

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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p><b> 題目:</b></p><p> 汽車注塑機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì) </p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)中文摘要</p><p><b> 題目:汽車注塑機(jī)</b></p><
2、;p> 摘要:注塑機(jī)具有能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品,被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、機(jī)電、汽車、交通運(yùn)輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們?nèi)粘I罡鱾€(gè)領(lǐng)域。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天,注塑機(jī)不論在數(shù)量上或品種上都占有重要地位,其生產(chǎn)總數(shù)占整個(gè)塑料成型設(shè)備的20%--30%,從而成為目前塑料機(jī)械中增長(zhǎng)最快,生產(chǎn)數(shù)量最多的機(jī)種之一。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),1996--1998年我國(guó)出口注塑機(jī)8383臺(tái)(套),進(jìn)口注塑機(jī)4
3、2959臺(tái)(套),其中1998年我國(guó)注塑機(jī)產(chǎn)量達(dá)到20000臺(tái),其銷售額占塑機(jī)總銷售額的42.9%。普通臥式注塑機(jī)仍是注塑機(jī)發(fā)展的主導(dǎo)方向,其基本結(jié)構(gòu)幾乎沒有大的變化,除了繼續(xù)提高其控制及自動(dòng)化水平、降低能耗外,生產(chǎn)廠家根據(jù)市場(chǎng)的變化正在向組合系列化方向發(fā)展,如同一型號(hào)的注塑機(jī)配置大、中、小三種注射裝置,組合成標(biāo)準(zhǔn)型和組合型,增加了靈活性,擴(kuò)大了使用范圍,注塑機(jī)提高了經(jīng)濟(jì)效益。</p><p> 近幾年來(lái),世界
4、上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的注塑機(jī)生產(chǎn)廠家都在不斷提高普通注塑機(jī)的功能、質(zhì)量、輔助設(shè)備的配套能力,以及自動(dòng)化水平。同時(shí)大力開發(fā)、發(fā)展大型注塑機(jī)、專用注塑機(jī)、反應(yīng)注塑機(jī)和精密注塑機(jī),以滿足生產(chǎn)塑料合金、磁性塑料、帶嵌件的塑料制品的需求。 </p><p> 注塑機(jī)是目前中國(guó)塑料機(jī)械中發(fā)展速度最快、水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家差距較小的塑機(jī)品種之一。但主要指普通型注塑機(jī),在特大型、各種特殊、專用、精密注塑機(jī)的多數(shù)品種方面,有的產(chǎn)品尚屬空
5、白,這是與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的主要差距。</p><p> 關(guān)鍵詞:注塑機(jī) 外型復(fù)雜 尺寸精確 金屬嵌件</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 引言1</b></p><p><b> 1 緒論2</b><
6、;/p><p> 1.1 課題研究的目的和意義2</p><p> 1.2 相關(guān)技術(shù)概況2</p><p> 1.2.1注塑機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介2</p><p> 1.2.2可編程序控制器的概述3</p><p> 1.2.3溫度傳感器簡(jiǎn)介3</p><p> 1.2.4調(diào)功器的簡(jiǎn)
7、介3</p><p> 1.3 本課題的主要內(nèi)容5</p><p> 2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的分析6</p><p> 2.1 注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)6</p><p> 2.1.1注射部分6</p><p> 2.1.2合模部分6</p><p> 2.1.3液壓系統(tǒng)7<
8、;/p><p> 2.1.4控制系統(tǒng)7</p><p> 2.2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)原理7</p><p> 2.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求8</p><p> 2.3.1模具的開啟與閉合8</p><p> 2.3.2注射座的整進(jìn)與整退8</p><p> 2.3.3注料桿的射
9、進(jìn)8</p><p> 2.3.4預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作8</p><p> 2.3.5頂杠的頂出與復(fù)位8</p><p> 2.3.6保模時(shí)間8</p><p> 2.3.7注塑料筒溫度8</p><p> 3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)9</p><p> 3.1 PLC
10、選型的方法9</p><p> 3.1.1機(jī)型選擇的原則9</p><p> 3.1.2PLC容量選擇10</p><p> 3.1.3I/O模塊的選擇10</p><p> 3.2 確定I/O點(diǎn)及選擇PLC11</p><p> 3.2.1可編程控制器控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)11</p>
11、;<p> 3.2.2PLC的I/O分配表12</p><p> 3.3 器件選型13</p><p> 3.3.1交流調(diào)功器選型及接線方法13</p><p> 3.3.2溫度傳感器的選型15</p><p> 3.3.3液壓閥控制閥的選型17</p><p> 3.3.4液壓馬達(dá)
12、的選型17</p><p> 3.3.5液壓泵電機(jī)選型18</p><p> 3.3.6熱繼電器18</p><p> 3.3.7觸摸屏19</p><p> 3.3.8中間繼電器19</p><p> 3.3.9行程開關(guān)19</p><p> 3.3.9接觸器19&l
13、t;/p><p> 3.4 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的接線圖19</p><p> 3.4.1注塑機(jī)控制系統(tǒng)的整體接線示意圖20</p><p> 3.4.2PLC的I/O系統(tǒng)配置圖21</p><p> 4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22</p><p> 4.1 系統(tǒng)工藝流程圖22</p><p
14、> 4.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)23</p><p> 4.2.1注塑機(jī)的溫度控制23</p><p> 4.2.2注塑機(jī)的步序控制24</p><p> 4.2.3PLC注塑機(jī)控制系統(tǒng)的總體程序27</p><p> 4.3 觸摸屏的畫面及程序設(shè)計(jì)27</p><p> 5 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的抗
15、干擾措施29</p><p><b> 5.1 概述29</b></p><p> 5.2 抗干擾措施29</p><p> 5.3 軟件設(shè)計(jì)29</p><p><b> 謝 辭31</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)32</
16、b></p><p> 附錄A 調(diào)功器整機(jī)接線圖33</p><p> 附錄B PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖34</p><p> 附錄C PLC控制系統(tǒng)程序清單38</p><p> 附錄D PLC注塑機(jī)控制系統(tǒng)軟元件功能表41</p><p><b> 引言</b><
17、/p><p> 隨著經(jīng)濟(jì)全球化的蔓延,中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境越來(lái)越好。中國(guó)塑料工業(yè)經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展,已形成門類較多、品種齊全的工業(yè)體系,同鋼材、水泥、木材等產(chǎn)業(yè)并駕齊驅(qū)成為基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)。21世紀(jì)以來(lái),塑料作為一種新型材料,中國(guó)塑料工業(yè)在很多領(lǐng)域取得了令世人矚目的成就,實(shí)現(xiàn)了歷史性的跨越。作為輕工行業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的塑料行業(yè),近幾年增長(zhǎng)速度一直保持在10%以上,在保持較快發(fā)展速度的同時(shí),經(jīng)濟(jì)效益也有新的提高。塑料制品行業(yè)規(guī)模以
