注塑機課程設計--注塑機電氣控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 電氣控制與PLC課程設計 </p><p>　　課題名稱 注塑機電氣控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　專業(yè)班級 自動化1002班 </p><p>　　姓 名 </p>&

2、lt;p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2013 年6 月30 日</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　課程名稱 電氣控制與PLC課程設計 </p>

3、<p>　　課題名稱 注塑機電氣控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　專業(yè)班級 自動化1002班 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師

4、 </p><p>　　審 批 </p><p>　　任務書下達日期2013年 6月 24日</p><p>　　課程設計完成日期2013 年6月 30 日</p><p>　　課題: 注塑機電氣控制系統(tǒng)設計</p><p>　　一.注塑機概況及控

5、制要求</p><p>　　圖1 注塑機工作流程圖</p><p>　　 注塑機用于熱塑性塑料的面型加工，注塑機籍助8個電磁閥YV1～YV8完成閉模、射臺前進、注射、保壓、預塑、射臺后退、開模、頂針前進、頂針后退、復位等工序，其中注射和保壓工序需要延時一定的時間。圖1是注塑機工作流程圖，由圖1可知，電磁閥YV1～YV8在各工序的動作順序是在閉模工序，YV1、YV3動作；在射臺向前工序，

6、YV8動作，在其余工序，電磁閥的動作順序以此類。</p><p><b>　　 二.設計任務</b></p><p>　　 1. 設計和繪制電氣控制原理圖或PC I/O接線圖、功能表圖和梯形圖，編寫指令程序清單。</p><p>　　 2. 選擇電氣元件，編制電氣元件明細表。</p><p>　　 2.選

7、擇電氣元件，編制電氣元件明細表。</p><p>　　 3.設計操作面板電器元件布置圖。</p><p><b>　　4.上機調試程序。</b></p><p>　　5.編寫設計說明書。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 總體方案設

8、計1</p><p><b>　　概述1</b></p><p>　　1.1 控制系統(tǒng)的功能1</p><p>　　1.2 控制要求2</p><p>　　1.3 控制方案3</p><p>　　第2章 硬件設計5</p><p>　　2.1 I/O接

9、線圖5</p><p>　　2.2 相關元器件的選型6</p><p>　　2.3 輸入和輸出點分配表7</p><p>　　第3章 軟件設計8</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設計順序功能圖8</p><p>　　3.2系統(tǒng)設計梯形圖9</p><p>　　第4章 系統(tǒng)調

10、試14</p><p>　　4.1硬件調試14</p><p>　　4.2軟件調試14</p><p>　　4.3系統(tǒng)調試14</p><p><b>　　小 結19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p&g

11、t;<b>　　附 錄21</b></p><p><b>　　梯形圖21</b></p><p>　　第1章 總體方案設計</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到所有的控制領域?，F(xiàn)代

12、社會要求制造業(yè)對市場需求迅速的反應，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產品。為了滿足這一需求，生產設備的控制系統(tǒng)必須具有極高的靈活性和可靠性，可編程控制器就順應而生。</p><p>　　利用PLC可編程控制器，西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器進行注射機工作過程的PLC控制的編程。</p><p>　　1.1 控制系統(tǒng)的功能</p><p&

13、gt;　　塑料注射成型技術是根據(jù)壓鑄原理從十九世紀末二十世紀初發(fā)展起來的,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。該法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料（約占塑料總量的1/3）。一般注塑機包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。本控制系統(tǒng)用西門子STEP7-MICRO/WIN軟件編制PLC控制程序，并將程序寫入到PLC，通過PLC控制實現(xiàn)注射機工作過程的電氣自動控制，完成生產過程。</p><p>

14、　　注射機具有能一次成型外型復雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質地密致的塑料制品，被廣泛應用于國防、機電、汽車、交通運輸、建材、包裝、農業(yè)、文教衛(wèi)生及人們日常生活各個領域。注射成型工藝對各種塑料的加工具有良好的適應性，生產能力較高，并易于實現(xiàn)自動化。</p><p>　　注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料→熔融塑化→施壓注射→充模冷卻→啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。</p>

15、;<p>　　注射機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內，經固化定型后取得制品的工藝過程。</p><p><b>　　1.2 控制要求</b></p><p>　　注射機電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求注射機既可手動操作，也可以半自動（單周期）操作，注射成型

16、的基本要求是塑化、注射和成型。</p><p>　　手動操作是在一個生產周期中，每一個動作都是由操作者撥動操作開關而實現(xiàn)的。一般在試機調模時才選用。半自動操作時機器可以自動完成一個工作周期的動作，但每一個生產周期完畢后操作者必須拉開安全門，取下工件，再關上安全門，機器方可以繼續(xù)下一個周期的生產。全自動操作時注塑機在完成一個工作周期的動作后，可自動進入下一個工作周期。在正常的連續(xù)工作過程中無須停機進行控制和調整。&

