2022年基于plc注塑机控制系统设计.docx

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1、精品学习资源PLC课程设计题目： 注塑机掌握系统设计专业班级：38学号： B12043822同学姓名： 付雷彬指导老师： 何大庆欢迎下载精品学习资源摘要采纳继电器和开关阀地注塑机掌握系统地接线复杂、掌握精度低、修理不便且缺乏柔性,基于PLC 技术地掌握方式可大大提高整机地综合性能.本文选用 SIMA TICS7-200 小型 PLC 系统对注塑机地掌握单元进行了通用化设计：包括系统地硬件接线和I/O 安排；采纳 STEP7-Micro/WIN32软件平台进行编程 ,方式敏捷、界面友好且调试便利.关键词：掌握系统；可编程掌握器；塑料注塑成型机；起保停电路欢迎下载精品学习资源AbstractCon

2、trol system to the Plastic injection molding machine formed by electric relaysandswitchingvalveshasmany shortcomings,suchascomplexitywiring,lowcontrol accuracy, inconvenience maintenance and lack of flexibility. Using PLC technology cangreatly enhance the machines overall performance. In this paper,

3、 SIMATIC S7-200 miniPLC system was used to design the Plastic injection molding machines control unit: including the hardware wiring and the I/O allocation. The STEP7-Micro/WIN 32 softwareisusedasprogrammingplatform；itisveryflexible,user-friendlyandconvenient debugging.Key words: Control system； pro

4、grammable logic controller； plastic injection molding machine ； protect and stop circuit欢迎下载精品学习资源目 录引言1第一章 注塑机掌握系统地分析1.1 注塑机掌握系统原理错误！未定义书签；其次章 注塑机掌握系统地硬件设计2.1 确定 I/O 点及挑选 PLC32.1.1 可编程掌握器掌握系统I/O 地址安排32.2 注塑机掌握系统地接线图42.2.1 注塑机掌握系统地整体接线示意图42.3 注塑机掌握系统地抗干扰措施5第三章 掌握系统地软件设计3.1 注塑机地掌握要求及掌握方案83.2 系统地程序设计9

5、3.2.1 注塑机地温度掌握93.3 STEP7 Micro/WIN V4.0编程软件93.3.1 PLC 注塑机掌握系统地程序创建93.4 掌握程序地调试93.4.1 调试条件 93.4.2 调试步骤11课程设计总结 9参考文献13欢迎下载精品学习资源引言塑料注射成型机（简称注塑机）是一集机、电、液于一体地典型系统.由于注塑加工能够一次成型外形复杂地塑料制品，同时可供加工地塑料种类也特别多，具有效率高、后加工量少、适应性强等诸多优点，因而自问世以来，进展特别快速.目前，注塑加工已成为塑料加工最为主要地加工方法1.PLC 是上世纪 60 岁月末创造地工业掌握器件，产生之初主要被用于生产线及大型

6、机械地掌握. 随着运算机技术地飞速进展，PLC地软、硬件技术也取得庞大进步，以PLC为核心地掌握系统地成 本快速下降，极大地拓展了其工业应用地范畴.传统中、小型注塑机地电气掌握系统大多采纳继电器和开关阀掌握.这种掌握方法接线复杂、自动化程度低，故障率高且不便利修理，特别是缺乏柔性. 即当系统地生产工艺或对象转变时，原有地接线和掌握柜就必需要进行转变，系统地敏捷性差.SIMATICS7-200作为一种通用型地小型PLC 系统，它具有运算速度快、储备器容量大、功能强、牢靠性高等优点，被广泛运用于各种有自动化掌握要求地场合.将其用于注塑机液压系统地自动掌握实现或改造，失为一种既经济又切合实际地解决方

7、案.第一章 注塑机掌握系统地分析1.1 注塑机掌握系统原理注塑机是借助螺杆（或柱塞）地推力，将已塑化好地熔融状态地注射入闭合好地模腔内，经固欢迎下载精品学习资源化定型后取得制品地工艺过程.注射成型是一个循环地过程，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.跳转与循环是挑选性分支地一种特别形式.如满意某一转移条件，程序跳过几个状态往下连续执行，这是正向跳转；或程序返回上面某个状态再开头往下连续执行，这是逆向跳转，也就是本次工程用到地循环 .注塑机掌握系统地原理框图如图1 所示.开关信号输入热电偶模拟信号输可编程掌握器S7200中 间

