注塑机plc控制

引言
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到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，其中阻塞和保压工序需要一定的时间延迟。

SIMATIC S7-300作为一种通用型的小型PLC 系统，它具有运算速度快、存储器容量大、功能强、可靠性高等优点， 被广泛运用于各种有自动化控制要求的场合。

将其用于注塑机液压系统的自动控制实现或改造，失为一种既经济又切合实际的解决方案。

第一章 注塑机控制系统的分析
1.1 注塑机控制系统原理
注塑机是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态的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。

注射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。

跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。

若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行，这是正向跳转；或程序返回上面某个状态再开始往下继续执行，这是逆向跳转，也就是本次工程用到的循环。

注塑机控制系统的原理框图如图1
图1注塑机控制系统原理框图
第二章注塑机控制系统的硬件设计
2.1 确定I/O点及选择PLC
2.1.1可编程控制器控制系统I/O地址分配
根据塑料注塑成型生产工艺控制要求，其输入设备有8个行程开关、1个压力继电器；其执行器件共有YV1~YV8八个电磁阀。

因此塑料注塑成型机的电气控制系统采用PLC控制需要有9个输入点，8个输出点，在设计过程中我们选用西门子S7-200系列PLC，基本单元选用CPU221模块，其输入14点，输出10点，能满足控制要求。

具体的I/O地址分配见表1，PLC控制系统的I/O接线图。

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。

表1 S-300的控制开关的触点
2.2 STEP7—Micro/WIN V4.0编程软件
2.2.1 PLC注塑机控制系统的程序创建
（1）打开项目
执行“文件”→“新建”命令，可以新建一个项目。

可以保存为扩展名为“.mwp”的新建项目。

或执行“文件"打开"命令"可以打开项目。

（2）输入指令
输入梯形图指令可以通过指令树、工具条按钮等方式进行。

指令树中包含了几乎所有的指令，或在工具条上直接放常用的指令。

或用快捷键F4、F6、F9键进行操作。

（3）创建逻辑网络
用梯形图编写的程序就是将组件排列成逻辑网络。

可以通过工具栏或者右键快捷菜单进行程序编辑，形成程序网络。

（4）输入地址
在梯形图输入指令时，参数最初是由“？？？”显示的，表示参数未赋值，可以用绝对值或者符号标明程序中的指令操作数。

绝对引用是指使用内存区的位或者字节位置标识地址，符号引用则是指使用数字、字母的字符组成标识地址。

如果有未赋值的参数，程序将不能正常编译。

（5）编译与保存
2.3 控制程序的调试
2.3.1 调试条件
①选择合适的CPU外电路，根据信号系统要求以及I/O资源配置进行模拟连接，输入端由PLC按键模拟，输出端组态王模拟即可；
②使用STEP7编程软件进行编程；
(2) 程序调试步骤
①打开STEP7软件；
②在命令菜单中选择Debug>Program Edit in RUN；
③把以设计好的系统程序语句在RUN模式下输入；
④输入程序有误，系统提示不能运行；
⑤修改有误程序，继续输入程序直到系统检测无误为止；
⑥退出RUN模式在命令菜单中选择Debug>Program Edit in RUN，然后点击取消复选标志。

2.3.2 调试步骤
图3-1
如图3-1所示，当原点I0.1动作，按下启动按钮I0.0，线圈Q0.1、Q0.3就得电，Q0.1、Q0.3的常开触点使其自锁。

Q0.2、Q1.0常闭触点实现互锁，当图3-2中线圈Q0.2、Q1.0得电后，这两个常闭触点断开，线圈Q0.1、Q0.3失电停转。

I0.2常闭触点与图3-2中限位开关I0.2组成复合开关，也起互锁作用，双重保护电路。

电磁阀YV1、YV3得电将模子关闭。

图3-2
如图3-2所示，限位开关I0.2动作，线圈Q0.2、Q1.0得电自锁，Q0.3、
Q0.7、I0.3常闭触点互锁保护电路。

此时电磁阀YV2、YV8得电控制射台前进，准备注入热塑料。

图3-3
如图3-3所示，限位开关I0.3动作表示射台到位，线圈Q0.3、Q0.7得电，Q0.7常开触点闭合自锁，同时延时通电时间继电器T37得电，电磁阀YV3、YV7动作开始注塑。

10s后其常开触点闭合，线圈Q0.3清零失电，线圈Q1.0得电自锁，延时通电时间继电器T38得电，电磁阀YV7、YV8动作进行保压。

5s后其常开触点闭合，线圈Q1.0清零，Q0.1得电。

电磁阀YV1、YV7执行预塑。

图3-4
如图3-4所示，加料限位开关I0.4动作，线圈Q0.6得电自锁，Q0.7、Q0.1清零，执行射台的后退。

I0.5、Q0.2、Q0.4常闭触点均为互锁保护电路。

图3-5
如图3-5所示，限位开关I0.5动作，线圈Q0.4、Q0.2得电自锁，Q0.3、Q0.5、I0.6常闭触点均为互锁。

YV2、YV4执行开模。

图3-6
如图3-6所示，限位开关I0.6动作开模完成，线圈Q0.3、Q0.5得电，Q0.5常开触点实现自锁，I0.7常闭触点与下图常开触点I0.7形成互锁。

YV3、YV5使顶针前进。

图3-7
如图3-7所示，顶针终止限位开关I0.7动作，线圈Q0.3清零，Q0.4得电自锁，YV4、YV5使顶针后退。

顶针后退限位开关I1.0动作，线圈Q0.4、Q0.5清零，动作结束，完成一个循环。

图中的I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、I1.0均为行程开关。

总结
基于PLC的塑料注塑成型机控制系统已经设计完毕，通过对该系统的调试与仿真，其功能基本达到要求。

针对本设计中的塑料注塑成型机控制系统，设计中的许多功能还有待于扩展、完善。

由于时间仓促，知识量有限，设计中也还存在着一些不足，对于设计的整体优化仍须进一步改进。

设计中，我不仅学到了一些平时未涉及的科目，扩大了知识面，而且还能将各方面的知识有机的综合应用，大大提高了自身的能力。

同时也为自己将来步入社会，在工作岗位上做出成绩增加了一份自信。

中北大学
学生：李文魁学号：1202034217 学院：机械与动力工程学院
专业：过程装备与控制工程
题目：注塑机PLC控制设计。