18、上企業(yè)產(chǎn)值總額在輕工19個(gè)主要行業(yè)中位居第三,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售率97.8%,高于輕工行業(yè)平均水平。從合成樹脂、塑料機(jī)械和塑料 制品生產(chǎn)來(lái)看,都顯示了中國(guó)塑料工業(yè)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。 注塑機(jī)是注塑成型的主設(shè)備,注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)和性能與塑料性質(zhì)和注塑成型工藝有著密切的關(guān)系。注塑成型設(shè)備的進(jìn)一步完善和發(fā)展必將推動(dòng)注塑成型技術(shù)的進(jìn)步,為注塑制品的開發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造條件。在大型注塑的技術(shù)發(fā)展方面,合模系統(tǒng)采用全液壓式或液壓-機(jī)械式,即曲軸連桿型式,
19、兩者在市場(chǎng)上均有競(jìng)爭(zhēng)能力。但不論哪種形式的注,其發(fā)方向都必須向低能耗、低噪音、鎖模力容易控制、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修方向發(fā)展。近年來(lái),中小型注塑機(jī)的技術(shù)</p><p><b> 1 緒論</b></p><p> 1.1 課題研究的目的和意義</p><p> 早期的注塑機(jī)由于當(dāng)時(shí)的條件或成本限制多用繼電器電路控制,其故障率高、
20、維修周期短、設(shè)備工作效率低。隨著工業(yè)控制技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品檔次的提高,現(xiàn)今注塑機(jī)多采用PLC(或?qū)S每刂破鳎┘尤藱C(jī)界面的控制系統(tǒng),生產(chǎn)自動(dòng)化程度的大為提高,有利于降低工廠成本、促進(jìn)生產(chǎn)線的柔性化和集成化,有利于提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p> 本課題致力于設(shè)計(jì)一套實(shí)用的PLC注塑機(jī)控制系統(tǒng),結(jié)合交流調(diào)功溫度控制技術(shù),并通過觸摸屏的顯示畫面來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過程中各種情況。PLC在注塑機(jī)控制系統(tǒng)
21、中的應(yīng)用的意義在于:1)提高產(chǎn)品質(zhì)量。2)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,適當(dāng)降低操作技術(shù)水平。3)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,減少在制品數(shù)量,加速資金周轉(zhuǎn)。4)縮減生產(chǎn)面積,節(jié)約能源消耗,降低產(chǎn)品成本。</p><p> 1.2 相關(guān)技術(shù)概況</p><p> 1.2.1注塑機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p> 注塑機(jī)控制系統(tǒng)是整機(jī)的一個(gè)重要部分,其性能的優(yōu)劣對(duì)整機(jī)有著至關(guān)重要的影響,隨
22、著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,PLC(可編程控制器)不僅用邏輯編程取代了硬接線邏輯,還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能,真正成為一種計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置。PLC的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍,所以在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,PLC在其自動(dòng)化設(shè)備中的比例占首位。近年來(lái),我國(guó)的PLC技術(shù)也從初期的引進(jìn)、消化走向吸收和推廣應(yīng)用階段,并且在許多工業(yè)領(lǐng)域取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p> 在以往國(guó)內(nèi)的注塑
23、機(jī)控制系統(tǒng)中,主要存在三種控制類型:</p><p><b> (1) 繼電器控制</b></p><p><b> ?。?) 單片機(jī)控制</b></p><p><b> (3) PLC控制</b></p><p> 在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中,前兩種方法因其自身的局限性,多不采
24、用。而多是采用PLC控制系統(tǒng),這是一種工業(yè)控制機(jī),具有抗干擾能力強(qiáng),工作可行性高,平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng),可在惡劣環(huán)境下正常工作,并可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。此外,PLC系統(tǒng)還可大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計(jì),加快工作進(jìn)度。在本次設(shè)計(jì)中我們采用了可編程控制系統(tǒng)。 </p><p> 注塑機(jī)控制通常指的是電液控制,即由液壓和電氣控制部分組成。注塑機(jī)的控制系統(tǒng)是保證注塑機(jī)按工藝過程規(guī)定的要求(壓力、速度、溫度、時(shí)間等)和動(dòng)作程序,準(zhǔn)確有效
25、地工作的控制系統(tǒng)。目前注塑機(jī)的發(fā)展主要集中在:</p><p> (1) 提高制品尺寸精度和穩(wěn)定性</p><p> ?。?) 提高速度、縮短成型周期</p><p> ?。?) 生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和省力</p><p> 但所采用的技術(shù)手段,都離不開以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的自控技術(shù)。因此,注塑機(jī)的控制成為目前注塑機(jī)發(fā)展中一個(gè)很重要的內(nèi)容,主要
26、包括動(dòng)作程序控制(如開閉模、注射、保壓等)和過程程序控制(例如,注射過程的速度和壓力程序控制等)兩個(gè)方面。</p><p> 1.2.2可編程序控制器的概述</p><p> 可編程控制器的英文為:Programmable Logic Controller,簡(jiǎn)稱PLC,是1種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。是在20世紀(jì)60年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國(guó)科學(xué)家首先研制成功的
27、。它采用可編程序的存儲(chǔ)器,其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,取代各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程的繼電器控制系統(tǒng)??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。</p><p> PLC(可編程序控制器)技術(shù)是研究自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)設(shè)備的原理、功能、編程和使用方法,是自動(dòng)化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)
28、性質(zhì)較強(qiáng)且與生產(chǎn)實(shí)踐緊密相聯(lián)的技術(shù)。</p><p> 1.2.3溫度傳感器簡(jiǎn)介</p><p> 傳感器技術(shù)是一項(xiàng)正在迅速發(fā)展的高新技術(shù),它與通信技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)一起構(gòu)成了當(dāng)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。溫度傳感器是最早開發(fā),應(yīng)用最廣的一類傳感器。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下,已相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。本課題將用到可精確測(cè)量溫度傳感器,通過溫度傳感器準(zhǔn)確測(cè)量溫
29、度并實(shí)施控制。</p><p> 熱電偶溫度傳感器屬于接觸式溫度測(cè)量?jī)x表是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度檢測(cè)儀表之一。其特點(diǎn)為測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸,不受中間介質(zhì)的影響,測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測(cè)量,某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便。</p><p> 熱電偶通常是由兩種不同的金
