基于PLC實(shí)現注塑機的電氣控制

近年來(lái)汽車(chē)、建筑、家用電器、食品、醫藥等行業(yè)對注塑制品日益增長(cháng)的需要，更推動(dòng)了注射成型技術(shù)水平的發(fā)展和提高。從而線(xiàn)路復雜，繼電器動(dòng)作慢、壽命短，系統控制精度差，故障率高的傳統采用繼電器控制的注塑機被采用PLC控制的系統代替。PLC控制系統可以很好的實(shí)現注塑機的各個(gè)動(dòng)作，提高了系統的控制精度和自動(dòng)化。

2.注塑機液壓系統的工作原理及要求

注塑機是將粒狀塑料通過(guò)料斗進(jìn)入螺旋推進(jìn)器中，螺桿轉動(dòng)，將物料向前推進(jìn)，因螺桿外裝有電加熱器，將物料熔化成黏液，在此之前，合模機構已將模具閉合，當物料在螺旋推進(jìn)器前端形成一定壓力時(shí)，注塑機構開(kāi)始將黏液高壓快速注射到模具型腔中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的保壓冷卻后開(kāi)模，把成型的塑料制品頂出，便完成了一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。

對液壓系統要求為：合模運動(dòng)要平穩，兩片模具閉合時(shí)無(wú)沖擊;模具閉合后，合模機構應維持閉合壓力，以防止注射時(shí)將模具沖開(kāi)。注射后，注射機構應保持注射壓力，使塑料充滿(mǎn)型腔;預塑進(jìn)料時(shí)，螺桿轉動(dòng)，物料被推至螺桿前端，螺桿與注射機構一起向后退，為使螺桿前端的塑料有一定密度，注射機構必須有一定的后退阻力;系統應設有安全聯(lián)鎖裝置以保證安全。

3.注塑機的液壓系統動(dòng)作控制過(guò)程

注塑機的一個(gè)工作過(guò)程要完成快速合模、慢速合模、增壓鎖模、注射座前進(jìn)、注射、注射保壓、減壓放氣、再增壓、預塑進(jìn)料、注射座后退、快速開(kāi)模、慢速開(kāi)模和系統卸荷。液壓原如理圖1.

圖1中各執行元件的動(dòng)作循環(huán)主要依靠行程開(kāi)關(guān)、時(shí)間繼電器和壓力繼電器切換電磁換向閥來(lái)實(shí)現，各電磁鐵動(dòng)作順序如表1.

4.傳統電氣控制與PLC控制

傳統電氣控制系統主要是通過(guò)繼電器來(lái)控制電磁鐵的得電和失電，控制液壓系統中油液流通方向，從而實(shí)現注塑機的各種工況。由于傳動(dòng)繼電器系統使用大量的繼電器，控制觸點(diǎn)多，且繼電器動(dòng)作慢、壽命短，所以工作過(guò)程中存在控制精度差、故障率高、可靠性差、接線(xiàn)復雜、不便于檢修等缺點(diǎn)。PLC作為一種面向工業(yè)生產(chǎn)的應用型技術(shù)，與CAD/CAM、NC技術(shù)并稱(chēng)為現代工業(yè)的三大支柱技術(shù)，被越來(lái)越多的人所熟悉和應用。PLC專(zhuān)為在工業(yè)現場(chǎng)應用而設計，采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時(shí)/計數和算術(shù)運算等操作指令，并通過(guò)數字或模擬的輸入、輸出接口控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微處理技術(shù)與傳統的繼電器接觸控制技術(shù)相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電器接觸控制系統中機械觸點(diǎn)的接線(xiàn)復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差等缺點(diǎn)，而且采用了以繼電器梯形圖為基礎的簡(jiǎn)單指令形式，使程序編寫(xiě)形象、直觀(guān)、方便易學(xué)，調試與查錯都很方便。

5.基于PLC的電氣控制系統的設計

PLC控制的注塑機控制系統的設計包含硬件設計與軟件設計兩部分。硬件設計主要是PLC的配置、選型、接線(xiàn)電纜以及輸入輸出端口的分配情況;軟件設計則是注塑機控制程序的編寫(xiě)。

5.1 硬件系統設計

從原理圖中可以看出，各缸的行程開(kāi)關(guān)共有7個(gè)和三個(gè)壓力繼電器。在實(shí)際控制過(guò)程中還要設置各種模式的開(kāi)關(guān)，有啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1、停止開(kāi)關(guān)SB2、回原點(diǎn)模式開(kāi)關(guān)SB3、手動(dòng)模式開(kāi)關(guān)SB4、單步模式開(kāi)關(guān)SB5、單周期模式開(kāi)關(guān)SB6、連續模式開(kāi)關(guān)SB7,共17個(gè)輸入元件。輸出元件是各換向閥的電磁鐵，共10個(gè)。在滿(mǎn)足控制功能要求和輸入輸出點(diǎn)數要求的前提下，考慮到今后對系統的維護和擴充使用，要保留一定的裕量，因此我們選用西門(mén)子公司的S7-200系列的CPU 226型號的PLC.該型PLC具有24點(diǎn)輸入和16電輸出接口，能滿(mǎn)足注塑機控制系統的控制要求。根據注塑機輸入輸出點(diǎn)的個(gè)數畫(huà)出I/O口的分配情況，I/O口分配如表2所示。

根據所選用的PLC型號以及I/O口的分配情況，畫(huà)出PLC外部的接線(xiàn)圖2.

5.2 軟件的設計

順序控制設計法將系統的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段(步，Step)，用編程元件(例如M)來(lái)代表各步。

在任何一步內輸出量的狀態(tài)不變，相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。使系統由當前步進(jìn)入下一步的信號稱(chēng)為轉換條件。順序控制設計法用轉換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制輸出。由于注塑機是一步一步的按步驟完成其工作過(guò)程的，因此我們采用順序控制設計法，根據注塑機的設計要求、工作原理和工作步驟，得到注塑機的工藝流程，設計出整個(gè)PLC控制系統的順序功能圖3.

根據順序功能圖，采用所有PLC都具有的數量眾多的輔助繼電器，應用起保停電路的編程方法，即可得到與之相應的梯形圖，并進(jìn)行仿真校驗。程序梯形圖如圖4.

6.總結

本文采用S7-200 PLC對注塑機電氣控制系統進(jìn)行設計，使用起保停的編程方式進(jìn)行編程，對注塑機的液壓系統進(jìn)行控制。實(shí)踐表明，改進(jìn)后的控制系統可靠性高，性能穩定，操作方便，大大提高了注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。