注塑机电气控制系统设计

目录
注塑机简介 (2)
1.课程设计要求 (3)
1.1 任务描述 (3)
1.2 控制任务和要求 (3)
1.3 设计任务 (3)
2.总体方案 (3)
2.1 控制对象描述 (3)
2.2 控制方案 (4)
3.硬件设计 (5)
3.1 PLC元件选择 (5)
3.2 PLC外部接线 (6)
3.3 I/O分配表 (7)
4.软件设计 (8)
4.1系统顺序功能图 (8)
4.2梯形图设计 (9)
4.3系统调试 (14)
设计总述 (14)
设计体会 (14)
参考目录 (15)
课题: 注塑机电气控制系统设计注塑机概况简介：
启动按钮SB与
安全限位开关SQ1
闭模终止限
位开关SQ2
射台前进终止限位开关SQ3
延时t 秒延时t 秒
加料限位
开关SQ4
射台后退限位开关SQ5
开模终止限位开关SQ6
顶针前进终止限位开关SQ7
顶针后退终止限位开关SQ8
射台前进
射台后退
顶针后退
顶针前进
复 位
开 模
预 塑
保 压
注 射
闭 模
原 点
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
YV6
YV7
YV8
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图1 注塑机工作流程图
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图1 注塑机工作流程图
注塑机用于热塑性塑料的面型加工，注塑机籍助8个电磁阀YV1～YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退、复位等工序，其中注射和保压工序需要延时一定的时间。

图1是注塑机工作流程，YV3动作；在射台向前工序，YV8动作，在其余工序，电磁阀的动作顺序以此类，其中，t1=1s,t2=2s。

1.课程设计要求
1.1任务描述
注塑机用于热塑料加工，是典型的顺序动作装置，它借助8个电磁阀YV1～YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退和复位等操作工序，其中注射和保压工序需要一定时间延迟。

1.2控制任务和要求
①按照注塑机工艺流程图完成顺序控制。

②注塑机工作时有通电指示。

③在进行开模工序、闭模工序时有工序状态指示。

♍在原点时有位置指示灯。

1.3设计任务
①设计与绘制电气原理图（主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件（接触器、熔断器、热继电器），制定元件目录表；
②绘制电气布置图和电气接线图；
③编制设计说明书与设计要求；
♍列出设计参考目录，不少于5个。

2.总体方案
2.1控制对象描述
控制系统是注塑机控制系统的一个重要部分，其性能的优劣对整机有着至关重要的影响，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（可编程控制器）不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理的功能，真正成为一种计算机工业控制装置。

PLC的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范
围，所以在工业发达国家，PLC在其自动化设备中的比例占首位。

近年来，我国的PLC技术也从初期的引进、消化走向吸收和推广应用阶段，并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。

早期的注塑机由于当时的条件或成本限制多用继电器电路控制，其故障率高、维修周期短、设备工作效率低。

随着工业控制技术的飞速发展和产品档次的提高，现今注塑机多采用PLC（或专用控制器）加人机界面的控制系统，生产自动化程度的大为提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争。

2.2 控制方案
工作方式：单周期、手动控制
输入设备：按钮、开关
输出设备：指示灯
控制过程动作程序：
1、射台回到原点；
2、在安全限位SQ1时，按下启动按钮SB，开始闭模；
3、达到闭模限位开关SQ2时，闭模停止，射台开始前进；
4、达到射台终止限位开关SQ3时，射台停止前进，开始注入塑料；
5、计时器T1计5S后，注射完成，保压；
6、保压T2计6S，预塑；
7、继续加料，达到限位开关SQ4时，预塑结束，射台后退；
8、达到射台后退终止限位开关SQ5时，射台停止后退，开模；
9、达到开模终止限位开关SQ6时，开模完成，顶针开始前进，顶出工件；
10、达到顶针前进终止限位开关SQ7时，顶针停止前进，取出工件，顶针后退；
11、达到顶针后退终止限位开关SQ8时，根据工作方式单周期或停止加工；注：本控制系统在加工开始前，可选择工作方式转换开关，接通I1.1实现单周期加工。