30、屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護(hù)套管,用起來(lái)非常方便。熱電偶是一種感溫元件, 它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)信號(hào), 通過與電氣測(cè)量?jī)x表的配合, 就能測(cè)量出被測(cè)的溫度。熱電偶測(cè)溫的基本原理是熱電效應(yīng)。在由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 所組成的閉合回路中 , 當(dāng) A 和 B 的兩個(gè)接點(diǎn)處于不同溫度 T 和 To時(shí), 在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。導(dǎo)體 A 和 B 稱為熱電極。溫度較高的一端叫工作端 ( 通常焊接在
31、一起 );溫度較低的一端叫自由端 ( 通常處于某個(gè)恒定的溫度下)。根據(jù)熱電勢(shì)與溫度函數(shù)關(guān)系??芍瞥蔁犭娕挤侄缺?。分度表是在自由端溫度 To=0℃ 的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。 </p><p> 1.2.4調(diào)功器的簡(jiǎn)介</p><p> 調(diào)功器是應(yīng)用晶閘管(又稱可控硅)及其觸發(fā)控制電路用于調(diào)整負(fù)載功率的盤裝功率調(diào)整單元。在電子設(shè)備中起重要作用的晶閘管(也稱可控硅,英文
32、縮寫SCR)被廣泛用于各類生產(chǎn)部門,正在成為自動(dòng)化、高效化不可缺少的裝置。</p><p> 晶閘管交流調(diào)功器的主電路由三組反并聯(lián)的晶閘管或三個(gè)雙向晶閘管構(gòu)成,三條支路的6個(gè)端子可與外電路連接成不同的形式,圖1-1(a)為調(diào)功器與三相負(fù)載接成星型;,圖1-1(b)為調(diào)功器與三相負(fù)載接成三角型。調(diào)功器采用通斷式控制方式,各支路的晶閘管連續(xù)導(dǎo)通幾個(gè)周期后又持續(xù)截止一段時(shí)間。在晶閘管導(dǎo)通期間,負(fù)載電壓與電源電壓相同,
33、晶閘管截止時(shí)各相負(fù)載電壓為0。通過晶閘管周期性地通斷可以調(diào)節(jié)負(fù)載的功率。設(shè)交流電源電壓的周期為T,晶閘管</p><p> 圖1-1 交流調(diào)功器的主電路</p><p> 的通斷周期為TC,其中共包含N個(gè)交流電周期,即TC=NT。在每個(gè)TC 中晶閘管有n個(gè)交流電周期為導(dǎo)通狀態(tài),負(fù)載得到的電壓有效值UO 為:</p><p> 在TC 一定的情況下,通過改變每工
34、作周期中晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間對(duì)應(yīng)的交流電周期數(shù)n可以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓有效值的目的。</p><p> 晶閘管交流調(diào)功器采用過零觸發(fā)電路、周波數(shù)控制方式,輸出0~100%可調(diào)節(jié)的波形呈正弦波群的電壓和電流,使負(fù)載從電源吸取功率的平均值連續(xù)平滑可調(diào)。調(diào)功器避免了相位控制時(shí)缺角正弦波產(chǎn)生的無(wú)線電射頻干擾,使晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的瞬態(tài)浪涌電流和di/dt大為減小。它用于以鎳鉻或鐵鎳鋁等電阻材料為發(fā)熱元件的電加熱器的溫度自動(dòng)控制
35、,它與PID溫度調(diào)節(jié)儀或計(jì)算機(jī)、溫度傳感器和電加熱器組成閉環(huán)溫控系統(tǒng),溫控精度可達(dá)±0.5%~1%?! ≡谧钚碌臏囟瓤刂浦芯чl管調(diào)功器的利用明顯的普及起來(lái)。主要用與工業(yè)電爐的加熱控制、大型風(fēng)機(jī)水泵軟啟動(dòng)節(jié)能運(yùn)行控制等。負(fù)載類型可以是三相阻性負(fù)載、三相感性負(fù)載及三相變壓器負(fù)載;三相負(fù)載可以是中心接地負(fù)載、中心不接地負(fù)載、內(nèi)三角形負(fù)載及外三角形負(fù)載。如:鹽浴爐、工頻感應(yīng)爐、淬火爐溫控;熱處理爐溫控;玻璃生產(chǎn)過程溫控;石油化工機(jī)械
36、;電壓、電流、功率、燈光等無(wú)級(jí)平滑調(diào)節(jié),恒壓恒流恒功率控制等領(lǐng)域。</p><p> 本課題將采用交流調(diào)功器對(duì)溫度進(jìn)行精確控制。</p><p> 1.3 本課題的主要內(nèi)容</p><p> 注塑機(jī)是一種能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品的塑料生產(chǎn)設(shè)備,它是將粒狀或粉狀塑料加入機(jī)筒內(nèi),并通過螺桿的旋轉(zhuǎn)和機(jī)筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)
37、,然后機(jī)器進(jìn)行合模和注射座前移,使噴嘴貼緊模具的澆口道,接著向注射缸通人壓力油,使螺桿向前推進(jìn),從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內(nèi),經(jīng)過一定時(shí)間和壓力保持(又稱保壓)、冷卻,使其固化成型,便可開模取出制品,從而得到所需的成品。</p><p> 本課題的主要內(nèi)容是利用PLC完成注塑機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),對(duì)注塑機(jī)的時(shí)序動(dòng)作、注射壓力以及料筒溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制,包括從進(jìn)料到成品的形成的整個(gè)過程。涉
38、及注塑機(jī)的時(shí)序控制流程的分析,注塑機(jī)料筒的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),具體硬件配置的確定,觸摸屏畫面及程序的編制和整機(jī)硬件原理圖、電氣接線圖、PLC程序的編制等。</p><p> 2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的分析</p><p> 2.1 注塑機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)</p><p><b> 注塑機(jī)示意圖如下:</b></p><p>
39、 圖2-1 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p> 它主要由注射部分、合模部分、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。</p><p><b> 2.1.1注射部分</b></p><p> 它的主要作用是使塑料塑化成熔融狀態(tài),并以足夠的壓力和速度將一定的熔料注到模腔內(nèi)。因此注射裝置應(yīng)具有塑化良好,計(jì)量準(zhǔn)確的性能,并且在注射時(shí)對(duì)熔料能提供壓力和速
40、度。注射裝置一般由塑化部件(溶膠筒、螺缸、噴嘴等)、料斗、計(jì)量裝置、螺桿傳動(dòng)裝載及注射油缸和射移油缸等組成。</p><p><b> 2.1.2合模部分</b></p><p> 它是保證成型模具可靠地閉合和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動(dòng)作,并頂出制品,即成型制品的工作部件。因?yàn)樵谧⑸鋾r(shí),進(jìn)入??刂械娜哿线€具有一定的壓力,這就要求模合裝置給予模具以足夠的合緊力,以防止在熔料的壓
41、力下模具被打開,從而導(dǎo)致制品溢邊或使制品精度下降。合模裝置主要由模板、拉桿(哥林柱)、合模機(jī)構(gòu)(如機(jī)鉸)、制品頂出裝置和安全門、調(diào)模裝置組成。</p><p><b> 2.1.3液壓系統(tǒng)</b></p><p> 注射成型機(jī)是由塑料熔融、模子閉合、注射入模、壓力保持、制品固化、閉模取出主品等工序所組成的連續(xù)生產(chǎn)過程,液壓和電氣則是為了保證注射成型機(jī)按工藝過程預(yù)定
42、的要求(壓力、速度、溫度、時(shí)間及位置)和動(dòng)作程序,準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行工作而設(shè)置的動(dòng)力和控制系統(tǒng)、液壓部分重要有動(dòng)力油泵、比例壓力閥(控制壓力變化)、比例流量閥(控制速度變化)、方向閥、管路、油箱等。</p><p><b> 2.1.4控制系統(tǒng)</b></p><p> 控制系統(tǒng)控制注塑周期的順序(順序控制)及維持過程溫度、時(shí)間、壓力及速度于設(shè)定值(過程控制)。電氣部
43、分主要由動(dòng)力、動(dòng)作程序和加熱等控制所組成。</p><p> 2.2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)原理</p><p> 本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主要由液壓馬達(dá)、液壓閥、電磁繼電器、溫度傳感器、接近開關(guān)、光柵開關(guān)、三相異步電機(jī)、各種開關(guān)、監(jiān)控顯示裝置(觸摸屏)和PLC控制器及其特許功能模塊等組成。</p><p> 注塑機(jī)開始工作時(shí),監(jiān)控裝置(觸摸屏)首先根據(jù)本次生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行各種初始
