注塑机的PLC控制

注塑机的PLC控制

                                           湖南同德职业技术学院    唐文耀

1、研究对象

根据注塑工艺的需要，对注塑机有以下几方面的控制要求。

1)   总压得恒压控制  注塑机的各种机械动作由液压电动机提供动力，由于注塑机在各种工作状态所需要的动力不同，如静止准备状态只需泵提供一定的静压力，而工作状态随着液压阀的打开需要提供更大的动压力，这就需要我们对泵电动机提供变速控制。所以采用变频器与PLC对泵电动机进行转速控制。

2)   各种开关量控制输入开关有安全门，锁模到位、开模到位、高压锁模、射台前停、射台后停、顶针前停、顶针退停等位置开关量的输入。

       输出开关量有控制锁模、开模、射台向前、射台向后、射胶、抽胶、顶针向前以及三段溶胶加热等开关信号的输出。

3)   模拟量的控制要求

        输入的模拟量：

                   ①压力信号的输入由压力传感器将液压转换成电流信号输给变频器与PLC作为PLD控制的当前值。

                   ②三段溶胶的加热温度由温度传感器经FX2N-4ADTC特殊功能模块转换成数字信号传递给PLC。

                   ③抽胶、溶胶量由位置传感器的长度信号转换成电信号有FX2N-4AD送给PLC。

       输出的模拟量：

                   ①PID运算的输出数据，对总液压进行PID控制后得到一个PID运算数据，此数据由变频器自动产生并控制电动机的转速。

                   ②压力与流量的模拟量输出，系统可以通过人机界面任意设置药理与速度并将此数据通过D/A转换后年改制比例阀和比例流量阀，所以我们要用到FX2N-4AD功能模块。

2、变频器及其PID设定

1)  根据系统要求采用三菱S500变频器，其硬件连接如图1-1所示。图中STF为电动机的启动信号，由PLC的Y0控制。RM、SD、RL一同连接到PLC的COM0作为公共端。10、2、5端连接阻值为50KΏ的设定电位器，系统的总压由此电位器设定。压力传感器将液压信号转换为电流信号由4、5端反馈费变频器作为PID控制现场数据，电流表可监视系统压力值。FX2N-4AD将压力信号传给PLC，使操作者随时可用人机界面监控。RUN端经设置变为过载信号的输出端，由送给PLC。

图1-1 注塑机控制中的变频器与FX2N-4AD模块连线方式

(2)变频器的参数设定如表1-1所示.

各种PID参数由表中相应的数值确定，P56为电动机的额定电流，当实际值超过此电流值时，由变频器RUN给出一个过载信号。

表1-1 变频器的参数设定

PID运算有两种解决方案：其一：将现场数据采集到PLC由PLC进行PID运算并将结果送到变频器；其二，大多数变频器本身都带PID运算功能，所以本例中直接采用S500的PID运算功能，这样即简洁又方便。

(3)   PLC的I/O分配

PLC的I/O分配如图1-2所示

图1-2 注塑机控制中的PLCI/O分配图

输入接口:X0--- X7为现场开关信号的输入接口，X10是变频器过载信号输入接口。当变频器发生过载现象时，由RUM端口给一个信号经X10到PLC，PLC检测到该信号后产生相应的控制动作。

输出接口：Y20--- Y27分别控制相应的电磁液压阀。Y0连接到变频器的STF端，控制液压电动机的启动。Y4--- Y6控制前、中、后段的加热电阻丝以控制溶胶温度。另外，PLC的端口RS-422与触摸屏的422端口连接。

(4)  人机转换界面

 我们要对机器进行手动与自动的操作，并能读到机器运行的当前数据，且能对运行参数设定与修改，所以系统中应用了F940GOT触摸屏。

1) 主控界面;如图1-3所示

图1-3  主控界面

2）手动控制界面：内含几个触摸键和字串指示器，如图1-4所示

图1-4  手动控制界面

3）自动控制界面：当机器与自动和半自动控制时出现，如图1-5所示

图1-5  自动控制界面

4）温度设定界面：三段温度可通过数值设定输入，如图1-6所示

图1-6  温度控制界面

5) 速度、压力设定界面：速度、药理经此界面输入，然后经PLC控制相应的比例电磁阀，如图1-7所示

图1-7  速度、压力设定界面

6）溶胶长度设定界面：通过一个设定值去控制电子尺的运行长度，从而控制注塑模的注塑量，如图1-8所示

图1-8  溶胶长度设定界面

7）电动机过载报警界面：要求在任一界面中，只要变频器RUN端发出过载信号均能切换到此面板，如图1-9所示

图1-9  电动机过载报警界面

（5）PLC程序的设计

1）三种工作方式的切换，机器要求手动、自动、半自动（单周），三种工作方式。程序如图1-10所示。

图1-10  手动、自动、半自动控制程序

2）FXZN-4AD-TC特殊功能模块的驱动   FXZN-4AD-TC特殊功能模块主要作用是通过热电偶传感器检测溶胶的加热温度，她又四个通道，由于本例中只检测三段温度，所以使用三个，其中一个通道设置关闭。

 其使用与FXZN-4AD相似，将其连接在0号位置上，程序如图1-11所示

图1-11 FXZN-4AD-TC特殊功能模块的驱动程序

3）温度的比较控制   温度控制程序主要用到比较命令，如图1-12所示。

图1-12 温度的比较控制程序

4）FXZN-4AD的驱动与位置控制  溶胶量的控制是通过电子尺与A/D转换模块FXZN-4AD来实现的，电子尺将位置量转换为电压信号，再经模块的转换送至PLC，程序如图1-13所示

图1-13  FXZN-4AD的驱动与位置控制系统

5）液压压力与速度控制 压力与流量控制是由比例压力阀与比例流量阀实现的，比例电磁阀可通过输入的电流大小来控制油路中的压力与流量，我们将此两个量由FXZN-4AD模块转化为相应的电压或电流值，然后由功能电路去控制比例阀。程序如图1-14所示。

图1-14液压压力与速度控制程序

6)手动控制程序  手动控制程序较简单见图1-15.程序中M100----M108由图1-4所示触摸屏手动控制界面相应的触摸键控制。

图1-15   手动控制程序

7）自动与半自动  自动与半自动采用必进顺控指令程序如图1-16所示。

图1-16   自动与半自动控制