基于S7-300-PLC注塑机控制系统硬件设计(共50页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上厦门的大学本科生毕业设计(论文)题 目:基于S7-300 PLC注塑机控制系统硬件设计姓 名: 帅帅 学 号: 系 别: 电气工程系 专 业: 电气工程及其自动化 年 级: 2080级 指导教师: 酷酷 2080 年 2 月 30 日专心-专注-专业PLC在注塑机控制系统中的应用摘要塑料制品在现代生活中的使用是越来越广泛了,人们对塑料的品质要求越来越高,塑料制品的优越的地方有很多,质地轻、可塑性强、隔电、隔液体,所以对注塑过程和控制的要求精度也越来越高。现今的设计开发软件种类繁多,本文主要的内容是通过西门子S7-300对注塑机控制进行硬件设计。PLC控制的优点有很多,
2、耗能低、噪音小、操作灵活、控制方便、运行安全稳定、方便维修等。首先任务是对注塑机控制系统的工作进行分析,研究其流程、动作,通过西门子S7-300编程进行控制,学习使用西门子S7-300进行编写程序,学会地址分配,然后通过组态软件仿真。通过使用PLC对注塑机控制系统的设计,不仅能够达到原有的控制功能,而且还提高了控制系统的精度,而且还方便维修。关键词:注塑机,西门子S7-300,组态仿真Application of the injection molding machinecontrol system of PLCABSTRACTPlastics used in modern life is b
3、ecoming more widely, people are increasingly demanding high-quality plastic, a lot of the advantages of plastic products, light texture, plasticity, every electricity, water, etc., so the injection molding process and control accuracy requirements are also increasing. Todays wide variety of software
4、 design and development, the main content of this article is performed by the hardware design of the injection molding machine control Siemens S7-300. There are many advantages of PLC control, low energy consumption, low noise, flexible operation, easy to control, safe and stable operation, easy mai
5、ntenance and so on. First task is the work of the injection molding machine control system is analyzed to study their processes, actions, controlled by Siemens S7-300 Programming, learning to use the Siemens S7-300 programming carried out, learn address assignment, then the simulation through the co
6、nfiguration software. By using the injection molding machine PLC control system design, not only to achieve the original control functions, but also improve the accuracy of the control system, but also easy maintenance.KEY WORDS: injection molding machine, Siemens S7-300, configuration simulation目 录