17、lt;/p><p>　　實際上，在全自動操作中通常也是需要中途臨時停機的，如給機器模具噴射脫模劑等。正常生產時，一般選用半自動。操作開始時，應根據(jù)生產需要選擇操作方式手動，并相應撥動手動開關。</p><p>　　當一個周期中各個動作未調整妥當之前，應先選擇手動操作，確認每個動作正常之后，再選擇半自動或全自動操作。半自動及全自動的工作程序已由線路本身確定好，操作人員只需在電柜面上更改速度和壓力

18、的大小、時間的長短、頂針的次數(shù)等等，不會因操作者調錯鍵鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。</p><p>　　關閉安全門，各行程開關均給出信號，閉模動作立即開始。首先是動模板以慢速啟動，前進一小短距離以后，原來壓住慢速開關的控制桿壓塊脫離，活動板轉以快速向前推進。在前進至靠近閉模終點時，控制桿的另一端壓桿又壓上慢速開關，此時活動板又轉以慢速且以低壓前進。在低壓閉模過程中，如果模具之間沒有任何障礙，則可以順利合攏至壓上高壓開

19、關，轉高壓是為了伸直機鉸從而完成閉模動作。這段距離極短，一般只有0.3~1.0mm，剛轉高壓旋即就觸及閉模終止限位開關，這時動作停止，閉模過程結束。</p><p>　　根據(jù)預塑加料前后射臺是否離開模具，注塑機一般設有三種選擇。</p><p>　?。?）前加料：射臺頂著模具進行預塑加料，預塑完畢，注座后退，射臺離開模具。選擇這種方式的目的是：預塑時利用模具注射孔抵助射臺，避免熔料在背壓較

20、高時從射臺流出，預塑后可以避免射臺和模具長時間接觸而產生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相對穩(wěn)定。</p><p>　?。?）后加料：注射完成后，注座后退，射臺離開模具然后預塑，預塑完再注座前進。該動作適用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于射臺與模具接觸時間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在射臺孔內的凝固。</p><p>　?。?）固定加料：預塑前和預塑后射臺都始終貼進模具，注座也不移動。&

21、lt;/p><p>　　注射結束、冷卻計時器計時完畢后，預塑動作開始。螺桿旋轉將塑料熔融并擠送到螺桿頭前面。由于螺桿前端的止退環(huán)所起的單向閥的作用，熔融塑料積存在機筒的前端，將螺桿向后迫退。當螺桿退到預定的位置時（此位置由行程開關確定，控制螺桿后退的距離，實現(xiàn)定量加料），預塑停止，螺桿停止轉動。緊接著是倒縮動作，倒縮即螺桿作微量的軸向后退，此動作可使聚集在射臺處的熔料的壓力得以解除，克服由于機筒內外壓力的不平衡而引起

22、的“留涎”現(xiàn)象。若不需要倒縮，則應把倒縮停止開關調到適當位置，讓預塑停止開關被壓上的同一時刻，倒縮停止開關也被壓上。當螺桿作倒縮動作后退到壓上停止開關時，倒縮停止。接著注座開始后退。當注座后退至壓上停止開關時，注座停止后退。若采用固定加料方式，則應注意調整好行程開關的位置。</p><p>　　當熔融塑料注射入模腔內及至冷卻完成后，隨著便是開模動作，頂針頂出工件，頂出動作是由開模停止限位開關來啟動的。操作者可通過

23、調節(jié)控制柜上的頂出時間按鈕來達到。頂出的速度和壓力亦可通過控制柜面上的開關來控制，頂針運動的前后距離由行程開關確定。取出工件，頂針后退暫停繼加工或續(xù)循環(huán)加工。</p><p><b>　　1.3 控制方案</b></p><p>　　工作方式：單周期、手動控制 </p><p>　　輸入設備：按鈕、開關 </p><p&g

24、t;<b>　　輸出設備：指示燈</b></p><p><b>　　控制過程動作程序：</b></p><p><b>　　1、射臺回到原點；</b></p><p>　　2、在安全限位SQ1時，按下啟動按鈕SB，開始閉模；</p><p>　　3、達到閉模限位開關SQ2時，

25、閉模停止，射臺開始前進；</p><p>　　4、達到射臺終止限位開關SQ3時，射臺停止前進，開始注入塑料；</p><p>　　5、計時器T1計5S后，注射完成，保壓；</p><p>　　6、保壓T2計6S，預塑；</p><p>　　7、繼續(xù)加料，達到限位開關SQ4時，預塑結束，射臺后退；</p><p>　　8

26、、達到射臺后退終止限位開關SQ5時，射臺停止后退，開模；</p><p>　　9、達到開模終止限位開關SQ6時，開模完成，頂針開始前進，頂出工件；</p><p>　　10、達到頂針前進終止限位開關SQ7時，頂針停止前進，取出工件，頂針后退；</p><p>　　11、達到頂針后退終止限位開關SQ8時，根據(jù)工作方式單周期或停止加工；</p><p

27、>　　注：本控制系統(tǒng)在加工開始前，可選擇工作方式轉換開關，接通I1.1實現(xiàn)單周期加工。</p><p><b>　　硬件設計</b></p><p>　　2.1 I/O接線圖</p><p>　　2.2 相關元器件的選型</p><p>　　表1 元器件明細表</p><p>　　2.

