區(qū)展文

廣東省江門市蓬江區(qū)第一職業(yè)高級(jí)中學(xué)

應(yīng)用PLC改造注塑機(jī)的控制系統(tǒng)

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廣東省江門市蓬江區(qū)第一職業(yè)高級(jí)中學(xué)

本文論述的是用PLC以及常用低壓電器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，改造舊式注塑機(jī)的注塑生產(chǎn)工件的整個(gè)過程，達(dá)到在節(jié)能、環(huán)保的環(huán)境下，讓注塑機(jī)行業(yè)向著低能耗、操作方便、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修的方向發(fā)展，使系統(tǒng)達(dá)到生產(chǎn)工藝要求的性能指標(biāo)；并將其應(yīng)用于課堂，豐富課堂教學(xué)，達(dá)到提高學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力的效果。本文僅供大家參考。

注塑機(jī)；PLC；觸摸屏

注塑機(jī)是用模具制造各種塑料制品的設(shè)備，注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)和性能與塑料性質(zhì)和注塑成型的工藝關(guān)系密切。近年來隨著可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）的發(fā)展，以及其可靠性高、性能好的特點(diǎn)，在注塑機(jī)的控制系統(tǒng)中得到了恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用。早期的注塑機(jī)因?yàn)楫?dāng)時(shí)的條件或成本限制多數(shù)采用繼電器電路控制，所以存在故障率高、維修量大、設(shè)備工作效率低等問題。有的老式或廢棄的注塑機(jī)由于長(zhǎng)時(shí)間擱置不用，進(jìn)而造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。而利用PLC對(duì)早期的注塑機(jī)進(jìn)行改造就可以大大的提高系統(tǒng)的控制精度，提高可靠性，并且維修方便。

本文通過分析注塑機(jī)結(jié)構(gòu)，找出注塑機(jī)中易出現(xiàn)故障和能耗較高的部分。設(shè)計(jì)出一個(gè)由PLC控制的注塑機(jī)控制系統(tǒng)，達(dá)到能耗低、噪音低、運(yùn)行安全、可靠和便于維修的目標(biāo)；并將其應(yīng)用于課堂，豐富課堂教學(xué)，提高學(xué)生對(duì)PLC的實(shí)際應(yīng)用能力,有助于與今后的就業(yè)相接軌。

一、注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

注塑機(jī)在塑料加工行業(yè)是應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，按合模部件與注塑部件配置的型式可分為臥式、立式、角式和多模轉(zhuǎn)盤式四種。注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由注射、合模部分；電氣控制、液壓油路、加熱及冷卻、潤(rùn)滑、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等部分組成。

二、注塑機(jī)控制系統(tǒng)的分析

1、注塑機(jī)工作原理

注塑機(jī)的工作原理類似于醫(yī)生打針用的注射器，借助螺桿的推力，將塑化好的塑料液體注入模腔內(nèi)，經(jīng)固化和定型，最后取塑料成品的工作過程?！白⑸涑尚褪且粋€(gè)循環(huán)的工作過程，每一工作周期主要包括：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(jìn)行下一個(gè)循環(huán)”[1]。

2、注塑機(jī)控制系統(tǒng)缺陷分析

（1）注塑機(jī)控制電路中多數(shù)采用電子元件、行程開關(guān)及時(shí)間繼電器等，這些元件在長(zhǎng)時(shí)間的工作后，再加上周圍環(huán)境的影響，就會(huì)產(chǎn)生磨損，機(jī)器出現(xiàn)故障的頻率大增，并且電氣控制線路比較復(fù)雜，維修起來很不方便，這個(gè)使得注塑機(jī)的工作效率大幅度下降。

（2）在注塑機(jī)中工作過程中，每個(gè)動(dòng)作的連接都運(yùn)用行程開關(guān)來接通和斷開，這些行程開關(guān)在長(zhǎng)期的往復(fù)動(dòng)作過程中，會(huì)造成磨損，機(jī)械靈敏度隨之下降，導(dǎo)致在生產(chǎn)中動(dòng)作反應(yīng)遲鈍，容易生產(chǎn)出次品。而且一旦磨損嚴(yán)重，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械故障，維修起來相當(dāng)麻煩。

三、注塑機(jī)控制系統(tǒng)的改造及元件選型

1、注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求

根據(jù)對(duì)注塑機(jī)控制系統(tǒng)缺陷的分析，為了保證注塑機(jī)控制系統(tǒng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定、高效工作，所采用PLC、觸摸屏對(duì)原控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