7、第1章 绪论1.1 研究课题的意义随着社会的不断发展,塑料作为一种新型复合材料,混凝土,钢材,木材并称为四大辅助材料。塑料具有许多优良的特性,比如质量轻便、防水、隔电、耐化学腐蚀、可塑性高,塑料制品具有外形美观,方便加工和安装,具有优异的电气性能和化学稳定性,优异的吸收震动和噪音隔离效果的优势,可以很好的和金属、玻璃、木材多种材料相互胶结,这是因为塑料具有的许多优点,普遍使用在日常生活的各个领域。近年来,跟着大批国际新式注塑机投入中国市场,中国用户对外资注塑机的机能有更深的了解。个人觉得,研究基于PLC注塑机的控制发展,是一个重要的理论意义,而且还是具有非常高价值的研究课题。1.2 国内外研究
8、现状第一个可以被称为注塑机是从1921年H,Buchhol制成的,推动塑料加工机械的辉煌是在1956年用螺杆塑化和利用可产生注塑压力的零件。到了20世纪80年代,在CAD / CAE / CAPP / CAM计算机应用技术在注塑机行业的普遍使用,增进了注塑机的高速发展和制造程度。通过20世纪80年代后的迅速发展,它不再是单一的活动控制,而且是包含熔体温度、注射压力、注射速度、保压时间,冷却进程和液压回路等参数的综合控制。在过去,注塑机主要使用开环控制,如今正在朝着闭环控制目标发展。在我国近几年的注塑机企业发展较快,尤其是小型、中型通用式注塑机正在逐步增加,显而易见的提高了制造技术,产品规格也不
9、断扩大,基本满足国内市场的需求。1.3 注塑机控制系统简介注塑机的控制系统是整个的一个重要组成部份,该机械的性能的长处和弊端不但在逻辑编程至关重要的影响。在我国的注塑机控制系统的控制系统中,主要有三种控制类型:(1)继电器控制(2)单片机控制(3)PLC控制在现代控制系统中,前面两种方法都不会采用,由于其本身的局限性的。然而,选用PLC控制系统,它是一种具备抗干扰能力,能在很多恶劣的情况下正常工作,有很强的可行性,并且工作时间长,故障少的工业控制机,而且可以和计算机网络操作联网运行。除此之外,PLC系统可以尽可能的缩短系统的设计,以加快工作进度。在这个设计中,我们采用了可编程控制系统。目前,注
10、塑机的发展主要集中在:(1)以提高产品的尺寸精度和稳定性(2)提高速度、缩短成型周期(3)生产过程的自动化和省力化的但所使用的技术手段,无法从基于计算机技术自动控制技术分离。所以,注塑机的控制已成为当前的注塑机发展中的一个非常重要的内容,主要包括动作程序控制(如闭模、开模、注射、保压)以及过程控制(例如,注射速度以及压力程序控制等)两个方面。1.4 本课题的主要内容注塑机是一种具有复杂的外形,精确的尺寸塑料生产设备。它在生产制造塑料制品的过程都会有一些工作流程,本课题的主要内容是研究注塑机在生产工艺的各个阶段,并且通过PLC去完成对注塑机控制系统各个阶段的硬件设计,最后通过仿真软件进行仿真。第
11、2章 注塑机介绍2.1 注塑机的工作原理 注塑机的全称为注塑成型机。图2-1 注塑机的整体构造注塑机的工作原理是将粒状或粉状塑料,从注塑机的物料斗送进已加热的具有一定温度的物料筒中,然后在电机的外力作用下,利用螺杆或者是螺塞的螺旋推动,物料会沿着螺杆的螺槽向前方输送,通过物料斗筒前端的喷嘴,将融化状态下的塑料注射到闭合的模具中,并紧紧压实,塑料熔料在受到压力的情况下保持定型,然后冷却以及固化,制成目标的塑料制品,最后再开启模具,通过顶出装置把冷却固化好的塑料制品给顶出来。以上为注塑机工作的一个周期。图2-2 注塑机的工艺流程图2.2 注塑机的组成注塑机注射系统合模系统加热、冷却系统液压系统电气
12、控制机身加料装置合模装置、调模装置、顶出装置液压马达、阀、泵、冷却器、储能器电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成塑化装置、动力传动装置图2-3 注塑机的组成简图它主要由注射装置、合模装置、液压装置、电气控制装置四大部分组成1。2.2.1 注射装置部分注射装置的主要作用是将粒状或粉状塑料,在塑化部件中的螺杆经过外部的液压马达带动主轴旋转,以螺纹将质料向喷嘴侧运送,此间并通过向料筒加热加温,以及螺杆的旋转与质料发生的磨擦剪切所产生的热量,被原料吸收,从而使原料塑化成熔化状态,并且施加以一定的速度和压力,将一定量熔化状态下的塑料通过喷嘴注入到模具中。其中,注射装置重要的有塑化部件、料斗、计量装
