陶瓷注塑机控制系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)

陶瓷注塑机控制系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

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。 XXX本科毕业设计： TW350C陶瓷注塑机控制系统的设计 4 液压系统 注射成型机是由塑料熔融、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射成型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。 控制系统 控制注塑周期的顺序（顺序控制）及维持过程温度、时间、压力及速度于设定值（过程控制）。 电气部分主要由动力、动作程序和加热等控制所组成。 注塑机工作原理 注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料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。 注塑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。 注塑机控制系统的控制要求 注塑机一般分为手动、自动两种工作模式。 手动模式时按下相应的功能按钮时，能完成相应的操作，此模式一般为调试模具及维修时使用；自动模式时，只需按下启动按钮，注塑机就能按照调定的速度和压力将相应的动作进行到底，此模式一般多用在生产阶段，工作流程如下：起始位置→合模→整进→注射→保压延时→预塑→整退→启模→顶出 →起始位置。 模具的开启与闭合 合模时：电磁铁得电后，合模油缸油路接通，在油压的推动下模具闭合。 开模时：电磁铁失电后，开模油缸油路接通，在油压的推动下模具打开。 第二章 注塑机控制系统的分析 5 注射座的整进与整退 注射座整进时：电磁铁得电后，注射座在油压的推动下前进到位，注射座射进完成接近开关工作 注射座整退时：电磁铁失电后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近开关工作 注料杆的射进 注塑电磁铁得电后，注料杆在油压的推动下，把料筒内的融好的原料快速压入模具，挤压完成后并保持一段时间（保压 ），使模具内的塑料不会回流。 预塑液压马达的动作 预塑电磁阀得电，预塑液压马达开始工作，带动注塑螺杠旋转，使原料不断的向前输送，螺杠则在压力的作用下后退并计量，当后退到一定位置时，限位开关动作，预塑完成。 顶杠的顶出与复位 顶出电磁阀得电后，顶杠在油压的推动下将模具内的产品顶出。 保模时间 高温原材料挤入模具后，需要在模具中冷却一段时间，让其基本成型后才能打开模具，这一段时间为保模时间。 由于产品的大小和原材料的性质的不同，不同产品的保模时间有所不同，这就要求保模时间长 短可以调整。 注塑料筒温度 注塑机的料筒温度是注塑机的一个重要参数。 原料进入到料筒后，在加热器与注塑杠剪切能共同作用下塑化，如果温度控制不好，将导致原料塑化不良。 注塑机在生产的过程中要求料筒的温度随着产 品和原材料的不同，可以对温度作出调整（一般不超过400℃）。 XXX本科毕业设计： TW350C陶瓷注塑机控制系统的设计 6 第三章 注塑机的 PLC 控制设计 PLC 机型选择的原则 PLC 机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。 具体应考虑的因素如下所述： 结构合理 对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选 用整体式结构的PLC；否则，选用模块式结构的 PLC。 功能强、弱适当 对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用抵挡的 PLC。 对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目，可选用含有 A/D 转换的模拟量输入模块和含有 D/A 转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档机的 PLC。 对于控制比较复杂、控制要求比较高的工程项目，如要实现 PID 运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂 程度的程度，选用中档机或高档机。 其中高档机主要用于大规模过程控制、全 PLC 的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。 当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各个部分的具体要求来选择 PLC，以组成一个分布式的控制系统。 机型统一 PLC 的结构分为整体式和模块式两种。 整体式结构把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。 但由于整体式结构的 PLC 功能有限，只适合于控制要求比较简单的系统。 一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功 能易扩展，比整体式灵活。 是否在线编程 PLC 的特点之一是使用灵活。 当被控设备的工艺过程改变时，只 需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。 PLC 的环境适应性 由于 PLC 是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。 尽管如此，每种 PLC 都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。 一般 PLC 及其外部电路（ I/O 模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作： 温 度 工作温度 0～ 55℃ 储存温度 40℃～ +85℃ 温度 相对湿度 5%～ 95%（无凝结霜） 第三章 注塑机的 PLC 控制设计 7 振动和冲击 满足国际电工委员会标准 电源 交流 220V，允许变化范围为 15%～ +15%，频率为 47～ 53Hz，瞬间停电保持 10ms。 环境 周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体，对于需要应用在特殊环境下的 PLC，要根据具体的情况进行合理的选择。 PLC 容量选择 PLC 容量包括两个方面：一是 I/O 的点数；二是用 户存储器的容量（字数）。 PLC 容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量，以做备用。 