8、 继 电接触器液压系统掌握信油泵掌握信号图 1 注塑机掌握系统原理框图其次章 注塑机掌握系统地硬件设计2.1 确定 I/O 点及挑选 PLC2.1.1 可编程掌握器掌握系统 I/O 地址安排欢迎下载精品学习资源依据塑料注塑成型生产工艺掌握要求，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 YV1YV8八个电磁阀 .因此塑料注塑成型机地电气掌握系统采纳PLC 掌握需要有 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，能满意掌握要求 .具体地 I/O 地址安排见表 1， P

9、LC 掌握系统地I/O 接线图.在确定了掌握对象地掌握任务和挑选好PLC 地机型后，即可支配输入、输出地配置，并对输入、输出进行地址编号.安排 I/O 地址时要留意以下问题：(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，要留有肯定地余量，便于系统扩展和工艺流程地改，但不宜保留太多，否就会增加系统成本；5 充分考虑掌握柜与掌握柜之间、框架与框架之间、模块与模块之间地信号联系，合理地支配I/O 地址，削减它们之间地内部连线.S-7200 地掌握开关地触点表如表1 所示 .输入表1 I/O 地址

10、输入安排表输出其他I0.0启动按钮Q0.0电磁阀 YV1T37延时 10sI0.1原点 SQ1Q0.1电磁阀 YV2T38延时 5sI0.2限位开关Q0.2电磁阀 YV3欢迎下载精品学习资源SQ2I0.3限位开关SQ3I0.4加料限位开关 SQ4I0.5限位开关SQ5I0.6限位开关SQ6I0.7顶端终止限位 SQ7I1.0顶端后退限位 SQ8Q0.3电磁阀 YV4Q0.4电磁阀 YV5Q0.5电磁阀 YV6Q0.6电磁阀 YV7Q0.7电磁阀 YV8欢迎下载精品学习资源2.2 注塑机掌握系统地接线图2.2.1 注塑机掌握系统地整体接线示意图在系统软件设计过程中，第一依据系统掌握要求和工艺流程

11、设计出系统次序功能图，然后依据次序功能图设计出梯形图，接线示意图如图3 所示 .图 3 注塑机掌握系统地整体接线示意图2.2.2 注塑机掌握系统地主电路图电动机启动一般为直接启动或减压启动，对小容量电动机可直接启动，但对于注塑机中应用地容量较大地电动机来说，由于启动电流大，会引起较大地电网压降，所以本论文采纳减压启动 地方法，以限制启动电流. 减压启动地方法有很多，如定子绕组串电阻启动、自耦变压器减压启欢迎下载精品学习资源动、星 -三角减压启动、延边三角形启动等.本论文采纳星 -三角减压启动方式 .启动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上地电压为额定电压地1/1.732 ，从而减

12、小了启动电流.待启动后按预先整定地时间把电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行.注塑机地主电路如图4 所示 .图 4 主电路图2.3 注塑机掌握系统地抗干扰措施欢迎下载精品学习资源干扰来源有一下几点1 掌握系统供电电源地波动以及电源电压中高次谐波产生地干扰.2 其他设备或空中强电场通过分布电容和耦合窜入掌握系统地干扰.3 接近地大容量电气设备起动和停止时，因电磁感应引起地干扰 .4 相邻信号线绝缘降低，通过导线绝缘电阻引起地干扰.硬件措施分为以下几个方面：(1) 信号隔离 .2 接地屏蔽 .3 采纳两路电源分别供电 .4 电缆挑选与敷设 .5 其中排除干扰地主要方法是阻断干扰侵入地途径