13、置、螺杆传动装载以及注射液压缸和射移液压缸、传动装置构成。塑化部件有柱塞式和螺杆式两种,因为螺杆式比较经常使用,螺杆式塑化部件,主要有螺杆、料筒、喷嘴等组成,其作用是:在旋转推进的过程中,把熔融的物料实现均匀的塑化和定量注射。图2-4 螺杆式塑化部件的结构简图1-喷嘴;2-螺杆头;3-止逆环;4-料筒;5-螺杆;6-加热圈;7-冷却水圈 其工作的原理:预塑时,螺杆旋转,将从物料口中放入的物料连续的向前推动,加热圈在料筒外进行加热,固态的物料在外加热和螺杆旋转剪切的作用下,使物料达到塑化和熔融的形态,此时融料推开止逆环,经由螺杆头的周围的通道流入螺杆的前部,并产生反向的作用力注射时在油缸的作用下
14、,螺杆迅速的前行,将物料室中的熔体通过喷嘴注入到模具。2.2.2 合模装置部分合模装置是保证成型模具能够安全可靠地闭合和达到模具的打开、闭合动作,并顶出成型的塑料制品。因为在注射的时候,注射进入模具中的熔化状态的塑料还是会具有一定的压力,这时,模合装置就会供给模具以足够的锁模力,以防止在熔化状态下的塑料进入模腔产生的模腔压力,在模腔的压力下,使模具被打开或是开缝,从而造成塑料制品溢边或使制品精度下降的不良现状。合模主要是动办与定版闭合,动模板在合模油缸的作用下以四根拉杆为导向做启闭模运动。模具的动模板装在动模板上,而定模板装在前模板上,当模具紧闭后在合模油缸的作用下,产生额定的和模力来锁紧模具
15、,避免模具注入高压熔融的物料时,模具的型腔张开2。其它的还包括调模机构(用来调整模具的厚度)、顶出机构(用来将产品顶出)、安全门(用来保证操作人员的安全)。2.2.3 液压系统注射成型机是由塑料熔融、模子闭合、注射入模、压力保持、制品固化、闭模取出主品等工序所组成的连续生产过程,液压和电气主要是为注塑机实现各种动作提供动力,满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求,准确无误的进行工作而设置的动力和控制系统3。油泵是注塑机的动力来源,传动媒介为液压油,执行机构为各类油缸、液压马达,通过比例压力阀(控制压力变化)、比例流量阀(控制速度变化)、方向阀等控制阀来控制油压和流量,辅助装置有油箱、管路
16、、冷却器、蓄能器。2.2.4 电气控制系统电气控制是注塑机的“大脑”,它控制着注塑周期的顺序及维持进程温度、时间、压力及速度于设定值。电气部分主要由动力、动作程序和加热等控制所组成。主要由计算机及接口电路、和很多的检测元件所组成的闭环调节系统。第3章 PLC介绍3.1 PLC的发展 世界上第一台可编程控制器生产与1969年的美国,至今为止,已经发展到了第四代了,与第一代相比,无论是大小,精确度还是速度都有了很大的提升。 第一代PLC:基本上是使用一位机开发,采用的是磁芯存储器保存,只具备简单的逻辑控制功能,机形简单,没有构成系列化。 第二代PLC:选取8位处理器,增添了数学的运算、传送、比较等
17、功能,可以达成模拟量的控制,开始具有自诊断的功能,初步的构成了系列化。 第三代PLC:随着高性能的未处理器及位片式CPU在PLC中的大批利用,PLC的处理的速度上有很大提升,因此促使它向多功能及联网通讯目标发展,增加了多种特殊的功能。 第四代PLC:不单全面的选用了16位与32位的高性能位片式处理器,处理速度更加的快,并且具有逻辑运算能力,数据处理功能,联网通讯功能。3.2 PLC的特点可编程控制器的发展是基于生产控制的必要,是面向工业控制的专用的设置,具备以下几个特征。 (1)可靠性强,抗干扰的能力强。 (2)灵活性强,具有良好的控制柔性。 (3)编程简单,方便使用。 (4)控制系统易于实现
18、,开发工作量少,周期短。 (5)维护方便。 (6)体积小,能耗低。(7)功能强,性价比高。3.3 PLC的分类PLC 的分类形势有很多种,这里重点介绍以下几种分类方式,这也是最普遍的几种分类方式。(1) 按点数分(点对PLC来说是所有的输入和输出点的总和)。大型:点数大于2048。中型PLC:点数在256和2048之间。小型PLC:点数在256点以下。微型PLC:点数在几十点。(2) 按结构分整体式:CPU 内存 I/O 电源放在一个模块中。模块式:CPU 内存 I/O 电源放在多个模块中。按厂家分:西门子、欧姆龙、三菱、LG、ABB。3.4 PLC的基本结构以西门子S7-300为例,可编程控
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