应用PLC改造注塑机的控制系统

区展文

广东省江门市蓬江区第一职业高级中学

应用PLC改造注塑机的控制系统

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本文论述的是用PLC以及常用低压电器组成的自动控制系统，改造旧式注塑机的注塑生产工件的整个过程，达到在节能、环保的环境下，让注塑机行业向着低能耗、操作方便、运行平稳、安全可靠和便于维修的方向发展，使系统达到生产工艺要求的性能指标；并将其应用于课堂，丰富课堂教学，达到提高学生动手动脑能力的效果。本文仅供大家参考。

注塑机；PLC；触摸屏

注塑机是用模具制造各种塑料制品的设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型的工艺关系密切。近年来随着可编程控制器（简称PLC）的发展，以及其可靠性高、性能好的特点，在注塑机的控制系统中得到了恰当的应用。早期的注塑机因为当时的条件或成本限制多数采用继电器电路控制，所以存在故障率高、维修量大、设备工作效率低等问题。有的老式或废弃的注塑机由于长时间搁置不用，进而造成了严重的资源浪费。而利用PLC对早期的注塑机进行改造就可以大大的提高系统的控制精度，提高可靠性，并且维修方便。

本文通过分析注塑机结构，找出注塑机中易出现故障和能耗较高的部分。设计出一个由PLC控制的注塑机控制系统，达到能耗低、噪音低、运行安全、可靠和便于维修的目标；并将其应用于课堂，丰富课堂教学，提高学生对PLC的实际应用能力,有助于与今后的就业相接轨。

一、注塑机的机械结构

注塑机在塑料加工行业是应用最广泛的设备之一，按合模部件与注塑部件配置的型式可分为卧式、立式、角式和多模转盘式四种。注塑机的结构主要由注射、合模部分；电气控制、液压油路、加热及冷却、润滑、安全监测系统等部分组成。

二、注塑机控制系统的分析

1、注塑机工作原理

注塑机的工作原理类似于医生打针用的注射器，借助螺杆的推力，将塑化好的塑料液体注入模腔内，经固化和定型，最后取塑料成品的工作过程。“注射成型是一个循环的工作过程，每一工作周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环”[1]。

2、注塑机控制系统缺陷分析

（1）注塑机控制电路中多数采用电子元件、行程开关及时间继电器等，这些元件在长时间的工作后，再加上周围环境的影响，就会产生磨损，机器出现故障的频率大增，并且电气控制线路比较复杂，维修起来很不方便，这个使得注塑机的工作效率大幅度下降。

（2）在注塑机中工作过程中，每个动作的连接都运用行程开关来接通和断开，这些行程开关在长期的往复动作过程中，会造成磨损，机械灵敏度随之下降，导致在生产中动作反应迟钝，容易生产出次品。而且一旦磨损严重，就会产生机械故障，维修起来相当麻烦。

三、注塑机控制系统的改造及元件选型

1、注塑机控制系统的控制要求

根据对注塑机控制系统缺陷的分析，为了保证注塑机控制系统能长期稳定、高效工作，所采用PLC、触摸屏对原控制系统进行改造。

注塑机一般分为手动、自动两种工作模式。手动模式时按下相应的功能按钮时，能完成相应的操作，此模式一般为调试工作系统及维修时使用；自动模式时，只需按下启动按钮，注塑机就能按照预定的速度和压力执行相应的工作流程，此模式一般多用在生产阶段，工作流程如下：起始位置→闭模→整进→注射→保压延时→预塑→整退→开模→顶出→起始位置。

2、设备的选用

（1）PLC的选用

由于继电器和电子元件控制的注塑机电路，存在接线、维修麻烦等缺陷。所以，各种生产机械的自动控制过程中广泛应用PLC技术，PLC技术成为当前工业控制行业中应用场合最多的装置之一。PLC之所以发展飞速，除了工业控制设备飞速发展的客观需求外，主要是因为它解决了工业控制行业中最为关注的可靠性、经济性、安全性等问题。另外,PLC编程方法简单易懂，采用的编程语言是基于继电器控制的梯形图，集形象性、直观性于一体，易于学生接受。根据具体工业控制的要求选择合适的PLC，只需要在PLC和外围设备之间按要求做少量的接线和编制相应的控制程序，就可将PLC应用于工业控制的生产实践中。

本系统设计中选用的是三菱公司的FX2N系列PLC，FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，完全符合此设计的要求。因考虑到实际的输入、输出点数，以及今后对系统的维护和扩充使用，选用FX2N系列中的FX2N-48MR的PLC。

（2）光电传感器的选用

本系统采用光电传感器来代替行程开关。因为光电传感器精度高、反应快、结构简单，而且本系统中检测的多为金属物体，这些特点都适合于本系统。

（3）触摸屏的选用

本系统选用三菱GTO1000系列触摸屏，其简单易于操作，便于与PLC互动。通过相对应的软件将设计好的触摸屏界面和PLC程序，分别传入触摸屏和PLC中。接下来，只需改变触摸屏、PLC、计算机的三方通信，就可以实现触摸屏的控制功能。触摸屏技术与PLC技术相结合应用，也在很大程度上丰富了我的课堂教学，让学生对所学的知识有一个系统的认识，并尝试去应用，灵活地将PLC应用于生产实践，得到了较好的教学效果。

四、注塑机控制系统的软件设计过程

在工作控制领域中，顺序控制系统的应用很广泛，尤其在机械行业，最常用顺序控制来实现加工的自动循环。具体过程如下：

1、根据注塑机控制系统的控制要求，确定注塑机控制系统的输入/输出分配表。

2、根据注塑机系统的工作过程，画出系统流程图。

3、根据流程图，设计注塑机系统程序设计及调试运行包括：电源接通及运行准备程序、自动/手动运行模式选择、油泵启动程序、合模部分程序、注射部分程序、预塑部分程序、顶出部分程序等。

运行效果：

通过调试运行，本系统基本实现了预期的注塑机改造控制功能，达到低能耗、低噪音、操作方便、运行平稳、安全可靠和便于维修的效果。让学生将PLC技术与生产实际应用相结合，提高了学生对PLC的应用能力。今后将继续努力，进一步完善该系统的功能。

[1]范有发.冲压与塑料成型设备[M].机械工业出版社.2001年.

[2]洪忠渝.可编程控制器原理及应用[M].青岛海洋大学出版社.1988年.

[3]王兆义.可编程控制器教程[M].机械工业出版社.2001年.