13、和降低系统对干扰地敏锐性，提高系统自身地抗干扰才能 .实践说明，系统中可编程序掌握器之外地部分地故障率，往往比可编程序掌握器本身地故障率高地多，因此在设计时应实行相应地措施，如用靠牢靠性地接近开关代替机械限位开关，才能保证整个系统地牢靠性 .欢迎下载精品学习资源第三章 掌握系统地软件设计3.1 注塑机地掌握要求及掌握方案某注塑机借助 8 个电磁阀 YV1YV8完成注塑各工序 .如注塑模子在原点SQ1 动作，按下启动按钮 SB，通过 YV1 、YV3 将模子关闭，限位开关SQ2 动作后表示模子关闭完成，此时由YV2 、YV8掌握射台前进，预备射入热塑料，限位开关SQ3 动作表示射台到位， YV3

14、 、YV7动作开头注塑，延时 10s 后 YV7 、YV8 动作进行保压，保压5s 后，由 YV1 、YV7 执行预塑，等加料限位开关SQ4 动作后由 YV6 执行射台地后退，限位开关SQ5 动作后停止后退，由YV2 、YV4 执行开模，限位开关 SQ6 动作后开模完成， YV3 、YV5 动作使顶针前进，将塑料件顶出，顶针终止限位SQ7 动作后， YV4 、YV5使顶针后退，顶针后退限位SQ8 动作后，动作终止，完成一个工作循环，等待下一次启动 .编制掌握程序 .步骤模 子掌握射注塑保压预塑后退开模顶针前顶 针电关闭台前进进后退磁阀YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8表中注塑机工

15、序动作图（注：表中“ ”表示电磁阀得电）欢迎下载精品学习资源3.2 系统地程序设计3.2.1 注塑机地温度掌握生产地过程中，螺杠筒温度掌握是特别重要地.假如温度过高，螺杠筒中地塑料会发生分解而变质；假如温度过低会使塑料塑化不良，流淌性变差，制品成型不好 .注塑机中通常采纳 PID 掌握地方法，一般能达到 1地精度要求 . 温度传感器将螺杠内地动态地温度转化为标准地电压信号（或电流信号），标准地电信号通过 A/D 转换送入 PLC 中与温度地设定值进行比较，依据比较地结果在 PLC 内进行 PID 调剂， PID 调剂地输出经 D/A 转换后直接作为沟通调功器地输入掌握信号，准时地调整负载地输入

16、功率，使实际温度与设定相同 .其温度过程掌握原理框图如图7所示 .PLCPID 调剂D/A 转换沟通调功加热器A/D 转换热电偶图 7 温度过程掌握原理框图注 塑 机 地 温 度 控 制 一 般 要 求 都 在 400 以 内 ， 而 S-7200 地 摄 氏 温 度 地 测 量 范 围 为 - 100+1200 ，其相对应地数字量范畴为-1000+12000 ，它地测温精度为0.1 .从热电偶传来地温度信号在 0+400 地范畴内，所以经S-7200 输入到 PLC 中地数字量地范畴应为0+40007.3.3 STEP7 Micro/WIN V4.0编程软件3.3.1 PLC 注塑机掌握系统

17、地程序创建（ 1） 打开工程执行 “文件 ”“新建 ”命令，可以新建一个工程.可以储存为扩展名为“.mwp”地新建工程 .或执行 “文件 打开 命令 可以打开工程 .（ 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全部地指令， 或在工具条上直接放常用地指令.或用快捷键 F4、F6、F9 键进行操作 .欢迎下载精品学习资源（ 3） 创建规律网络用梯形图编写地程序就是将组件排列成规律网络.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“？ ”显示地，表示参数未赋值，可以用肯定值或者符号标明程序中

18、地指令操作数. 肯定引用是指使用内存区位置或者字节位置标识地址，符号引用就是指使用数字、字母地字符组成标识地址.假如有未赋值地参数，程序将不能正常编译.（ 5） 编译与储存编译可以通过工具栏按钮或者PLC 菜单进行 .可通过 “PLC”菜单中地 “编译 ”命令，或者工具栏上地“编译 ”按钮，编译当前被激活地编辑器中地程序.如挑选 “PLC”菜单中地 “全部编译 ”命令，就依据次序编译程序块（主程序、全部子程序、全部中断程序）、数据块、系统块等全部块.使用 “全部编译”，与哪一个窗口是活动地无关.编译终止后，输出窗口显示编译信息.可以通过工具栏地 “储存 ”按钮、 “文件 ”菜单中地 “储存 ”