3.硬件设计
3.1 PLC的I/O元件选择
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。

本系统中包括单刀三掷选择开关1个，按钮开关12个，行程开关8个和电磁阀线圈8个。

输出设备——由PLC的输出信号驱动的执行元件，如继电器、电磁阀、指示灯等。

本系统中实际需要输入点22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CPU226模块系列。

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。

3.2 PLC 外部接线图
通 信端口0通 信端口1
1M I0.0I0.2I0.3I0.4I0.5I1.5I1.0I0.6I0.7I1.3I1.4I1.63L
I1.1
I0.11L Q0.0Q0.2Q0.3Q0.12L Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1SB1SQ1SQ3SQ6SQ7SQ2CPU 226 CN
注塑机模 块
KM1KM2KM3KM4
YV1YV2YV3SQ4SQ5I2.1I1.7I2.0I2.2I2.3
3L M L+
Q1.2Q1.3
·N L1AC
DC24V
·
AC220V
PE
FR
SB9
SQ
SB8SB7SB6N SB5SB4SB3L1
SB2手动转换
单周期SQ8
YV8
YV7YV6YV5
YV4图 CPU226CN 注塑机I/O 接线图
总线接口
3.3 PLC的I/O分配表
4.软件设计
4.1系统顺序功能图
4.2 梯形图设计
其中，I1.3-I2.3对应的7个按钮控制模具的闭模和开模，射台的前进与后退，注塑机的注射，顶针的前进和后退。

为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些互锁开关。

如模具的闭模和开模之间、射台前进与后退之间、顶针的前进和后退之间的互锁，这是为了防止功能相反的两个输出继电器同时输出低电平。

各限位开关和I1.0的常闭触点分别与控制注塑机运动的各电磁阀线圈串联，以防止因注塑机某部分的运动超限出现事故。

4.3系统调试
可编程序控制器是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要采用什么特殊措施，就可以在工业环境使用。

但是，如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证系统的正常安全运行，干扰可能使可编程序控制器接受到错误的信号，造成误动作，或是可编程序控制器内部的数据丢失，严重时甚至会使系统失控。

在系统设计时，应采取相应的可靠性措施，以取消或减少干扰的影响，保证系统正常运行。

在设计本系统过程中，难免会遇到一些干扰。

为了减少干扰对本系统的影响，必须采取一些有效的抗干扰措施。

硬件调试时，断电时检查电源是否接好，地线是否接好，各输入/输出点是否接好接牢，同时，接通电源时，检查各接头是否接好。

软件调试时，按要求接好线路，然后接通电源并配合观察PLC各点输入/输出指示LED或输入/输出设备工作是否符合程序功能要求。

配合着上位机软件动画效果来观察硬件的连接。

在硬件调试和软件调试正确的基础上，进行系统调试，观察本程序的PLC控制系统设计符合要求。

设计总述
设计的程序能顺利完成从闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退、复位等工序，其中注射设置1秒，保压设置2秒，利用两个接通延时定时器，由8个电磁阀YV1~YV8控制八个工序的顺利完成。

能准确的完成要求完成的任务，安全事项也在程序设计中得到充分的考虑。

按下启动按钮，注塑机能完成设定的工序。

设计体会
通过此次课程设计，我学习了很多新知识、新方法、新观点，更是对我这学期学习的一个很好的总结。

在设计过程中，我进一步加深了PLC的学习，熟悉了工业设计的一般程序；锻炼了我的学习能力、分析问题与解决问题的能力，也锻炼了我克服困难的勇气和决心。

这些都为我以后的工作奠定了良好的基石，因此我感到收获很大。

同时，我更加充分的理解了课本上的知识，把平时忽略的、遗忘的又一次融合到设计中去检验并加以扩展，让我对PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。

同时在这设计中也
发现了自己的很多不足，看到了自己的理论联系实际的能力比较缺乏，对书本上的东西掌握的不牢固。

参考文献
[1]万太福.可编程序控制器及其应用[M]. 重庆：重庆大学出版社
[2]刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社
[3]谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中国矿业大学出版社
[4]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社
［5］刘华波《西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选》（第1版），机械工业出版社，2009年。

［6］《工厂常用电气设备手册》（第1版），工厂常用电气设备手册编写组，水利电力出版社，2007年。