44、化(溫度設(shè)定、計(jì)件值清零、保壓時(shí)間設(shè)定等),然后PLC控制器按一定時(shí)序發(fā)出控制信號(hào)控制液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁閥和交流調(diào)功器的啟動(dòng),交流調(diào)功器以全功率輸出給加熱負(fù)載,并讓溫度迅速穩(wěn)定在設(shè)定值,此后液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將開始生產(chǎn)的動(dòng)作步序。注塑機(jī)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖2-2所示。</p><p> 圖2-2注塑機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖</p><p> 2.3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求</p>
45、<p> 注塑機(jī)一般分為手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作模式。手動(dòng)模式時(shí)按下相應(yīng)的功能按鈕時(shí),能完成相應(yīng)的操作,此模式一般為調(diào)試模具及維修時(shí)使用;自動(dòng)模式時(shí),只需按下啟動(dòng)按鈕,注塑機(jī)就能按照調(diào)定的速度和壓力將相應(yīng)的動(dòng)作進(jìn)行到底,此模式一般多用在生產(chǎn)階段,工作流程如下:起始位置→合模→整進(jìn)→注射→保壓延時(shí)→預(yù)塑→整退→啟?!敵觥鹗嘉恢?。</p><p> 2.3.1模具的開啟與閉合 合模時(shí):電磁鐵得
46、電后,合模油缸油路接通,在油壓的推動(dòng)下模具閉合。 開模時(shí):電磁鐵失電后,開模油缸油路接通,在油壓的推動(dòng)下模具打開。 </p><p> 2.3.2注射座的整進(jìn)與整退 </p><p> 注射座整進(jìn)時(shí):電磁鐵得電后,注射座在油壓的推動(dòng)下前進(jìn)到位,注射座射進(jìn)完成接近開關(guān)工作 注射座整退時(shí):電磁鐵失電后,注射座退回到原始位置,注射座射退完成接近開關(guān)工作</p>
47、<p> 2.3.3注料桿的射進(jìn) 注塑電磁鐵得電后,注料桿在油壓的推動(dòng)下,把料筒內(nèi)的融好的原料快速壓入模具,擠壓完成后并保持一段時(shí)間(保壓),使模具內(nèi)的塑料不會(huì)回流。 </p><p> 2.3.4預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作</p><p> 預(yù)塑電磁閥得電,預(yù)塑液壓馬達(dá)開始工作,帶動(dòng)注塑螺杠旋轉(zhuǎn),使原料不斷的向前輸送,螺杠則在壓力的作用下后退并計(jì)量,當(dāng)后退到一定位置時(shí),
48、限位開關(guān)動(dòng)作,預(yù)塑完成。</p><p> 2.3.5頂杠的頂出與復(fù)位</p><p> 頂出電磁閥得電后,頂杠在油壓的推動(dòng)下將模具內(nèi)的產(chǎn)品頂出。</p><p><b> 2.3.6保模時(shí)間</b></p><p> 高溫原材料擠入模具后,需要在模具中冷卻一段時(shí)間,讓其基本成型后才能打開模具,這一段時(shí)間為保模時(shí)
49、間。由于產(chǎn)品的大小和原材料的性質(zhì)的不同,不同產(chǎn)品的保模時(shí)間有所不同,這就要求保模時(shí)間長(zhǎng)短可以調(diào)整。</p><p> 2.3.7注塑料筒溫度</p><p> 注塑機(jī)的料筒溫度是注塑機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。原料進(jìn)入到料筒后,在加熱器與注塑杠剪切能共同作用下塑化,如果溫度控制不好,將導(dǎo)致原料塑化不良。注塑機(jī)在生產(chǎn)的過程中要求料筒的溫度隨著產(chǎn)品和原材料的不同,可以對(duì)溫度作出調(diào)整(一般不超過400
50、℃)。</p><p> 3 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p> 3.1 PLC選型的方法</p><p> 隨著PLC的推廣普及,PLC產(chǎn)品的種類越來(lái)越多,而且功能也日趨完善。PLC的品種繁多,其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不相同,適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此,合理選擇PLC,對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。&
51、lt;/p><p> 3.1.1機(jī)型選擇的原則</p><p> 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下,保證系統(tǒng)工作可靠、</p><p> 維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述:</p><p><b> (1)結(jié)構(gòu)合理</b></p><p> 對(duì)于工藝過程
52、比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)合,選用整體式結(jié)</p><p> 構(gòu)的PLC;否則,選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。</p><p> ?。?)功能強(qiáng)、弱適當(dāng)</p><p> 對(duì)于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目,若控制速度要求不高,一般選用抵擋的PLC。</p><p> 對(duì)于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目,可選用含有A/D轉(zhuǎn)換的
53、模擬量輸入模塊和含有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊,以及具有加減乘除運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔機(jī)的PLC。</p><p> 對(duì)于控制比較復(fù)雜、控制要求比較高的工程項(xiàng)目,如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等,可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜程度的程度,選用中檔機(jī)或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)和整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。</p><p> 當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對(duì)象分布在不同
54、地域時(shí),應(yīng)根據(jù)各個(gè)部分的具體要求來(lái)選擇PLC,以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。</p><p><b> (3)機(jī)型統(tǒng)一</b></p><p> PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上,并封裝在一個(gè)殼體內(nèi),省去了插接環(huán)節(jié),因此體積小、價(jià)格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限,只適合于控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。一般大
55、型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu),這樣功能易擴(kuò)展,比整體式靈活。</p><p><b> (4)是否在線編程</b></p><p> PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時(shí),只需用編程器</p><p> 重新修改程序,就能滿足新的控制要求,給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。</p><p> (5)PLC的環(huán)
56、境適應(yīng)性</p><p> 由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器,生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此,每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件,用戶在選用時(shí),特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí),對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。</p><p> 一般PLC及其外部電路(I/O模塊、輔助電源等)都能在下列環(huán)境條件下可靠工作:</p><p> 溫度
57、 工作溫度0~55℃</p><p> 儲(chǔ)存溫度 -40℃~+85℃</p><p> 溫度 相對(duì)濕度5%~95%(無(wú)凝結(jié)霜)</p><p> 振動(dòng)和沖擊 滿足國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)</p><p> 電源 交流220V,允許變化范圍為-15%~+15%,頻率為47~53Hz,<
