毕业设计注塑机PLC控制 - 图文

2012届毕业设计任务书

一、课题名称：XS-ZY-250型注塑机液压机系统PLC控制 二、指导老师：黄俊 三、设计内容与要求： 1、课题概述：

XS-ZY-250A型注塑机中电磁换向阀应有较高的动作性，用可编程控制器设计液压系统的电气控制。液压卡盘、中心架、尾座能正常安全工作。液压泵、液压元件选择合理，控制系统简单可靠，保护措施完备，具有故障显示便于维修。 2、设计内容与要求： ①、具有足够的合模力

在注射过程中，常以40~150MPa的高压注入模腔。为了防止塑料制品产生溢边或脱模困难等现象发生，要求具有足够的合模力，为了减小合模缸的尺寸或降低压力，常用连杆扩力机构来实现合模与锁模。 ②开模、合模速度可调

由于即要考虑苏段空间以提高生产率，又要考虑合模过程中的缓冲要求以保证制品质量并避免产生冲击，所以在启、合模过程中，要求模缸具有慢、快、慢得速度变化。 ③注塑座可整体前进与后退 注塑座整体移由液压缸驱动，除保证在注塑是具有足够的推力，使喷嘴与模具浇口紧密接触外，还应按固定加料、前加料和后加料三种不同的预塑形式调节移动速度。为缩短空程时间，注塑座移动也具有速度调节的功能。 ④注塑的压力和速度可调节

根据原料、制品的几何形状和模具浇口的布局不同，在注射成型过程中要求对注射的压力和速度可调节。 ⑤可保压冷却

熔体注入型后，要保压冷却。当冷却凝固时应有收缩，在型腔内要补充熔体，否则会因充料不足而出现残品。因此，要求液压系统保压，并根据制品要求调节保压的压力值。

所以在考虑上述情况的同时，在出现压力过高、液压马达温度过高的报警与解除设置。幷且在注射部件的前后进行限位设置，在合模时要使用数字式压力显示器，当压力值到达要求后方能进行下一步骤的操作等要求。 四、设计参考书

《数控机床》 机械工业出版社 《机床电气自动控制》 化学工业出版社 《S7-300/400PLC应用技术》 机械工业出版社 《三菱PLC应用技术》 机械工业出版社 《现代数控机床伺服及检测技术》 国防工业出版社 《液压传动与控制》 西北工业大学出版社 《液压传动系统同设计》 化学工业出版社 《电气传动控制系统设计指导》 机械工业出版社 《机床电气线路图册》 中国农业出版社 《工厂常用电气设备手册上、下册》 中国电力出版社 五、设计说明内容 1、封面 2、目录

3、内容摘要(200-400字左右，中英文)

4、引言

5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点） 6、结束语

7、附录（参考文献、图纸、材料清单等） 六、

第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导。 第4-7周：第一次检查，了解设计完成情况。

第11周：第二次检查设计完成情况，并做好毕业答辩准备。 第12周：毕业答辩与综合成绩评定。 七、毕业设计答辩及论文要求 1、毕业设计答辩要求 答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。

学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。

答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作的能力、创新能力。 2、 毕业设计论文要求

文字要求：说明书要求打印（出图纸外），不能手写，文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。

图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

摘 要

本实训项目设计说明书主要内容是利用PLC完成注塑机控制系统的设计，对注塑机的时序动作、注射压力以及料筒温度进行准确控制,包括从进料到成品的形成的整个过程。涉及注塑机的时序控制流程的分析，程序的编制、整机硬件原理图、电气接线图和PLC程序的编制等。SZ-250A型注塑机属于中小型注塑机，每次的最大注射容量为250mL。该机要求液压系统完成的主要动作有：合模和开模、注射座整体前移和后退、注射、保压及顶出等。可编程序控制器PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它的控制系统可靠性高，抗干扰能力强、功耗低、通用性和灵活性高，可编程控制器以体积小功能强大所著称,它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能,而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系,从而实现生产过程的自动控制.特别是现在,由于信息、网络时代的到来,扩展了PLC的功能,使它具有很强的联网通讯能力,从而更广泛地应用于众多行业。

