0010.0001mm，低噪音是指注机能在平稳无撞击和无振动下工作，按规定在距离机器1m左右的地方挥发油的噪音应低于70分贝。高级自动化是指注塑机能远距离操作或无线操作，保证制品的精度、注塑工艺条件的稳定性。另外，微处理机在注塑机上的是注塑机的自动控制方面最重要的发展。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都
12、占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的20%30%，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。1.2注塑机的研究意义注射成型的特点如下：可一次成型外形复杂，尺寸精确，表面光洁的塑料制作；能成型带有金属嵌件，使之有良好的装配性能和互换性，有利于塑料的应用，标准化，系统化；注塑成型的模具可快速更换，以便制造适应市场需求的产品；特别适宜工程塑料及特种塑料的成型，获得有特殊性能，特殊用途的制品；自动化程度较高，正产率高，智慧化程度高，可实现“无人化”管理。目前在国民经济带各个部门中都广泛使用着各式各样的塑料制品。特别是办公机器、照相机、汽车、仪表仪器、机器制造、交通、通信、轻工、建
13、筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已向塑料化发展。近几年来，由于工程塑料硬件的强度和精度等得到很大的提高，因而各种工程塑料零件的使用范围在不断扩大。预计今后随着微型电子计算机的普及和汽车的轻型化，塑料硬件的使用范围将会越来越广，塑料工业电生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所有部门，尤其在国防和尖端科学技术领域中有越来越重要的地位。1.3论文的研究内容本课题的主要内容是利用PLC完成注塑机控制系统的设计，对注塑机的时序动作、注射压力以及料筒温度进行准确控制,包括从进料到成品的形成的整个过程。涉及注塑机的时序控制流程的分析，注塑机料筒
14、的温度控制系统的设计，具体硬件配置的确定，程序的编制和整机硬件原理图、电气接线图、PLC程序的编制等。第2章 总体设计方案2.1注塑机的机械结构注塑机的结构示意图如下：图2-1 注塑机的结构示意图它主要由注射部分、合模部分、液压系统、控制系统等部分组成。2.1.1注射部分它的主要作用是使塑料塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定的熔料注到模腔内。因此注射装置应具有塑化良好，计量准确的性能，并且在注射时对熔料能提供压力和速度。注射装置一般由塑化部件（溶胶筒、螺缸、喷嘴等）、料斗、计量装置、螺杆传动装载及注射油缸和射移油缸等组成。2.1.2合模部分它是保证成型模具可靠地闭合和实现模具启闭动作，
15、并顶出制品，即成型制品的工作部件。因为在注射时，进入模控中的熔料还具有一定的压力，这就要求模合装置给予模具以足够的合紧力，以防止在熔料的压力下模具被打开，从而导致制品溢边或使制品精度下降。合模装置主要由模板、拉杆（哥林柱）、合模机构（如机铰）、制品顶出装置和安全门、调模装置组成。2.1.3液压系统注塑机是由塑料熔融、模子闭合、注射入模、压力保持、制品固化、闭模取出主品等工序所组成的连续生产过程，液压和电气则是为了保证注塑机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间及位置）和动作程序，准确无误的进行工作而设置的动力和控制系统、液压部分重要有动力油泵、比例压力阀（控制压力变化）、比例流量阀（控制速度变化）、方向阀、管路、油箱等。2.1.4控制系统控制系统控制注塑周期的顺序及维持过程温度、时间、压力及速度等于设定值。电气部分主要由动力、动作程序和加热等控制所组成。2.2注塑机控制系统原理本设计控制系统主要由液压马达、液压阀、电磁继电器、温度传感器、接近开关、光栅开关、三相异步电机、各种开关、监控显示装置（触摸屏）和PLC控制器及其特许功能模