58、/p><p> 瞬間停電保持10ms</p><p> 環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體</p><p> 對(duì)于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的PLC,要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。</p><p> 3.1.2PLC容量選擇</p><p> PLC容量包括兩個(gè)方面:一是I/O的點(diǎn)數(shù);二
59、是用戶存儲(chǔ)器的容量(字?jǐn)?shù))。</p><p> PLC容量的選擇除滿足控制要求外,還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑A?,以做備用。根?jù)經(jīng)驗(yàn),在選擇存儲(chǔ)容量時(shí),一般按實(shí)際需要的10%~25%考慮裕量。對(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng),存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量乘以8;對(duì)于有模擬量控制功能的PLC,所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常,一條邏輯指令占用存儲(chǔ)器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器兩個(gè)字。各種指令占存儲(chǔ)器的字
60、數(shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊(cè)。</p><p> I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點(diǎn)數(shù)較多的PLC價(jià)格較高,若備用的I/O的點(diǎn)的數(shù)量太多,將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù),并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充,通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%~15%考慮備用量。</p><p> 3.1.3I/O模塊的選擇</p><p> PLC是一種工業(yè)控制
61、系統(tǒng),他的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程他的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。他與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p> 通過I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù),并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)控制器又通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備,驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號(hào)電平各種各樣,各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是
62、各種各樣的,而PLC的CPU所處理信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平,所以I/O接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無(wú)誤,PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要,PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊,包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入及模擬量輸出模塊,可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)的I/O模塊用于同
63、傳感器和開關(guān)(如按鈕、限位開關(guān)等)及控制(開/關(guān))設(shè)備(如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號(hào)為24~240V(AC),直流I/O信號(hào)為0~10V(DC)。</p><p> I/O點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量,能方便的對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)一個(gè)控</p><p> 制對(duì)象,由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣,I/O所用的點(diǎn)數(shù)就可能有所不同,現(xiàn)具體分析如下
64、:</p><p> ?。?)開關(guān)量輸入模塊輸入電壓的選擇</p><p> 輸入模塊的輸入電壓一般為DC24V 和 AC220V。直流輸入電路的延遲時(shí)間較短,可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠,適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。</p><p> ?。?)開關(guān)量輸出模塊的選擇</p><p>
65、 繼電器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍廣,導(dǎo)通壓降小,承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng),但是動(dòng)作速度較慢,壽命有一定的限制。如果系統(tǒng)的輸出信號(hào)變化不是很頻繁,選用繼電器型。</p><p> 選擇時(shí)應(yīng)考慮負(fù)載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載狀態(tài)變化是否頻繁等,還應(yīng)注意同一輸出模塊對(duì)電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和白熾燈的驅(qū)動(dòng)能力的差異。輸出模塊的輸出電流額定值應(yīng)大于負(fù)載電流的最大值。</p>&
66、lt;p> 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際選用的是AC220V開關(guān)量輸入模塊和繼電器型輸出模塊。</p><p> 以此為依據(jù),本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用三菱公司的FX2N系列(見表3.1)可編程序控制器。FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器,完全符合此設(shè)計(jì)的要求。</p><p> 表3.1 FX2N 系列基本單元</p><p> 3.2 確定I
67、/O點(diǎn)及選擇PLC</p><p> 3.2.1可編程控制器控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)</p><p> 輸入設(shè)備——用以產(chǎn)生輸入控制信號(hào)(如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器等)。本系統(tǒng)中包括雙向選擇開關(guān)4個(gè),按鈕開關(guān)5個(gè),光柵開關(guān)2個(gè)和接近開關(guān)5個(gè)。</p><p> 輸出設(shè)備——由PLC的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件,如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等。該
68、系統(tǒng)中有中間繼電器5個(gè),接觸器2個(gè),電磁閥5個(gè),指示燈1個(gè)。</p><p> 本系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn)17點(diǎn),輸出點(diǎn)8點(diǎn),根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù),以及考慮到今后對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充使用,要保留一定的裕量,因此我們選用的PLC型號(hào)為三菱公司的FX2N系列,其選擇如下:</p><p> 基本單元:FX2N-48MR(輸入點(diǎn)24點(diǎn),輸出點(diǎn)24點(diǎn))</p><p> 功能模
69、塊:FX2N-4AD-TC模塊1個(gè)、FX2N-4DA模塊1個(gè)、FX2N-422-BD通信口1個(gè)</p><p> 在確定了控制對(duì)象的控制任務(wù)和選擇好PLC的機(jī)型后,即可安排輸入、輸出的配置,并對(duì)輸入、輸出進(jìn)行地址編號(hào)。分配I/O地址時(shí)要注意以下問題:</p><p> ?。?) 設(shè)備I/O地址盡可能連續(xù);</p><p> (2) 相鄰設(shè)備I/O地址盡可能連續(xù);
70、</p><p> (3) 輸入/輸出I/O地址分開;</p><p> ?。?) 每一框架I/O地址不要全部占滿,要留有一定的余量,便于系統(tǒng)擴(kuò)展和工藝流程的改,但不宜保留太多,否則會(huì)增加系統(tǒng)成本;</p><p> ?。?) 充分考慮控制柜與控制柜之間、框架與框架之間、模塊與模塊之間的信號(hào)聯(lián)系,合理地安排I/O地址,減少它們之間的內(nèi)部連線。</p>
