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        基于S7—200PLC的快速熱冷注塑成型控制系統(tǒng)開發(fā)

        2016-05-14 10:48:54林國勇
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年6期
        關(guān)鍵詞:人機界面組態(tài)程序設(shè)計

        摘 要:設(shè)計了基于可編程控制器的快速熱冷注塑成型機的溫度控制系統(tǒng),利用觸摸屏對設(shè)備的操作界面進(jìn)行了友好的組態(tài)編程。研發(fā)了一種對模具內(nèi)部型腔進(jìn)行快速熱冷循環(huán)的溫度控制系統(tǒng),通過軟件編程設(shè)計實現(xiàn)了對模具溫度的精準(zhǔn)控制。

        關(guān)鍵詞:PLC;人機界面;組態(tài);程序設(shè)計

        快速熱冷注塑成型為近年來的一項注塑成型技術(shù),根據(jù)塑料的不同特性和不同的注塑工藝要求,實時、快速控制模具型腔溫度,使處于熔融狀態(tài)的塑料達(dá)到一種最佳的成型狀態(tài),能注塑出具有較高品質(zhì)的注塑件[1]。以快速熱冷注塑成型的模具溫度控制機為主的模具型腔溫度控制設(shè)備已經(jīng)廣泛運用于工業(yè)上的注塑成型上,設(shè)備對模具溫度的合理控制,不但能影響注塑件的質(zhì)量,同時也能有效節(jié)約能源。

        1 快速熱冷注塑成型溫度控制系統(tǒng)

        快速熱冷注塑成型的溫度控制系統(tǒng)實物圖如圖1所示??刂葡到y(tǒng)主要由西門子S7-200PLC、人機界面(HMI)、接觸器、繼電器、溫度控制器、電力調(diào)制器和變頻器等電氣器件組成。

        2 工作原理

        本課題開發(fā)的蒸汽型快速熱冷注塑成型的模具溫度控制系統(tǒng)充分考慮了設(shè)備使用具有的節(jié)能性便利性。如圖2所示,本系統(tǒng)中冷凍水在工作時既為注塑機提供冷卻,也為加熱后的模具快速冷卻,冷卻模具的水溫度較高部分需要流回鍋爐補水水箱,溫度較低部分流回冷凝器儲水箱,利用西門子S7-200PLC和模擬量處理模塊EM253實現(xiàn)了對采集的模擬量信號處理。如圖2所示,具體工作原理如下:設(shè)定電磁閥V3出口處a冷卻水的流量,通過傳感器實時檢測該處流量,經(jīng)過變換器將信號轉(zhuǎn)換為4-20mA電信號,輸入EM253后得到6400-32000數(shù)字量信號,經(jīng)PLC讀取。

        3 軟件設(shè)計

        3.1 系統(tǒng)運行程序設(shè)計

        如圖3所示,啟動溫度控制設(shè)備,系統(tǒng)上電復(fù)位,對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行初始化。設(shè)計程序?qū)ο到y(tǒng)中的蒸汽發(fā)生器、空氣壓縮機和冷凝器進(jìn)行運行情況檢測,當(dāng)溫度和壓力均達(dá)到設(shè)定值時,系統(tǒng)正常工作,此時可以對溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行手動或者自動運行操作。

        3.2 自動運行程序設(shè)計

        利用可編程控制器(PLC)的I/O模塊采集模具溫度控制機按鈕、壓力繼電器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等現(xiàn)場輸入輸出信號,設(shè)計了模具溫度控制機的自動運行程序[2]。在自動運行程序中,設(shè)計了模具溫度控制機運行模式和注塑機運行模式,如圖3圖4所示,這兩種運行模式通過選擇開關(guān)進(jìn)行選擇操作,為安全操作,需要在程序中設(shè)置聯(lián)鎖與互鎖。

        (1)模溫機運行模式:啟動程序后,執(zhí)行吹除模具及管路內(nèi)的殘留的冷凝水,通入高溫高壓水蒸氣加熱模具,模具溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度之后,開啟凍水電磁閥,通入冷凍水,冷卻模具。

        (2)注塑機運行模式:此種運行模式是通過設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)注塑機控制模具溫度控制機運行。啟動注塑機,對注塑機進(jìn)行合模操作完成之后,模具溫度控制機自動啟動高壓空氣吹除殘留的冷凝水,高溫水蒸氣加熱模具,模具溫度達(dá)到設(shè)置后,注塑機射膠。射膠、保壓完成,模具溫度控制機啟動凍水閥,冷卻模具。

        4 人機界面程序設(shè)計

        本系統(tǒng)使用的人機界面(Human Machine Interface)又稱作為人機接口,簡稱為HMI[3]。人機界面具有的過程和設(shè)備參數(shù)管理、顯示報警、可視化和過程控制等功能為設(shè)備使用者提高了極大的便利。本系統(tǒng)使用Weinview MT6070系列人機界面設(shè)計了操作界面,如圖5所示。界面中實時顯示了系統(tǒng)中各功能部件的啟動以及運行狀態(tài),和輸入輸出信息的記錄顯示,界面友好。

        5 結(jié)束語

        利用西門子STEP7編程環(huán)境對快速熱冷注塑成型系統(tǒng)進(jìn)行了軟件編程,編寫了設(shè)備的手動程序、自動運行程序和人機界面顯示程序。使用維倫通EB8000編程軟件對人機界面進(jìn)行組態(tài)編程,開發(fā)了快速熱冷注塑成型系統(tǒng)的操作界面。快速熱冷注塑成型系統(tǒng)經(jīng)過一年多的試驗運行,程序運行穩(wěn)定,達(dá)到預(yù)期效果。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張鵬,程永奇,宋財福.高光注塑成型及其關(guān)鍵技術(shù)[J].工程塑料應(yīng)用,2009,37(4):31-34.

        [2]岳慶來.變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

        [3]吳志敏,陽勝峰.西門子PLC與變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用教程[M].北京:中國電力出版社,2009:155-156.

        作者簡介:林國勇(1983-),男,廣東省深圳市人,工作單位:深圳大學(xué)機電與控制工程學(xué)院,職務(wù):技術(shù)人員,研究方向:機電一體化產(chǎn)品開發(fā)。

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