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1、PLC课程设计题目： 注塑机控制系统设计专业班级： 38 学 号： B12043822 学生姓名： 付雷彬 指导教师： 何大庆 摘要采用继电器和开关阀的注塑机控制系统的接线复杂、控制精度低、维修不便且缺乏柔性,基于PLC技术的控制方式可大大提高整机的综合性能。本文选用SIMATICS7-200小型PLC系统对注塑机的控制单元进行了通用化设计：包括系统的硬件接线和I/O分配;采用STEP7-Micro/WIN32软件平台进行编程,方式灵活、界面友好且调试方便。关键词：控制系统；可编程控制器；塑料注塑成型机；起保停电路Abstract Control system to the Plastic i
2、njection molding machine formed by electric relays and switching valves has many shortcomings, such as complexity wiring, low control accuracy, inconvenience maintenance and lack of flexibility. Using PLC technology can greatly enhance the machines overall performance. In this paper, SIMATIC S7-200
3、mini PLC system was used to design the Plastic injection molding machines control unit: including the hardware wiring and the I/O allocation. The STEP7-Micro/WIN 32 software is used as programming platform; it is very flexible, user-friendly and convenient debugging.Key words: Control system; progra
4、mmable logic controller; plastic injection molding machine; protect and stop circuit目 录引言1第一章 注塑机控制系统的分析1.1 注塑机控制系统原理2第二章 注塑机控制系统的硬件设计2.1 确定I/O点及选择PLC32.1.1可编程控制器控制系统I/O地址分配32.2 注塑机控制系统的接线图42.2.1 注塑机控制系统的整体接线示意图42.3 注塑机控制系统的抗干扰措施6第三章 控制系统的软件设计3.1注塑机的控制要求及控制方案83.2 系统的程序设计93.2.1 注塑机的温度控制93.3 STEP7Micr
5、o/WIN V4.0编程软件93.3.1 PLC注塑机控制系统的程序创建93.4 控制程序的调试10 3.4.1 调试条件10 3.4.2 调试步骤11课程设计总结14参考文献15 引言 塑料注射成型机（简称注塑机）是一集机、电、液于一体的典型系统。由于注塑加工能够一次成型形状复杂的塑料制品，同时可供加工的塑料种类也非常多，具有效率高、后加工量少、适应性强等诸多优点，因而自问世以来，发展非常迅速。目前，注塑加工已成为塑料加工最为主要的加工方法1。PLC 是上世纪60 年代末发明的工业控制器件，诞生之初主要被用于生产线及大型机械的控制。随着计算机技术的飞速发展，PLC的软、硬件技术也取得巨大进步
6、，以PLC为核心的控制系统的成本迅速下降，极大地拓展了其工业应用的范围。传统中、小型注塑机的电气控制系统大多采用继电器和开关阀控制。这种控制方法接线复杂、自动化程度低，故障率高且不方便维修， 尤其是缺乏柔性。即当系统的生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制柜则必须要进行改变，系统的灵活性差。SIMATIC S7-200作为一种通用型的小型PLC 系统，它具有运算速度快、存储器容量大、功能强、可靠性高等优点， 被广泛运用于各种有自动化控制要求的场合。将其用于注塑机液压系统的自动控制实现或改造，失为一种既经济又切合实际的解决方案。第一章 注塑机控制系统的分析1.1 注塑机控制系统原理注塑机是借助螺
7、杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态的注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行，这是正向跳转；或程序返回上面某个状态再开始往下继续执行，这是逆向跳转，也就是本次工程用到的循环。注塑机控制系统的原理框图如图1所示。 开关信号输入热电偶模拟信号输入接触器油泵控制信号中间继电器液压系统控制信号可编程控制器S7200 图1注塑机控制系统原理框图第二章 注塑机控制系统的硬件设计2.