71、<p> 3.2.2 PLC的I/O分配表</p><p> 表3.2 PLC的I/O分配表</p><p><b> 3.3 器件選型</b></p><p> 3.3.1交流調(diào)功器選型及接線方法</p><p><b> ?。?)調(diào)功器選型</b></p>&l
72、t;p> 調(diào)功器的選擇主要是根據(jù)負(fù)載的大小決定的,當(dāng)負(fù)載功率較小時(shí)可以選用單相方案,但當(dāng)負(fù)載的功率較大時(shí),選用單相將會(huì)給電網(wǎng)造成嚴(yán)重的不平衡,所以大功率的負(fù)載一般選用三相調(diào)功器。一般幾個(gè)千瓦以下的電加熱系統(tǒng)可以考慮使用單相電力調(diào)整器,大于的應(yīng)選用三相電力調(diào)功器。</p><p> 綜上所述,我們將在本課題中采用三相電力調(diào)整器。 </p><p> 在單相電加熱回路中,負(fù)載電流計(jì)
73、算如下: </p><p> I(負(fù)載電流)=P(負(fù)載的額定功率)/3U(電源電壓) </p><p> 考慮到功率余量, 讓負(fù)載電流乘以一定的系數(shù) .一般可選1.3-1.6倍之間.即: </p><p> I(電力調(diào)整期電流)=I(負(fù)載電流)*1.5 </p><p> 注塑機(jī)的加熱負(fù)載選用三相星形負(fù)載,額定
74、功率為10KW,選型如下: </p><p> I(實(shí)際電流)=10000W/3*220V=15.2A </p><p> I(電力調(diào)整器電流) =15.2*1.5=25A </p><p> 由上所述,本課題將選用斯通ST35P電力調(diào)整器。ST35P電力調(diào)整器是運(yùn)用數(shù)字電路觸發(fā)可控硅實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)功
75、。調(diào)壓采用移相控制方式,調(diào)功有定周期調(diào)功和變周期調(diào)功兩種方式。電力調(diào)整器帶有同步電路、自動(dòng)判別相位、缺相保護(hù)、上電緩起動(dòng)、緩關(guān)斷、散熱器超溫檢測(cè)、恒流輸出、電流限制、過流保護(hù)、串行工作狀態(tài)指示等功能。ST35P電力調(diào)整器的特點(diǎn):十位A/D,輸出線性化程度高,輸出起控點(diǎn)低。ST35P電力調(diào)整器可與帶0~5V、0~10V或4~20mA等的智能PID調(diào)節(jié)器或PLC配套使用,也可獨(dú)立使用手動(dòng)功能。ST35P電力調(diào)整器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)電爐的加熱控
76、制、冶金、化工、紡織機(jī)械等領(lǐng)域。</p><p><b> ?。?)調(diào)功器的接線</b></p><p> 斯通ST35P電力調(diào)整器的整機(jī)接線圖(見附錄A)。</p><p> 下面介紹斯通ST35P電力調(diào)整器常用的五種接線方式(見圖3-1):</p><p> ①最簡(jiǎn)自動(dòng)控制接線圖</p><
77、p> 說明:1.自動(dòng)控制時(shí),若不帶限幅功能R1、R2必須短路。 </p><p> 2.0~5V、0~10V及4~20mA均接C1、C2;但只能接其中一種。</p><p><b> 圖3-1a:</b></p><p> ?、趲薹δ艿淖詣?dòng)控制接線圖</p><p> 說明:1.恒流工作時(shí),圖中限幅
78、功能可限制輸出的電流,詳細(xì)使用方法參考恒流調(diào)試過程。</p><p> 2.普通工作模式時(shí),圖中限幅電位器能限制輸出的電壓。</p><p><b> 圖3-1b:</b></p><p> ?、凼謩?dòng)及自動(dòng)組合接線圖</p><p> 說明:用手動(dòng)電位器控制時(shí),僅需要把圖中單刀 雙擲開關(guān)撥向手動(dòng)電位器中心抽頭即可
79、,此時(shí)電力調(diào)整器的輸出只受手動(dòng)電位器控制,而與控制信號(hào)無(wú)關(guān)。</p><p><b> 圖3-1c:</b></p><p> ?、苁謩?dòng)與帶限幅功能的自動(dòng)控制接線圖</p><p> 說明:該圖是圖2、3組合接線方式。</p><p><b> 圖3-1d:</b></p>&l
80、t;p><b> ?、菹蘖鞴δ芙泳€圖</b></p><p> 說明:1.恒流工作模式下不需要該電位器。</p><p> 2.普通限流時(shí),若負(fù)載調(diào)節(jié)需要更平滑須使用多圈電位器。</p><p><b> 圖3-1e:</b></p><p> ?。?)調(diào)功器的使用說明</p>
81、;<p> ① 圖中的控制信號(hào)請(qǐng)注意正、負(fù)極性,若接反可能會(huì)導(dǎo)致小信號(hào)時(shí)滿輸出。</p><p> ?、?圖中電源為380V 50Hz交流,可接三相中任意兩相。</p><p> ?、?CN1-8外接開關(guān)作為起停開關(guān)。開路時(shí)為運(yùn)行,短路時(shí)為待機(jī)狀態(tài)(無(wú)輸出)。強(qiáng)烈建議感性負(fù)載調(diào)壓過程的起動(dòng)和停止應(yīng)先將起停開關(guān)置于待機(jī)位置,當(dāng)電源供電接通后起停開關(guān)置于運(yùn)行位置。結(jié)束時(shí),應(yīng)先將
82、起停開關(guān)置于待機(jī)位置,使調(diào)壓器緩關(guān)斷后再斷電。</p><p> 3.3.2溫度傳感器的選型 </p><p> 溫度是一個(gè)基本的物理量,自然界中的一切過程無(wú)不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā),應(yīng)用最廣的一類傳感器。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下,相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。熱電偶屬于接觸式溫度測(cè)量?jī)x表是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度檢測(cè)儀表之一。其特點(diǎn)為測(cè)
83、量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸,不受中間介質(zhì)的影響,測(cè)量范圍廣,構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護(hù)套管,用起來(lái)非常方便。熱電偶是一種感溫元件, 它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)信號(hào), 通過與電氣測(cè)量?jī)x表的配合, 就能測(cè)量出被測(cè)的溫度。熱電偶測(cè)溫的基本原理是熱電效應(yīng)。 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。熱電偶的分度號(hào)有主要有S、R、B、N、K
84、、E、J、T等幾種。其中S、R、B屬于貴金屬熱電偶,N、K、E、J、T屬于廉價(jià)金屬熱電偶。 </p><p> S分度號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng),宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用,長(zhǎng)期使用溫度1400℃,短期1600℃。在所有熱電偶中,S分度號(hào)的精確度等級(jí)最高,通常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶;</p><p> R分度號(hào)與S分度號(hào)相比除熱電動(dòng)勢(shì)大15%左右,其它性能幾乎完全相同;
85、; B分度號(hào)在室溫下熱電動(dòng)勢(shì)極小,故在測(cè)量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線。它的長(zhǎng)期使用溫度為1600℃,短期1800℃??稍谘趸曰蛑行詺夥罩惺褂茫部稍谡婵諚l件下短期使用。 N分度號(hào)的特點(diǎn)是1300℃下高溫抗氧化能力強(qiáng),熱電動(dòng)勢(shì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)的復(fù)現(xiàn)性好,耐核輻照及耐低溫性能也好,可以部分代替S分度號(hào)熱電偶; K分度號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng),宜在氧化性
86、、惰性氣氛中連續(xù)使用,長(zhǎng)期使用溫度1000℃,短期1200℃。在所有熱電偶中使用最廣泛; E分度號(hào)的特點(diǎn)是在常用熱電偶中,其熱電動(dòng)勢(shì)最大,即靈敏度最高。宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用,使用溫度0-800℃; J分度號(hào)的特點(diǎn)是既可用于氧化性氣氛(使用溫度上限750℃),也可用于還原性氣氛(使用溫度上限950℃),并且耐H2及CO氣體腐蝕,多用于煉油及化工;
87、60; T分度號(hào)的特點(diǎn)是在所有廉價(jià)金屬熱電偶中精確度等級(jí)最高,通常用來(lái)測(cè)量300℃以下的溫度。</p><p> 由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時(shí)),而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱 電偶材料,降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷 端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室