关键词：注塑机 可靠性高 抗干扰能力强 功耗低 通用性 灵活性高 PLC控制技术

I

Abstract

The main content of this training program and design specification is using PLC to finish the design of the control system about injection-molding machine,and conduct the accurate control of the sequential action,injection pressure and nitrogen-treated barrel's temperature, including the whole process from feed to the finished product.It contained the analysis of the sequential control process about the injection molding machine, programming, formation of the principle diagram about the hardware,electrical wiring and PLC programming, etc. Type A SZ-250 is a small and medium-sized injection molding machine, the biggest injection capacity for every time is 250 mL.It required the hydraulic system to complete the following task:spotting，die sinking，moved forward and backward of Injection, injection,pressurize and ejection,and so on.PLC is the combination of microcomputer technology and the relay contact control technology, the control system has high reliability, strong Anti-interference ability，low power consumption，high universality and flexibility.It is famous for small volume and strong function，it not only can complete the order logic, motion control，timing control，counting control，number operations and data handling,but also establish the relation between the digital quantity of production machinery and analog quantity though the interface of input and output.Thus,realizing the automatic control of production process. Especially now, due to the arrival of the era of information and network, expanding the function of PLC, having strong communication ability of network, so it's popular with many kinds of industry.

Keywords: Injection molding machine high reliability anti-interference capability is strong low power consumption generality high flexibility PLC control technology

II

目 录

I

却器而回油箱。 3、注射

（1）慢速注射。电磁铁1YA、2YA、6YA、8YA和11YA通电，液压泵1和液压泵2的压力油经电磁阀V13和单向节流阀V12进入注射缸右腔，注射缸的活塞推动注射头螺杆进行慢速注射，注射速度由单向节流阀V12调节。注射缸左腔的油液经电液阀V8中位回到油箱。 （2）快速注射。电磁铁1YA、2YA、6YA、8YA、9YA和11YA通电，液压泵1和液压泵2的压力油经电液阀V8进入注射缸右腔，由于未经过单向节流阀V12，压力油全部进入注射缸右腔，使注射缸活塞快速运动。注射缸左腔回油经电液阀V8回到油箱。快、慢注射时的系统压力均由远程调节阀V18调节。 4、保压

电磁铁2YA、8YA、11YA和14YA通电。由于保压时只需要极少量的油液，所以大流量液压泵1卸荷，仅由小流量液压泵2单独供油，多余油液经溢流阀V20溢回油箱。保压压力由远程调压阀V17调节。 5、预塑

电磁铁1YA、2YA、8YA和12YA通电。液压泵1和液压泵2的压力油经电液阀V13、节流阀V10和单向阀V9驱动预塑液压马达。液压马达通过齿轮减速机构使螺杆旋转，料斗中的塑料颗粒进入料筒，被转动着的螺杆带至前端，进行加热塑化。注射缸右腔的油液在螺杆反推力的作用下，经单向节流阀V12、液压阀V13、和背压阀V14回到油箱，其背压力由背压阀V14控制。同时，注射缸左腔产生局部真空，油箱的油液在大气压力的作用下，经电液阀V8中位而被吸入到注射缸左腔。液压马达的旋转速度可由节流阀V10调节，并由于压差式溢油阀V11（节流阀V10和溢流阀V11组成溢流节流阀）的控制，使节流阀V10两端的压差保持定值，故可得到稳定的转速。 6、防流涎

电磁铁2YA、8YA、和10YA通电。液压泵1卸荷，液压泵2的压力油经电磁换向阀V7， 使注射座前移，喷嘴与模具保持接触。同时，压力油经电磁阀V8进入注射缸左腔，强制螺杆后退，以防止喷嘴端部流涎。 7、注射座后退

电磁铁2YA和7YA通电。液压泵1卸荷，液压泵2的压力油经电磁换向阀V7使注射座移动缸后退。 8、开模

（1）慢速开模。为了防止撕裂制品，应慢速开模。电磁铁2YA和4YA通电，液压泵1卸荷，液压泵2的压力油经先导减压阀V2和单向节流阀V3进入合模缸右端，左腔则经先导减压阀V2回油。

（2）快速开模。电磁铁1YA、2YA和4YA通电，液压泵1和液压泵2的压力油同时经先导减压阀V2和单向节流阀V3进入合模缸右腔，开模速度提高。 9、顶出

（1）顶出缸前进。电磁铁2YA和5YA通电，液压泵1卸荷，液压泵2的压力油经电磁阀V6和单向节流阀V5进入顶出缸左腔，推动顶出杆顶出制品，其速度可由单向节流阀V5调节，顶出缸右腔则经电磁阀V6回油。

