注塑机PLC控制系统设计

注塑机PLC控制系统设计

赖广龙龚剑锋

广东伊之密高速包装系统有限公司广东佛山528306

摘要：随着塑料制品的应用领域不断扩展，塑料加工设备已成为国家机械工业的重要组成部分。注塑机的控制技术经历了继电器-接触器控制、单片机控制和专用计算机控制的发展过程。PLC采用软元件进行控制，程序修改方便，控制速度更快，可靠性更高。因此用PLC控制取代继电器控制已成为注塑机发展的趋势。本文阐述了注塑机的控制工作原理，并对传统注塑机存在的不足加以改进，实现了PLC控制系统的设计。

关键词：注塑机；PLC系统；设计

PLC控制技术具有控制更准确、加工精度更高、故障率更低的特点，对提高生产效率、降低劳动强度有很大的促进作用，在机械加工及电气控制自动化领域被广泛采用。注塑机的发展方向已经明显走向节能、自动化以及低噪声，对一些材料成型可以达到高精密度。机械手作为工业自动化发展的产物，已受到越来越多企业的青睐，特别是它在工业自动化生产线上的应用，可为企业降低劳动力成本的同时，极大地提高企业生产效率、提高产品质量。例如在单机自动化的基础上，采用机械手装置，可使多台单机连接成自动生产线。

一、控制系统概述

注塑机的工作模式一般包括手动和自动。手动模式下，只要将相对应的功能按钮按下就可以完成与之对应的操作。手动模式下完成的是对模具的调试以及检修。而在自动模式下操作更加简单，按下自动按钮，就能实现自动的程序式操作。自动模式下完成的主要是制品的生产。控制系统对于注塑机而言是非常重要的，控制系统性能的好坏直接影响注塑机的性能。伴随着科学技术的发展，尤其是计算机以及微电子等相关技术的快速发展，作为一种工业控制系统，可编程逻辑控制器以其可靠的性能及便于进行程序化的编程等优点逐步取代了以往传统的控制模式。同时在实现功能上还能完成数据的计算及传输等。可编程逻辑控制器已经不仅仅是实现控制功能所包括的顺序以及逻辑等控制方式，因此一些工业发展十分强劲的国家已经很大程度地采用PLC控制系统完成工业控制自动化。近年来，PLC控制技术也在不断地改进和完善，并逐步走向成熟。

二、注塑机的组成结构

注塑成型机简称注塑机。它主要由注射部件、合模的部件、机身控制系统、液压系统和加热系统以及加料装置等组成。

1、注射部件：注射部件的作用是将需要加工的塑料完成塑化的过程使其融化，之后利用非常快的速度以及很大的压力完成塑化后熔料注入模腔的过程。在性能要求上必须能够达到高塑化效果、精确的计量，能够提供足够的速度和压强完成熔料的注射过程。

2、合模部件：合模能够保证注塑制品准确成型。这是因为在对熔料进行注射时，熔料在进入模腔时也是有压力的，那么进行合模的部件就必须对这部分压力进行抑制，也就是说合模部件要有足够大的压力保证熔料准确地进入到模腔中，防止意外发生。合模部件主要有合模、调模以及对制品完成顶出的装置。

3、液压系统：准确完成注塑过程中的各种工艺要求以及相应的动作，液压系统中主要包括提供动力的马达以及油泵，同时也包括一些其他部件，如，管路、蓄能器等。

4、控制系统：控制系统完成的是注塑机在整个注塑的过程中的所有动作的执行，以及工作完成的顺序和在过程中对部件的温度进行必要的控制、液压泵的压力情况等。简而言之，控制系统是保证注塑机能够稳定工作并完成相应的制品。

三、PLC控制系统的设计

PLC是能够进行数字化处理方式的电子控制装置，它专门应用于工业生产设计。本设计采用该公司生产的FX2N系列的PLC控制装置，其通用性强，结构设计紧凑，在具体应用中可以进行灵活配置，且性价比高，完全符合本设计要求。

1、注塑机液压系统的动作控制过程分析。注塑成型过程为：热塑性塑料或热固性塑料在加热机筒中经过加热、剪切、压缩、混合及输送作用，使之均匀塑化；塑化好的熔融物料在喷嘴的阻挡作用下，积聚在机筒的前端，然后借助螺杆或柱塞施加的推力，经喷嘴与模具的浇注系统进入闭合好的低温模腔中；充满模腔的熔体在受压作用下，经冷却固化成型，开启模具取出制品，即完成了一个成型周期，以后是不断重复周期的生产过程。

2、PLC控制系统的程序设计。采用顺序控制设计法，设计出PLC的顺序功能，采用所有PLC都具有的数量众多的辅助继电器，应用起保停电路的编程方法，即得到与其对应的梯形。由于使用了通用的编程元件，程序中仅仅使用了与触点和线圈有关的指令，任何一种PLC的指令系统都有这一类指令，因此本方法是一种通用的编程方法，适用于任意型号的PLC.程序具有通用性极强，使用、调试方便，容易掌握，程序紧凑、简单明了等优点。

3、控制系统的设计。利用PLC控制技术完成的注塑机的控制系统的结构框图，当按下电源开关按钮，液压油泵开始启动，系统随之准备。此时就可以选择是自动操作还是手动操作。若选择自动模式，按下启动按钮，开始检测合模状态，确认安全后相应的电磁阀开始工作，合/开模油缸就会借助于油压完成导杆的驱动，接下来就是完成动/定模板的闭合。合模动作结束后，动作接近于开关，整进/退形式的气缸借助于油压完成拉杆的驱动，前移射台，随之整进到后，开关状态工作，射胶功能的电磁继电器得电，螺杆完成一段时间的射胶。时间达到时，电磁继电器失电复位。进而预塑继电器得电，液压马达的预塑动作完成，螺杆退到初始位置。整进继电器失电复位，射台退回，合模继电器失电复位。启模动作结束，制品被顶出，计件光栅开始计数，一个生产周期便结束。安全门首先打开，然后开始锁模且是低压类型，假如这一动作出现故障，那么注塑机就完成接下来的开模动作并且报警，当故障排除后，再次返回到关闭安全门的状态。假如没有出现故障，则继续后续动作直至停止。

4、抗干扰设计。PLC控制系统的设计是专门针对工业环境的，其抗干扰能力能够符合一般工业生产环境。当环境条件表现得极其恶劣，且有很强的电磁干扰时，都会影响PLC控制系统的安全性和可靠性。基于此，必须对系统的抗干扰性能进行设计。

1）抗电源干扰：应用PLC控制系统，电源极其重要，必须选择性能优良的电源，从而对电网的干扰进行抑制。当应用场合的抗干扰性能及可靠性要求较高时，可以进行相应的硬件设计，完成抗电源干扰的设计，如图所示。

硬件设计原理图

2）可靠接地：可靠地接地可以防止偶然性的电压冲击，从而保证安全，达到抑制干扰的目的。电缆屏蔽层接地必须满足接地要求。同时控制系统中的各种接地，包括保护性接地、屏蔽性接地以及系统接地等不能混乱。

参考文献

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