88、的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。 在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。冷端溫度補(bǔ)償器的型號(hào)應(yīng)與熱電偶的型號(hào)相符,并在規(guī)定溫度范圍內(nèi)使用; 冷端溫度補(bǔ)償器與熱電偶連接時(shí)極性不能接錯(cuò); 根據(jù)補(bǔ)償器的平衡點(diǎn)溫度調(diào)整儀表起始點(diǎn),使指針批示在
89、平衡點(diǎn)溫度; 具有自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的顯示儀表不安裝補(bǔ)償器;補(bǔ)償器必須定期檢查和檢定。</p><p> 根據(jù)說明,本課題將采用安徽天康生產(chǎn)的K型熱電偶傳感器RNG-430,測(cè)溫范圍0-800℃,適合高溫高壓場(chǎng)所的溫度測(cè)量與控制。</p><p> 3.3.3液壓閥控制閥的選型</p><p> 液壓控制閥(簡(jiǎn)稱液壓閥)是液壓系統(tǒng)中的控制元件,用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中流體
90、的壓力、流量及流動(dòng)方向,從而使之滿足各類執(zhí)行元件不同動(dòng)作的要求。液壓控制閥按其作用可分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類,相應(yīng)地可由這些閥組成三種基本回路:方向控制回路、壓力控制回路和調(diào)速回路。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。按控制方式的不同,液壓閥又可分為普通液壓控制閥、伺服控制閥、比例控制閥。根據(jù)安裝
91、形式不同,液壓閥還可分為管式、板式和插裝式等若干種。 </p><p> 本課題中用到的液壓控制閥包括能完成模具開/合、注射臺(tái)進(jìn)/退、頂杠頂出/復(fù)位電磁換向閥3個(gè),注射杠注射的直通單向閥1個(gè),油路壓力控制的溢流閥1個(gè)。經(jīng)過比較,決定對(duì)液壓控制閥的選擇如下: 24EO-B6H-T型二位四通換向閥3個(gè), A-Ha10L型單向閥1個(gè),YF-L8H1-S型溢流閥。</p><p> 3.3
92、.4液壓馬達(dá)的選型</p><p> 液壓馬達(dá)是指輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的,將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來(lái)看,液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的液壓元件,向任何一種液壓泵輸入工作液體,都可使其變成液壓馬達(dá)工況;反之,當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),也可變?yōu)橐簤罕霉r。因?yàn)樗鼈兙哂型瑯拥幕窘Y(jié)構(gòu)要素--密閉而又可以周期變化的容積和相應(yīng)的配油機(jī)構(gòu)?! ∫簤厚R達(dá)按其結(jié)構(gòu)類型來(lái)分可以分為齒輪式
93、、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達(dá),額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式 和軸向柱塞式等。它們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,便于啟動(dòng)和制動(dòng),調(diào)節(jié)(調(diào)速及換向)靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的基本型式是徑向柱塞式,此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中
94、也有低速的結(jié)構(gòu)型式,低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低(有時(shí)可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)),因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接,不需要減速裝置,使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)</p><p> 本課題中用到一個(gè)完成注射杠預(yù)塑動(dòng)作的液壓馬達(dá),經(jīng)過比較,決定選用XHM2-150型液壓馬達(dá)。</p><p> 3.3.5液壓泵電機(jī)選型</p><p> 油
95、泵電機(jī)是注塑機(jī)的動(dòng)力的來(lái)源,主要從選用的電動(dòng)機(jī)的功率、工作電壓、種類、型式及其保護(hù)電器考慮。 </p><p> 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的需要,這里選用Y160L-4,額定功率為15KW,額定電壓為380V,電流為30A,額定轉(zhuǎn)速為1480rpm。電機(jī)采用星三角起動(dòng)方式,降低啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,使電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)。油泵電機(jī)啟動(dòng)電路如圖3-2所示。</p><p> 圖3-2 油泵電機(jī)啟動(dòng)電路&l
96、t;/p><p><b> 3.3.6熱繼電器</b></p><p> 熱繼電器的種類很多,應(yīng)用最廣泛的是基于雙金屬片的熱繼電器,其主要由熱元件、雙金屬片、觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的感應(yīng)元件,它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機(jī)械輾壓而成。</p><p> 熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電器,在電路中作電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。電動(dòng)
97、機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中,常遇到過載情況,過載時(shí)間長(zhǎng)時(shí),繞組溫升超過了允許值是將會(huì)加劇繞組絕緣老化,縮短電機(jī)的使用年限,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺姍C(jī)繞組燒壞。因此,凡電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí),都需要對(duì)其過載提供保護(hù)裝置。</p><p> 選用熱繼電器主要應(yīng)考慮的因素有:額定電流或熱元件的整定電流要求均應(yīng)大于被保護(hù)電路或設(shè)備的正常工作電流。作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)時(shí),要考慮其型號(hào)、規(guī)格和特性、正常啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)電流、負(fù)載的性質(zhì)等。在接線時(shí)對(duì)星
98、型聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī),應(yīng)選擇帶斷相保護(hù)的熱繼電器。所選用的熱繼電器的整定電流通常與電動(dòng)機(jī)的額定電流相等。在此系統(tǒng)中選用JR16-20型的熱繼電器。</p><p><b> 3.3.7觸摸屏</b></p><p> 觸摸屏作為一種新的電腦輸入設(shè)備,是目前最簡(jiǎn)單的、方便、自然的一種人機(jī)交互方式,它可以用來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況、發(fā)出相關(guān)命令、顯示設(shè)定比例、實(shí)際流量等,這里考
99、慮到與三菱系列PLC的通信,應(yīng)選用三菱F940GOT觸摸屏,它是用RS-422連接器與PLC進(jìn)行通信,完成數(shù)據(jù)的傳送。</p><p> 3.3.8中間繼電器</p><p> 選擇中間繼電器時(shí),首先要注意的線圈電流的種類(是交流還是直流),其線圈的電壓或電流應(yīng)滿足電路的要求。另外,觸頭的數(shù)量與容量(額定電壓電流)應(yīng)滿足控制電路的要求,本系統(tǒng)選用JZ15D-44,額定工作電壓為AC38
100、0V。</p><p><b> 3.3.9行程開關(guān)</b></p><p> 行程開關(guān)是實(shí)現(xiàn)行程控制的小電流(5A以下)的主令電器,它是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使觸頭動(dòng)作,即將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),通過控制其他電器來(lái)控制運(yùn)動(dòng)部件的行程大、運(yùn)動(dòng)方向或限位保護(hù)。</p><p> 選擇行程開關(guān)是應(yīng)考慮幾點(diǎn):第一,根據(jù)使用場(chǎng)合和控制對(duì)象來(lái)確定行