8、1 确定I/O点及选择PLC2.1.1可编程控制器控制系统I/O地址分配根据塑料注塑成型生产工艺控制要求，其输入设备有8个行程开关、1个压力继电器；其执行器件共有YV1YV8八个电磁阀。因此塑料注塑成型机的电气控制系统采用PLC控制需要有9个输入点，8个输出点，在设计过程中我们选用西门子S7-200系列PLC，基本单元选用CPU221模块，其输入14点，输出10点，能满足控制要求。具体的I/O地址分配见表1，PLC控制系统的I/O接线图。在确定了控制对象的控制任务和选择好PLC的机型后，即可安排输入、输出的配置，并对输入、输出进行地址编号。分配I/O地址时要注意以下问题：(1) 设备I/O地址
9、尽可能连续；(2) 相邻设备I/O地址尽可能连续；(3) 输入/输出I/O地址分开；(4) 每一框架I/O地址不要全部占满，要留有一定的余量，便于系统扩展和工艺流程的改，但不宜保留太多，否则会增加系统成本；(5) 充分考虑控制柜与控制柜之间、框架与框架之间、模块与模块之间的信号联系，合理地安排I/O地址，减少它们之间的内部连线。S-7200的控制开关的触点表如表1所示。表1 I/O地址输入分配表输入输出其他I0.0启动按钮Q0.0电磁阀YV1T37延时10sI0.1原点SQ1Q0.1电磁阀YV2T38延时5sI0.2限位开关SQ2Q0.2电磁阀YV3I0.3限位开关SQ3Q0.3电磁阀YV4I
10、0.4加料限位开关SQ4Q0.4电磁阀YV5I0.5限位开关SQ5Q0.5电磁阀YV6I0.6限位开关SQ6Q0.6电磁阀YV7 I0.7顶端终止限位SQ7Q0.7电磁阀YV8I1.0顶端后退限位SQ82.2 注塑机控制系统的接线图2.2.1 注塑机控制系统的整体接线示意图在系统软件设计过程中，首先根据系统控制要求和工艺流程设计出系统顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图，接线示意图如图3所示。图3注塑机控制系统的整体接线示意图2.2.2 注塑机控制系统的主电路图 电动机启动一般为直接启动或减压启动，对小容量电动机可直接启动，但对于注塑机中应用的容量较大的电动机来说，由于启动电流大，会引起
11、较大的电网压降，所以本论文采用减压启动的方法，以限制启动电流。减压启动的方法有很多，如定子绕组串电阻启动、自耦变压器减压启动、星-三角减压启动、延边三角形启动等。本论文采用星-三角减压启动方式。启动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的1/1.732，从而减小了启动电流。待启动后按预先整定的时间把电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。注塑机的主电路如图4所示。图4 主电路图2.3 注塑机控制系统的抗干扰措施干扰来源有一下几点(1) 控制系统供电电源的波动以及电源电压中高次谐波产生的干扰。(2) 其他设备或空中强电场通过分布电容和耦合窜入控制系统的干扰。(
12、3) 临近的大容量电气设备起动和停止时，因电磁感应引起的干扰。(4) 相邻信号线绝缘降低，通过导线绝缘电阻引起的干扰。硬件措施分为以下几个方面：(1) 信号隔离。(2) 接地屏蔽。(3) 采用两路电源分别供电。(4) 电缆选择与敷设。(5) 其中消除干扰的主要方法是阻断干扰侵入的途径和降低系统对干扰的敏感性，提高系统自身的抗干扰能力。实践表明，系统中可编程序控制器之外的部分的故障率，往往比可编程序控制器本身的故障率高的多，因此在设计时应采取相应的措施，如用靠可靠性的接近开关代替机械限位开关，才能保证整个系统的可靠性。第三章 控制系统的软件设计3.1注塑机的控制要求及控制方案某注塑机借助8个电磁
13、阀YV1YV8完成注塑各工序。若注塑模子在原点SQ1动作，按下启动按钮SB，通过YV1、YV3将模子关闭，限位开关SQ2动作后表示模子关闭完成，此时由YV2、YV8控制射台前进，准备射入热塑料，限位开关SQ3动作表示射台到位，YV3、YV7动作开始注塑，延时10s后YV7、YV8动作进行保压，保压5s后，由YV1、YV7执行预塑，等加料限位开关SQ4动作后由YV6执行射台的后退，限位开关SQ5动作后停止后退，由YV2、YV4执行开模，限位开关SQ6动作后开模完成，YV3、YV5动作使顶针前进，将塑料件顶出，顶针终止限位SQ7动作后，YV4、YV5使顶针后退，顶针后退限位SQ8动作后，动作结束，
14、完成一个工作循环，等待下一次启动。编制控制程序。步骤电磁阀模子关闭控制射台前进注塑保压预塑后退开模顶针前进顶针后退YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8表中注塑机工序动作图（注：表中“”表示电磁阀得电）3.2 系统的程序设计3.2.1 注塑机的温度控制生产的过程中，螺杠筒温度控制是十分重要的。如果温度过高，螺杠筒中的塑料会发生分解而变质；如果温度过低会使塑料塑化不良，流动性变差，制品成型不好。注塑机中通常采用PID控制的方法，一般能达到1的精度要求。温度传感器将螺杠内的动态的温度转化为标准的电压信号（或电流信号），标准的电信号通过A/D转换送入PLC中与温度的设定值进行比较，根据比较的结果在PLC内进行PID调节，P
