基于PLC的XS-ZY250A注塑机控制系统设计

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基于PLC的XS-ZY250A注塑机控制系统设计

作者：魏 强

来源：《中小企业管理与科技·上旬》2010年第05期

摘要:为改善注塑机传统电气控制存在的局限性和不足,采用西门子S7-300型系列PLC对XS-ZY250A普通卧式注塑机控制系统进行改造。阐述了PLC控制系统程序设计,给出了XS-ZY250A注塑机的PLC控制梯形图。 关键词:注塑机 可编程控制器 控制系统 0 引言

从50年代技术创新推出了螺杆式塑料注射成型机至今已有50多年的历史。目前在工程塑料业中,80%采用了注射成型,我国塑料机械2000年销售额达8.5万台,其中40%左右是注射成型机。可见,注射成型已经成为塑料加工中主要的加工方法。

传统的注塑机电气控制系统,线路复杂,易出故障且维修麻烦。可编程控制器(PLC)是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统。具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等优点,而且编程简单、操作维护方便,可靠性较高,易于被一般的工程技术人员接受。因此,PLC控制成为开关量控制注塑机最理想的选择。本文采用西门子S7-300型系列PLC对XS-ZY250A普通卧式注塑机控制系统进行改造。 1 注塑机的工艺过程与操作方式

注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机;按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压—机械(连杆)式;按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。

1.1 工艺过程 注塑的工作过程可分为合模、注射座前移、注射、保压、预塑、防流延、注射座后退、启模、顶出杆前进(顶出塑件)、顶针后退等主要工序。工艺流程如图1所示。 1.2 注塑机的操作方式 目前注塑机常用的操作方式可分为调整、手动、半自动、自动4种。

实现注塑机动作程序的控制相对比较容易实现,因此,目前的重点在于发展过程控制。 2 PLC控制系统设计

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在进行PLC控制系统时,设计内容可能涉及诸多方面,但最基本最关键的是选择可编程控制器的机型和设计控制程序。

2.1 PLC的选型 目前,国内外PLC生产厂家生产的PLC品种已达数百个,其性能各有特点,价格也不尽相同。为方便掌握、维护和减少编程器的投资,考虑备品配件的通用性,根据机型统一的原则,选用西门子公司的S7-300型PLC。

S7-300模拟量通道的地址取决于模块的物理位置,地址分配如图2所示。从图2中可见,地址范围为Byte 256～767。每个模拟量通道占一个字(Word);每个槽位最多有8个通道,占16个字节(Byte)。

2.2 系统设计 可编程控制器的系统设计包括硬件设计和软件设计。

2.2.1 硬件设计 可编程控制器的硬件设计是指PLC外部设备的设计。在硬件设计中要进行输入设备的选择(如操作按钮、开关及计量保护的输入信号的等),执行元件(如接触器的线圈、电磁阀线圈、指示灯等)的选择,以及控制台、柜的设计。要对PLC输入/输出通道进行分配,在进行I/O通道非陪时,应做出I/O通道分配表,表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能,应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起,以便施工。对于较大的控制系统,为便于软件设计,可根据工艺流程,将所需的计数器、定时器及辅助继电器也进行相应的分配。PLC硬件设计的最后一个步骤是:根据I/O通道表,绘制完整的、详尽的I/O接线图。具体设计过程本文不做详细描述。

2.2.2 软件设计 可编程控制器的软件设计就是编写用户的控制程序,在PLC控制系统设计中工作量最大。软件设计的主要内容一般包括:①存储器空间的分配;②专用寄存器的确定;③系统初始化程序的设计;④各个功能块子程序的编制;⑤主程序的编制及调试;⑥故障应急措施;⑦其他辅助程序的设计。

编写控制程序就是设计梯形图程序,可以采用逻辑设计法或经验设计法。对于传统的继电器控制线路的改造,可根据原系统的继电器控制线路图,将某些桥式电路进行改造后,就可以很容易的依照梯形图的编程规则,直接转换为梯形图。 2.3 梯形图的设计 2.3.1 制定程序框架

①公用程序设计。本文论述的是一种典型的多种工作方式的系统设计,因而采用条件跳步指令来实现,半自动全自动的程序基本相同,在一个子程序中。

②半自动、全自动程序的设计。注塑机的控制用顺序控制。它的工作循环是从“闭模”开始有条不紊进行,每一个工步执行都使相应电磁阀动作。用行程开关或工艺过程的时间间隔来判断每一步是否完成,并决定是否启动下一工步。半自动是一个产品加工完毕后,处于等待,直至重

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新闭合安全门,开始下一个循环;而在全自动的工作方式时,当完成一个产品加工完毕后(电眼检测有产品下落)时,自动起动加工下一个产品,如此自动循环下去。

③手动程序设计。当方式开关拨在手动方式,半自动、全自动的工作方式被禁止。手动工作方式主要用来调试。每按下操作按钮XS就闭合一次,注塑机完成一个工步,手动工作方式采用一般常规梯形图的编程方法(经验法)编程。由于各工步之间是按照先后顺序有条不紊地进行,每一个工步执行都使相应电磁阀动作。因此跳步是绝对不允许的,应该采用步进的程序执行方式,可选用STL的编程方式或者采用带步进功能的LAD 编程方式。本文选择后者编程。 一个状态对应一个工步,相应的电磁铁就得电以完成某个动作,一步一步依次进行直到结束。期间严格按照先后顺序,即使选择了跳步,程序也不于理会,按原计划进行。 2.3.2 依据PLC的工作流程编写梯形图。 ①手动、自动模式公共程序如图3所示。

②因为各工步是一步一步有条不紊地进行的,所以具体的每一工步之间的过渡采用步进的形式,图4为自动模式下合模与低压保护的转化梯形图(节选)。

由图4可以看出,SB1是合模的启动信号,接通M0.2后,快速合模M0.3也处于等待状态,当它的启动信号定时器T0接通后,低压保护开始,M0.3的常开触点闭合,常闭触点打开,所以,在低压保护打开的瞬间,合模立即停止了。这样就实现了工步之间的转换。其中I1.6是总停按钮,其他工步之间的关系也与此类似。 3结束语

在XS-ZY250A普通卧式注塑机中采用西门子S7-300型系列PLC控制,使控制系统的各项指标都有较为明显的改善,减少了硬件数量,可靠性大大提高,并且操作和维护比较方便。不仅提高了塑件质量,而且生产效率大大提高,具备了较高的性价比。 参考文献:

[1]廖常初主编.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社.2004.

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