19、命令及 “另存为 ”进行储存 9.3.4 掌握程序地调试3.4.1 调试条件 挑选合适地CPU 外电路，依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； 使用 STEP7 Micro/WIN V4.0编程软件进行编程；(2) 程序调试步骤 打开 STEP7-Micro/WINV4.0软件； 在命令菜单中挑选DebugProgram Edit in RUN ； 把以设计好地系统程序语句在RUN 模式下输入； 输入程序有误，系统提示不能运行； 修改有误程序，连续输入程序直到系统检测无误为止；欢迎下载精品学习资源 退出 RUN 模式在命令菜单中挑选D

20、ebugProgram Edit in RUN ，然后点击取消复选标志.3.4.1 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 地常开触点使其自锁.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，双重爱护电路.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

21、、Q1.0 得电自锁， Q0.3、Q0.7、I0.3 常闭触点互锁爱护电路 .此时电磁阀 YV2 、 YV8 得电掌握射台前进，预备注入热塑料.欢迎下载精品学习资源图 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动作开头注塑 .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 、

22、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，执行射台地后退 .I0.5、Q0.2、Q0.4 常闭触点均为互锁爱护电路.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 .欢迎下载精品学习资源图 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

23、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，动作终止，完成一个循环.图中地 I0.1 、I0.2 、I0.3 、I0.4 、I0.5、I0.6 、I0.7 、I1.0 均为行程开关 .课程设计总结基于 PLC 地塑料注塑成型机掌握系统已经设计完毕，通过对该系统地调试与仿真，其功能基本达到要求 .本设计以 PLC 为核心，通过对塑料注塑成型机掌握系统地具体分析，完成了掌握系统地硬件和软件设计 .其中主要包括塑料注塑成型机地闭模

24、、闸板闭合、稳压、高压注射、保压、卸压、启模地设计， I/O 地址安排，程序流程图地绘制，PLC 程序编写及电气原理图地绘制.并利用 S7 200仿真软件对程序进行了调试与仿真，将PLC 掌握和塑料注塑成型机掌握系统进行了很好地连接.欢迎下载精品学习资源针对本设计中地塑料注塑成型机掌握系统，设计中地很多功能仍有待于扩展、完善.例如：模腔内塑料不足、冷却阶段时接触塑料地面过热、流道不合理、浇口截面过小等实践中可能显现地问题由于时间仓促，学问量有限，设计中也仍存在着一些不足，对于设计地整体优化仍须进一步改进.设计中，我不仅学到了一些平常未涉及地科目，扩大了学问面，而且仍能将各方面地学问有机 地综合

25、应用，大大提高了自身地才能.同时也为自己将来步入社会，在工作岗位上做出成果增加了一份自信 .参考文献1 蒋桂芝 ,王丽 . 我国模具技术地进呈现状及其进展趋势J. 机电产品开发与创新 ,2021,214 ：2 郝彦琴，张建卿 . 浅谈注塑模具地失效分析与改进J. 科技纵横 .2021， 4： 120.3 袁莹莹 . 塑料模具失效地分析与计策J. 中等职业训练 .2021， 17：4 余卫东，陈建 .注塑成型 CAE 技术J. 软件世界 .2002：5 吴生绪 .塑料成形模具设计手册 .北京：机械工业出版社,2021， 1.6 屈华昌 .塑料成型工艺与模具设计M. 北京：高等训练出版社，2021.7 孙凤勤 .模具制造工艺与设备 M. 北京：机械工业出版社，2021.8 塑料模设计手册编写组主编. 塑料模设计手册模具手册之二.机械工业出版社 2004年9 机械电子工业部 . 模具结构与设计基础 M.北京:机械工业出版社 ,200110 李德群 ,肖景容等 .模具运算机帮助设计与制造M. 北京 :国防工业出版社,199211 杨占尧 .塑料模具标准件及设计应用手册.北京：化学工业出版社，2021.12 吴宗泽，罗圣国 .机械设计课程设计手册. 北京：高等训练出版社，2006.欢迎下载精品学习资源欢迎下载