根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的 10%～ 25%考虑裕量。 对于开关量控制系统，存储器字数为开关量乘以 8；对于有模拟量控制功能的 PLC，所需存储器字数为模拟内存单元数乘以 100。 通常，一条逻辑指令占用存储器一个字。 计时、计数、移位及算术运算、数据传输等指令占用存储器两个字。 各种指令占存储器的字数可查阅 PLC 产品使用手册。 I/O 点数也应留有适当裕量。 由于目前 I/O 点数较多的 PLC 价格较高，若备用的 I/O的点的数量太多，将使成本增加。 根据被控对象的输入和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常 I/O 点数按实际需要的 10%～ 15%考虑备用量。 I/O 模块的选择 PLC 是一种工业控制系统，他的控制对象是工业生产设备或工业生产过程他的工作环境是工业生产现场。 他与工业生产过程的联系是通过 I/O 接口模块来实现的。 通过 I/O 接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为对被控对象进行控制的依据。 同时控制器又通过 I/O 接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设 备，驱动各种执行机构来实现控制。 外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也是各种各样的，而 PLC 的 CPU 所处理信息只能是标准电平，所以 I/O 接口模块还需实现这种转换。 PLC 从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离。 为了确保这些信息的正确无误， PLC 的 I/O 接口模块都具有较好的抗干扰能力。 根据实际需要， PLC 相应有许多种 I/O 接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。 标准的 I/O 模块用于同传感器和 开关（如按钮、限位开关等）及控制（开 /关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。 典型的交流 I/O 信号为 24～XXX本科毕业设计： TW350C陶瓷注塑机控制系统的设计 8 240V（ AC），直流 I/O 信号为 0～ 10V（ DC）。 I/O 点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便的对功能进行扩 展。 对一个控制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样， I/O 所用的点数就可能有所不同，现具体分析如下： 开关量输入模块输入电压的选择 输入模块的输入电压一般为 DC24V 和 AC220V。 直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关 、光电开关等电子输入装置连接。 交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 开关量输出模块的选择 继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿命有一定的限制。 如果系统的输出信号变化不是很频繁，选用继电器型。 选择时应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟时间的要求、负载状态变化是否频繁等，还应注意同一输出模块对电阻性负载、电感性负载和白炽灯的驱动能力的差异。 输出模块的输出电流额定值应大于负载电流的最大值。 本系统设计中根据实际选用的是 AC220V 开关量输入模块和继电器型输出模块。 以此为依据，本系统的设计选用三菱公司的 FX2N 系列（见表 31）可编程序控制器。 FX2N 是 FX 系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，完全符合此设计的要求。 型号 输入点数 输出点数 扩展模块 继电器输出 可控硅输出 晶体管输出 FX2N16MR001 FX2N16MS FX2N16MT 8 8 24~32 FX2N32MR001 FX2N32MS FX2N32MT 16 16 24~32 FX2N48MR001 FX2N48MS FX2N48MT 24 24 48~64 FX2N64MR001 FX2N64MS FX2N64MT 32 32 48~64 FX2N80MR001 FX2N80MS FX2N80MT 40 40 48~64 表 31 FX2N 系列基本单元 确定 I/O点及选择 PLC 可编程控制器控制系统 I/O 点数估计 输入设备 —— 用以产生输入控制信号（如按钮、指令开关、限位开关、接近开关、传感器等）。 本系统中包括双向 选择开关 4 个，按钮开关 5 个，光栅开关 2 个和接近开关 5 个。 输出设备 —— 由 PLC 的输出信号驱动的执行元件，如继电器、接触器、电磁阀、指示灯等。 第三章 注塑机的 PLC 控制设计 9 该系统中有中间继电器 5 个，接触器 2 个，电磁阀 5 个，指示灯 1 个。 本系统中实际需要输入点 17 点，输出点 8 点，根据输入输出点数，以及考虑到今后对系统的维护和扩充使用，要保留一定的裕量，因此我们选用的 PLC 型号为三菱公司的 FX2N 系列，其选择如下： 基本单元： FX2N48MR（输入点 24 点，输出点 24 点） 功能模块： FX2N－ 4ADTC 模块 1 个、 FX2N－ 4DA 模块 1 个、 FX2N422BD 通信口 1 个 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： 设备 I/O 地址尽可能连续； 相邻设备 I/O 地址尽可能连续； 输入 /输出 I/O 地址分开； 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； 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。 PLC 的 I/O 分配表 项 目 名 称 序号 名称 所配元件 备注栏 输 入 X0 运行准备 直径 30mm 启动按钮 X1 手动模式 直径 30mm 双向转换开关 手动 /自动双向转换开关 X2 自动模式 X3 手动滑进 直径 30mm 双向转换开关 与手动滑退共双向转换开关 X4 滑进接近开关 TLN10ME 1030VDC NPN 型 X5 非常停止 /安全光栅 光栅 OMRON E3JKR4M1 脚踏开关 5A 两个装置串联可共享一个输入点 非常停止用脚踏开关 X6 手动合模 直径 30mm 双向转换开关 合模 /开模双向转换开关 X7 手动射胶。