（2)顶出缸后退。电磁铁2YA通电，液压泵2的压力油经电磁阀V6右腔使顶出缸后退。 10、螺杆前进和后退

为了拆卸和清洗螺杆，有时需要螺杆后退。这时电磁铁2YA和10YA通电，液压泵2的压力油经电磁阀V8使注射缸携带螺杆后退。当电磁铁10YA断电、11YA通电时，注射缸携带螺杆前进。

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在注塑机液压系统中，执行元件的数量较多，因此它是一种速度和压力均变化的系统。在完成自动循环时，主要依靠行程开关，而速度和压力的变化主要依靠电磁阀切换不同的调压阀来得到。近年来，开始采用比例阀来改变速度和压力，这样可使系统中的元件数量减少。 2.4 XS-ZY-250型注塑机液压系统的特点

（1）系统采用液压-机械组合式合模机构时，合模液压缸通过具有增力和自锁作用的五连杆机构来进行合模和开模，这样可使合模缸压力相应减小，且合模平稳可靠。最后合模是依靠合模液压缸的高压使连杆机构产生弹性形变来保证所需的合模力，并能把模具牢固的锁紧。这样可以确保熔融的塑料以40Mpa~150Mpa的高压注入模腔时，模具闭合严密，不会产生塑料制品的溢边现象。

（2）系统采用双泵供油的回路来实现执行元件的快速运动，这样可以缩短空行程的时间，以提高生产率。合模机构在合模与开模过程中可按“慢速—快速—慢速”的顺序变化，平稳而不损坏模具和制品。

（3）系统采用节油调速回路和多级调压回路。这样可以保证在塑料制品的几何形状、品种、模具浇注系统不相同的情况下，压力和速度是可调的。采用节流调速可保证注射速度的稳定。为保证注射座喷嘴与模具交口紧密接触，注射座移动液压缸右腔，在注射时一直与压力相通，使注射座移动缸有足够的推力。

（4）注射动作完成后，注射缸仍通过高压油保压，可使塑料充满容腔而获得精确的形状。同时在塑料制品冷却收缩的过程中，熔融的塑料可不断补充，防止浇料不足而出现残次品。 （5）当注塑机安全门为关闭时，行程阀切断了电液换向阀的控制油路。这样合模缸不通压力油，合模缸不能合模，保证了操作的安全。 第3章 注塑机的PLC控制程序设计

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3.1 注塑机功能表

图3-1 PLC顺序控制系统图

3.2 输入输出（i/o）分配表

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输入信号 名称 液压泵1启动 液压泵1停止 液压泵2启动 液压泵2停止 自动/手动选择开关 安全门行程开关 复位行程开关 复位行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 手动启动慢移开关 手动快速合模开关 手动低压慢速合模开关 手动注射座前移开关 手动慢速注射开关 手动快速注射开关 手动保压开关 手动预塑开关 手动防流涎开关 手动注射座后退开关 手动开模开关 手动顶出开关 3.3 注塑机ＰＬＣ输入输出接线图

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输出信号 代号 SB1 SB2 SB3 SB4 SA2 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 SQ9 输入编号 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 名称 液压泵1 液压泵2 V1电磁铁线圈 V20电磁铁线圈 V2电磁铁线圈 V2电磁铁线圈 V电磁铁线圈 V19电磁铁线圈 V7电磁铁线圈 V7电磁铁线圈 V8电磁铁线圈 V8电磁铁线圈 V13电磁铁线圈 V13电磁铁线圈 V15电磁铁线圈 V15电磁铁线圈 代号 KM1 KM2 1 YA 2 YA 3 YA 4 YA 5 YA 6 YA 7 YA 8 YA 9 YA 10 YA 11 YA 12 YA 13 YA 14 YA 输入编号 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 SQ10 X16 SQ11 X17 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 SB12 SB13 SB14 SB15 SB16 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 X31 X32 X33