注塑機(jī)一般分為手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作模式。手動(dòng)模式時(shí)按下相應(yīng)的功能按鈕時(shí)，能完成相應(yīng)的操作，此模式一般為調(diào)試工作系統(tǒng)及維修時(shí)使用；自動(dòng)模式時(shí)，只需按下啟動(dòng)按鈕，注塑機(jī)就能按照預(yù)定的速度和壓力執(zhí)行相應(yīng)的工作流程，此模式一般多用在生產(chǎn)階段，工作流程如下：起始位置→閉模→整進(jìn)→注射→保壓延時(shí)→預(yù)塑→整退→開?！敵觥鹗嘉恢?。

2、設(shè)備的選用

（1）PLC的選用

由于繼電器和電子元件控制的注塑機(jī)電路，存在接線、維修麻煩等缺陷。所以，各種生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)控制過程中廣泛應(yīng)用PLC技術(shù)，PLC技術(shù)成為當(dāng)前工業(yè)控制行業(yè)中應(yīng)用場(chǎng)合最多的裝置之一。PLC之所以發(fā)展飛速，除了工業(yè)控制設(shè)備飛速發(fā)展的客觀需求外，主要是因?yàn)樗鉀Q了工業(yè)控制行業(yè)中最為關(guān)注的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等問題。另外,PLC編程方法簡(jiǎn)單易懂，采用的編程語言是基于繼電器控制的梯形圖，集形象性、直觀性于一體，易于學(xué)生接受。根據(jù)具體工業(yè)控制的要求選擇合適的PLC，只需要在PLC和外圍設(shè)備之間按要求做少量的接線和編制相應(yīng)的控制程序，就可將PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的生產(chǎn)實(shí)踐中。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用的是三菱公司的FX2N系列PLC，F(xiàn)X2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設(shè)計(jì)的要求。因考慮到實(shí)際的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，以及今后對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充使用，選用FX2N系列中的FX2N-48MR的PLC。

（2）光電傳感器的選用

本系統(tǒng)采用光電傳感器來代替行程開關(guān)。因?yàn)楣怆妭鞲衅骶雀?、反?yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且本系統(tǒng)中檢測(cè)的多為金屬物體，這些特點(diǎn)都適合于本系統(tǒng)。

（3）觸摸屏的選用

本系統(tǒng)選用三菱GTO1000系列觸摸屏，其簡(jiǎn)單易于操作，便于與PLC互動(dòng)。通過相對(duì)應(yīng)的軟件將設(shè)計(jì)好的觸摸屏界面和PLC程序，分別傳入觸摸屏和PLC中。接下來，只需改變觸摸屏、PLC、計(jì)算機(jī)的三方通信，就可以實(shí)現(xiàn)觸摸屏的控制功能。觸摸屏技術(shù)與PLC技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用，也在很大程度上豐富了我的課堂教學(xué)，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，并嘗試去應(yīng)用，靈活地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，得到了較好的教學(xué)效果。

四、注塑機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程

在工作控制領(lǐng)域中，順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用很廣泛，尤其在機(jī)械行業(yè)，最常用順序控制來實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)。具體過程如下：

1、根據(jù)注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求，確定注塑機(jī)控制系統(tǒng)的輸入/輸出分配表。

2、根據(jù)注塑機(jī)系統(tǒng)的工作過程，畫出系統(tǒng)流程圖。

3、根據(jù)流程圖，設(shè)計(jì)注塑機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及調(diào)試運(yùn)行包括：電源接通及運(yùn)行準(zhǔn)備程序、自動(dòng)/手動(dòng)運(yùn)行模式選擇、油泵啟動(dòng)程序、合模部分程序、注射部分程序、預(yù)塑部分程序、頂出部分程序等。

運(yùn)行效果：

通過調(diào)試運(yùn)行，本系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的注塑機(jī)改造控制功能，達(dá)到低能耗、低噪音、操作方便、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修的效果。讓學(xué)生將PLC技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，提高了學(xué)生對(duì)PLC的應(yīng)用能力。今后將繼續(xù)努力，進(jìn)一步完善該系統(tǒng)的功能。

[1]范有發(fā).沖壓與塑料成型設(shè)備[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2001年.

[2]洪忠渝.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].青島海洋大學(xué)出版社.1988年.

[3]王兆義.可編程控制器教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2001年.