101、程開關(guān)的種類;第二,根據(jù)使用的環(huán)境條件,選擇開啟式或保護(hù)式等防護(hù)形式;第三,根據(jù)控制電路的電壓和電流選擇系列;第四,根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特征,選擇行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式。</p><p><b> 3.3.9接觸器</b></p><p> 接觸器是指工業(yè)電網(wǎng)中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng),使觸頭閉合,以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)(鐵心,靜鐵心,電磁線圈)觸頭系統(tǒng)
102、(常開觸頭和常閉觸頭)和滅弧裝置組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后,會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng),使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵,并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作:常閉觸頭斷開;常開觸頭閉合,兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí),電磁吸力消失,銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放,使觸頭復(fù)原:常閉觸頭閉合;常開觸頭斷開。在工業(yè)電氣中,接觸器的型號(hào)很多,電流在5A-1000A的不等,其用處相當(dāng)廣泛。因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制(某些型別可達(dá)800安培)電路的
103、裝置,所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象,也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載,并作為遠(yuǎn)距離控制裝置。</p><p> 本課題中對(duì)油泵電機(jī)的啟??刂朴玫?個(gè)接觸器,三菱 MITSUBI 接觸器 MSO-N10KP 1.6A AC220,電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器接觸器與熱過載繼電器組合成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器,主要用于交流頻率50Hz和60Hz,額定電壓至1000V,額定電流至800A的電力系統(tǒng)中接通和分?jǐn)嚯?/p>
104、路,并可以提供三相交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)和斷相保護(hù)。</p><p> 3.4 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的接線圖</p><p> 3.4.1注塑機(jī)控制系統(tǒng)的整體接線示意圖</p><p> 圖3-3注塑機(jī)控制系統(tǒng)的整體接線示意圖</p><p> 3.4.2PLC的I/O系統(tǒng)配置圖</p><p> 圖3-4 PLC
105、的I/O系統(tǒng)配置圖</p><p> 4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p> 4.1 系統(tǒng)工藝流程圖</p><p> 注塑機(jī)的工作過程為:按下電源開關(guān)液壓油泵啟動(dòng),系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài),此時(shí)可選擇手動(dòng)或自動(dòng)操作模式。</p><p> 當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕,當(dāng)確認(rèn)合模安全時(shí)合模電磁閥動(dòng)作,合模/開模油缸在油壓力的作用下驅(qū)動(dòng)
106、導(dǎo)杠動(dòng)作,使動(dòng)模板向上面與定模板快速地閉合。合模完畢后,合模到接近開關(guān)動(dòng)作,整進(jìn)/整退氣缸在油壓力的作用下驅(qū)動(dòng)拉桿動(dòng)作,使射臺(tái)向前移動(dòng)。射臺(tái)整進(jìn)到后,接近開關(guān)動(dòng)作,射膠電磁閥得電,螺杠在液壓力的推動(dòng)下完成射膠并保壓一段時(shí)間。當(dāng)射膠時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí),射膠電磁閥斷電自復(fù)位,預(yù)塑電磁閥得電,預(yù)塑液壓馬達(dá)完成預(yù)塑的同時(shí),螺杠退回原來(lái)的位置。預(yù)塑完后接近開關(guān)工作,整進(jìn)電磁閥斷電自復(fù)位,射臺(tái)在液壓的作用下退回。射臺(tái)退回后,射臺(tái)退到位接近開關(guān)動(dòng)作,合
107、模電磁閥斷電自復(fù)位,完成啟模動(dòng)作。啟模完后,頂出油缸動(dòng)作將制品頂出,落下的制品使計(jì)件光柵動(dòng)作,產(chǎn)品計(jì)數(shù),便完成一個(gè)生產(chǎn)周期。</p><p> 圖4-1 注塑機(jī)控制系統(tǒng)工藝流程圖</p><p> 當(dāng)選擇手動(dòng)操作時(shí),分別打開各個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān),即可使各個(gè)電磁閥得電工作或斷電自復(fù)位,使油缸在液壓力的作用下驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿分別進(jìn)行合模/開模、整進(jìn)/整退,射膠,預(yù)塑,頂出等動(dòng)作,完成調(diào)機(jī)工作。</p
108、><p> 4.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)</p><p> 4.2.1注塑機(jī)的溫度控制</p><p> 生產(chǎn)的過程中,螺杠筒溫度控制是十分重要的。如果溫度過高,螺杠筒中的塑料會(huì)發(fā)生分解而變質(zhì);如果溫度過低會(huì)使塑料塑化不良,流動(dòng)性變差,制品成型不好。注塑機(jī)中通常采用PID控制的方法,一般能達(dá)到±1℃的精度要求。溫度傳感器將螺杠內(nèi)的動(dòng)態(tài)的溫度轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)
109、(或電流信號(hào)),標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換送入PLC中與溫度的設(shè)定值進(jìn)行比較,根據(jù)比較的結(jié)果在PLC內(nèi)進(jìn)行PID調(diào)節(jié),PID調(diào)節(jié)的輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后直接作為交流調(diào)功器的輸入控制信號(hào),及時(shí)的調(diào)整負(fù)載的輸入功率,使實(shí)際溫度與設(shè)定相同。</p><p> 其溫度過程控制原理框圖如圖4-2所示。</p><p> 圖4-2溫度過程控制原理框圖</p><p> 注塑機(jī)
110、的溫度控制一般要求都在400℃以內(nèi),而FX2N-4AD-TC的攝氏溫度的測(cè)量范圍為-100℃~+1200℃,其相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量范圍為-1000~+12000,它的測(cè)溫精度為0.1℃。從熱電偶傳來(lái)的溫度信號(hào)在0℃~+400℃的范圍內(nèi),所以經(jīng)FX2N-4AD-TC輸入到PLC中的數(shù)字量的范圍應(yīng)為0~+4000。從觸摸屏設(shè)定到PLC的實(shí)際溫度值應(yīng)該轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量才能使系統(tǒng)正常的工作,具體的轉(zhuǎn)換方法是:</p><p>
111、; PLC內(nèi)的數(shù)字量=溫度實(shí)際設(shè)定值*10</p><p> 而將PLC中的數(shù)字量換算為實(shí)際溫度在觸摸屏上加以顯示也必須經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)化,具體的轉(zhuǎn)換方法是: </p><p> 實(shí)際溫度值=PLC內(nèi)的數(shù)字量/10</p><p> FX2N-4DA采用DC+4~+20mA電流輸出是對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為0~+1000,所PLC的PID運(yùn)算時(shí)采用上限為1000,下限為0
112、,使PID的運(yùn)算結(jié)果能真實(shí)的反映到對(duì)交流調(diào)功器的輸入功率的調(diào)整上。</p><p> 4.2.2注塑機(jī)的步序控制</p><p> 注塑機(jī)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式。手動(dòng)模式下,按下相應(yīng)的功能按鈕時(shí),便能完成相應(yīng)的操作;自動(dòng)模式下,只需按下啟動(dòng)按鈕,注塑機(jī)就能按照調(diào)定的動(dòng)作進(jìn)行到底,工作流程如下:起始位置→合?!M(jìn)→注射→保壓延時(shí)→預(yù)塑→整退→啟模→頂出→起始位置。</p>
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