28、3 輸入和輸出點分配表</p><p>　　表2-2 輸入和輸出點分配表</p><p><b>　　第3章 軟件設計</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)設計順序功能圖</p><p>　　3.2系統(tǒng)設計梯形圖</p><p>　　手動操作是在一個生產周期中，每一個動作都是由操作者撥

29、動操作開關而實現(xiàn)的。手動操作時用I1.3-I2.3對應的7個按鈕控制模具的閉模和開模，射臺的前進與后退，注塑機的注射，頂針的前進和后退。為了保證系統(tǒng)的安全運行，在手動程序中設置了一些必要的互鎖。如模具的閉模和開模之間、射臺前進與后退之間、頂針的前進和后退之間的互鎖，這是為了防止功能相反的兩個輸出繼電器同時為ON。各限位開關I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7和I1.0的常閉觸點分別與控制注塑機運動的電磁閥

30、線圈Q0.0-Q0.7串聯(lián)，以防止因注塑機某部分的運動超限出現(xiàn)事故。一般在試機調模時才選用。</p><p><b>　　第4章 系統(tǒng)調試</b></p><p><b>　　4.1硬件調試</b></p><p>　　斷電時檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點是否接好接牢。</p><p&

31、gt;　　接通電源，檢查西門子STEP7-MICRO/WIN可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好。將通訊電纜（SC-09）的9心型插頭插入微機的串行口插座，再將通訊電纜的圓形插頭插入編程插座。</p><p><b>　　4.2軟件調試</b></p><p>　　按要求輸入梯形圖，轉換成指令表，并進行語法的檢查，正確后設置正確的通信口，將編輯好的程序傳入P

32、LC運行，使用編輯器聯(lián)機調試操作，檢查各點工作狀態(tài)，并配合觀察PLC各點輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設備工作是否符合程序功能要求。配合著上位機軟件動畫效果來觀察硬件的連接。</p><p><b>　　4.3系統(tǒng)調試</b></p><p>　　在硬件調試和軟件調試正確的基礎上，打開西門子STEP7-MICRO/WIN</p><p>　　

33、可編程控制器的“RUN”開關進行調試；觀察運行的情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等待100個脈沖后，系統(tǒng)是否停止運行。根據(jù)以上的調試情況，本程序的PLC控制系統(tǒng)設計符合要求。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　這次的課程設計從布置任務到完成設計花費了兩周的時間，兩周的課程設計令我受益匪淺。</p><

34、;p>　　設計的程序能順利完成從閉模、射臺前進、注射、保壓、預塑、射臺后退、開模、頂針前進、頂針后退、復位等工序，其中注射設置十秒，保壓設置20秒，利用兩個接通延時定時器，由8個電磁閥YV1~YV8控制八個工序的順利完成。能準確的完成要求完成的任務，安全事項也在程序設計中得到充分的考慮。按下啟動按鈕，注塑機能完成設定的工序。</p><p><b>　　致謝</b></p>

35、<p>　　通過為期二周的電氣技術課程設計令我受益匪淺，很多平時模棱兩可的知識點都認真復習并實踐了，我更加充分的理解了課本上的知識，把平時忽略的、遺忘的又一次融合到設計中去檢驗并加以擴展，讓我對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關于PLC設計原理。同時在這設計中也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，看到了自己的理論聯(lián)系實際的能力比較缺乏，對書本上的東西掌握的不牢固。</p><p>　　

36、通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關PLC控制方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p>　　課程設計是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。在這學期的課程設計中，不僅培養(yǎng)

37、了獨立思考、動手操作的能力，同時在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。相信通過這次課程設計能使我更好的了解PLC以及相關的知識，更好地發(fā)揮自己的潛能。在這里感謝譚梅老師的細心教導和耐心幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應用[M].重慶：重慶大學

38、出版社</p><p>　　[2]萬太福.可編程序控制器及其應用[M]. 重慶：重慶大學出版社</p><p>　　[3]劉祖潤.畢業(yè)設計指導.北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　[4]謝桂林.電力拖動與控制. 北京：中國礦業(yè)大學出版社</p><p>　　[5]工廠常用電氣設備手冊編寫組.工廠常用電氣設備手冊. 北京：水利電力出版社&