3.4 注塑机的步序控制 注塑机有手动和自动两种工作模式。手动模式下，按下相应的功能按钮时，便能完成相应的操作；自动模式下，只需按下启动按钮，注塑机就能按照调定的动作进行到底,工作流程如下：起始位置→合模→整进→注射→保压延时→预塑→整退→启模→顶出→起始位置。根据注塑机的控制流程图、I/O配置图及分配表得出该机的各个工作过程：在各输入信号及各时间控制的先后作用下，按照各自工况运行的顺序，各执行机构自动有序地依次工作。如按照该机的中间继电器的控制线路来编制PLC控制梯 形图，既繁琐复杂，又给PLC的程序编制带来一定的难度，所以对该机PLC控制系统选用SFC（顺序功能图）的程序设计方法，可以很容易编制程序，达到合理安全的控制目的。该机状态转移的描述文字如下： 当PLC通电后在初始脉冲的作用下系统进入准备状态S0等待进一步的操作 .油泵电机启动后，按下X4时进入手动模式。此时可通过对X20、X21、X22、X23、X24、 X25、X26、X27、X30、X31、X32、X33分别对注塑机的手动调整进行控制。

若选择手动启动慢速合模开关X20为“1”时， [什么东西动作？]动模板慢速合模。X20为“0”时，即断电后动模板慢速开模。若选择手动快速合模开关X21为“1”时，动模板快速

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合模。X21为“0”时，即断电后动模板快速开模。选择手动慢速合模开关X22为“1”时，动模板慢速合模，X22为“0”时，动模板快速开模，若手动注射座前移开关X23为“1”时，Y3、Y11为“1”注射座向前前进，X23为“0”时，即断电后注射座停止前进。若手动慢速注射开关X24为“1”时，Y3、Y7、Y11、Y14为“1”时注射机慢速射胶。X24为“0”时，Y3、Y7、Y11、Y14为“0”断电后射胶结束。若手动快速注射开关X25为“1”时，Y2、Y3、Y7、Y11、Y12、Y14为“1”时注射机快速射胶。X25为“0”时，Y2、Y3、Y7、Y11、Y12、Y14为“0”断电后射胶结束。若手动保压开关X26为“1”时，注塑机进入保压状态。若手动预塑开关X27为“1”时，Y2、Y3、Y11、Y15为“1”得电后预塑液压马达向后预塑，X27为“0”时，则Y2、Y3、Y11、Y15为“0”失电后预塑结束。若选择手动防流涎X28为“1”时，Y3、Y11、Y13、为“1”。若手动注射座后退开关X31为“1”时，Y3、Y10为“1”，注射座后退，若Y3、Y10为“0”，注射座停止后退。若选择手动顶出X33为“1”时，则Y3、Y6为“1”时得电后将产品顶出，X33为“0”时，顶缸复位。 当选择自动模式时，则X4常开点为“1”，X4常闭点自动变成“0”。注塑机进入自动注塑。

3.5 PLC注塑机控制系统的总体程序

（1）PLC控制系统程序梯形图（见附录A） （2）PLC控制系统程序清单（见附录B） （3）PLC控制系统软元件功能表（见附录C）

第四章 心得体会

参考文献

[1]《数控机床》机械工业出版社，张运吉 主编,2009-9-1 [2] 《机床电气自动控制》 （第二版）， 化学工业出版社， 廖兆荣主编,2011-9-1

[3]《S7-300/400 PLC应用技术》(第2版) 机械工业出版社，廖常初 主编，2008-6-1 [4]《三菱PLC应用技术》机械工业出版社 ，

[5] 《现代数控机床伺服及检测技术》国防工业出版社,王爱玲等编著 ，2009-3-1 [6]《液压传动与控制》西北工业大学出版社，2006-9-1

[7]《液压传动系统设计与使用》化学工业出版社，张利平 编著 ，2010-4-1 [8]《电气传动控制系统设计指导》机械工业出版社，李荣生 主编 ，2004-06 [9]《机床电气线路图册》中国农业出版社

[10]《工厂常用电气设备手册上、下册》中国电力出版社，工厂常用电气设备手册编写组 ，1997-1-1

[11]《液压与气压传动》北京大学出版社，王守城、容一鸣主编，2008-4 [12]《机床电气与PLC》西安电子科技大学出版社，陶维利主编，2006-5

附 录A

PLC控制系统程序梯形图

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附 录B

PLC控制系统程序指令表：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ueyx.html