區(qū)展文

廣東省江門市蓬江區(qū)第一職業(yè)高級中學

應用PLC改造注塑機的控制系統(tǒng)

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廣東省江門市蓬江區(qū)第一職業(yè)高級中學

本文論述的是用PLC以及常用低壓電器組成的自動控制系統(tǒng)，改造舊式注塑機的注塑生產工件的整個過程，達到在節(jié)能、環(huán)保的環(huán)境下，讓注塑機行業(yè)向著低能耗、操作方便、運行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修的方向發(fā)展，使系統(tǒng)達到生產工藝要求的性能指標；并將其應用于課堂，豐富課堂教學，達到提高學生動手動腦能力的效果。本文僅供大家參考。

注塑機；PLC；觸摸屏

注塑機是用模具制造各種塑料制品的設備，注塑機的技術參數(shù)和性能與塑料性質和注塑成型的工藝關系密切。近年來隨著可編程控制器（簡稱PLC）的發(fā)展，以及其可靠性高、性能好的特點，在注塑機的控制系統(tǒng)中得到了恰當?shù)膽谩Ｔ缙诘淖⑺軝C因為當時的條件或成本限制多數(shù)采用繼電器電路控制，所以存在故障率高、維修量大、設備工作效率低等問題。有的老式或廢棄的注塑機由于長時間擱置不用，進而造成了嚴重的資源浪費。而利用PLC對早期的注塑機進行改造就可以大大的提高系統(tǒng)的控制精度，提高可靠性，并且維修方便。

本文通過分析注塑機結構，找出注塑機中易出現(xiàn)故障和能耗較高的部分。設計出一個由PLC控制的注塑機控制系統(tǒng)，達到能耗低、噪音低、運行安全、可靠和便于維修的目標；并將其應用于課堂，豐富課堂教學，提高學生對PLC的實際應用能力,有助于與今后的就業(yè)相接軌。

一、注塑機的機械結構

注塑機在塑料加工行業(yè)是應用最廣泛的設備之一，按合模部件與注塑部件配置的型式可分為臥式、立式、角式和多模轉盤式四種。注塑機的結構主要由注射、合模部分；電氣控制、液壓油路、加熱及冷卻、潤滑、安全監(jiān)測系統(tǒng)等部分組成。

二、注塑機控制系統(tǒng)的分析

1、注塑機工作原理

注塑機的工作原理類似于醫(yī)生打針用的注射器，借助螺桿的推力，將塑化好的塑料液體注入模腔內，經固化和定型，最后取塑料成品的工作過程?！白⑸涑尚褪且粋€循環(huán)的工作過程，每一工作周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)”[1]。

2、注塑機控制系統(tǒng)缺陷分析

（1）注塑機控制電路中多數(shù)采用電子元件、行程開關及時間繼電器等，這些元件在長時間的工作后，再加上周圍環(huán)境的影響，就會產生磨損，機器出現(xiàn)故障的頻率大增，并且電氣控制線路比較復雜，維修起來很不方便，這個使得注塑機的工作效率大幅度下降。

（2）在注塑機中工作過程中，每個動作的連接都運用行程開關來接通和斷開，這些行程開關在長期的往復動作過程中，會造成磨損，機械靈敏度隨之下降，導致在生產中動作反應遲鈍，容易生產出次品。而且一旦磨損嚴重，就會產生機械故障，維修起來相當麻煩。

三、注塑機控制系統(tǒng)的改造及元件選型

1、注塑機控制系統(tǒng)的控制要求

根據對注塑機控制系統(tǒng)缺陷的分析，為了保證注塑機控制系統(tǒng)能長期穩(wěn)定、高效工作，所采用PLC、觸摸屏對原控制系統(tǒng)進行改造。

注塑機一般分為手動、自動兩種工作模式。手動模式時按下相應的功能按鈕時，能完成相應的操作，此模式一般為調試工作系統(tǒng)及維修時使用；自動模式時，只需按下啟動按鈕，注塑機就能按照預定的速度和壓力執(zhí)行相應的工作流程，此模式一般多用在生產階段，工作流程如下：起始位置→閉?！M→注射→保壓延時→預塑→整退→開?！敵觥鹗嘉恢?。

2、設備的選用

（1）PLC的選用

由于繼電器和電子元件控制的注塑機電路，存在接線、維修麻煩等缺陷。所以，各種生產機械的自動控制過程中廣泛應用PLC技術，PLC技術成為當前工業(yè)控制行業(yè)中應用場合最多的裝置之一。PLC之所以發(fā)展飛速，除了工業(yè)控制設備飛速發(fā)展的客觀需求外，主要是因為它解決了工業(yè)控制行業(yè)中最為關注的可靠性、經濟性、安全性等問題。另外,PLC編程方法簡單易懂，采用的編程語言是基于繼電器控制的梯形圖，集形象性、直觀性于一體，易于學生接受。根據具體工業(yè)控制的要求選擇合適的PLC，只需要在PLC和外圍設備之間按要求做少量的接線和編制相應的控制程序，就可將PLC應用于工業(yè)控制的生產實踐中。

本系統(tǒng)設計中選用的是三菱公司的FX2N系列PLC，F(xiàn)X2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設計的要求。因考慮到實際的輸入、輸出點數(shù)，以及今后對系統(tǒng)的維護和擴充使用，選用FX2N系列中的FX2N-48MR的PLC。

（2）光電傳感器的選用

本系統(tǒng)采用光電傳感器來代替行程開關。因為光電傳感器精度高、反應快、結構簡單，而且本系統(tǒng)中檢測的多為金屬物體，這些特點都適合于本系統(tǒng)。

（3）觸摸屏的選用

本系統(tǒng)選用三菱GTO1000系列觸摸屏，其簡單易于操作，便于與PLC互動。通過相對應的軟件將設計好的觸摸屏界面和PLC程序，分別傳入觸摸屏和PLC中。接下來，只需改變觸摸屏、PLC、計算機的三方通信，就可以實現(xiàn)觸摸屏的控制功能。觸摸屏技術與PLC技術相結合應用，也在很大程度上豐富了我的課堂教學，讓學生對所學的知識有一個系統(tǒng)的認識，并嘗試去應用，靈活地將PLC應用于生產實踐，得到了較好的教學效果。

四、注塑機控制系統(tǒng)的軟件設計過程

在工作控制領域中，順序控制系統(tǒng)的應用很廣泛，尤其在機械行業(yè)，最常用順序控制來實現(xiàn)加工的自動循環(huán)。具體過程如下：

1、根據注塑機控制系統(tǒng)的控制要求，確定注塑機控制系統(tǒng)的輸入/輸出分配表。

2、根據注塑機系統(tǒng)的工作過程，畫出系統(tǒng)流程圖。

3、根據流程圖，設計注塑機系統(tǒng)程序設計及調試運行包括：電源接通及運行準備程序、自動/手動運行模式選擇、油泵啟動程序、合模部分程序、注射部分程序、預塑部分程序、頂出部分程序等。

運行效果：

通過調試運行，本系統(tǒng)基本實現(xiàn)了預期的注塑機改造控制功能，達到低能耗、低噪音、操作方便、運行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修的效果。讓學生將PLC技術與生產實際應用相結合，提高了學生對PLC的應用能力。今后將繼續(xù)努力，進一步完善該系統(tǒng)的功能。

[1]范有發(fā).沖壓與塑料成型設備[M].機械工業(yè)出版社.2001年.

[2]洪忠渝.可編程控制器原理及應用[M].青島海洋大學出版社.1988年.

[3]王兆義.可編程控制器教程[M].機械工業(yè)出版社.2001年.