注塑機的PLC控制

1、研究對象

根據(jù)注塑工藝的需要，對注塑機有以下幾方面的控制要求。

1)   總壓得恒壓控制  注塑機的各種機械動作由液壓電動機提供動力，由于注塑機在各種工作狀態(tài)所需要的動力不同，如靜止準備狀態(tài)只需泵提供一定的靜壓力，而工作狀態(tài)隨著液壓閥的打開需要提供更大的動壓力，這就需要我們對泵電動機提供變速控制。所以采用變頻器與PLC對泵電動機進行轉(zhuǎn)速控制。

2)   各種開關(guān)量控制輸入開關(guān)有安全門，鎖模到位、開模到位、高壓鎖模、射臺前停、射臺后停、頂針前停、頂針退停等位置開關(guān)量的輸入。

       輸出開關(guān)量有控制鎖模、開模、射臺向前、射臺向后、射膠、抽膠、頂針向前以及三段溶膠加熱等開關(guān)信號的輸出。

3)   模擬量的控制要求

        輸入的模擬量：

                   ①壓力信號的輸入由壓力傳感器將液壓轉(zhuǎn)換成電流信號輸給變頻器與PLC作為PLD控制的當前值。

                   ②三段溶膠的加熱溫度由溫度傳感器經(jīng)FX2N-4ADTC特殊功能模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳遞給PLC。

                   ③抽膠、溶膠量由位置傳感器的長度信號轉(zhuǎn)換成電信號有FX2N-4AD送給PLC。

       輸出的模擬量：

                   ①PID運算的輸出數(shù)據(jù)，對總液壓進行PID控制后得到一個PID運算數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)由變頻器自動產(chǎn)生并控制電動機的轉(zhuǎn)速。

                   ②壓力與流量的模擬量輸出，系統(tǒng)可以通過人機界面任意設(shè)置藥理與速度并將此數(shù)據(jù)通過D/A轉(zhuǎn)換后年改制比例閥和比例流量閥，所以我們要用到FX2N-4AD功能模塊。

2、變頻器及其PID設(shè)定

1)  根據(jù)系統(tǒng)要求采用三菱S500變頻器，其硬件連接如圖1-1所示。圖中STF為電動機的啟動信號，由PLC的Y0控制。RM、SD、RL一同連接到PLC的COM0作為公共端。10、2、5端連接阻值為50KΏ的設(shè)定電位器，系統(tǒng)的總壓由此電位器設(shè)定。壓力傳感器將液壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號由4、5端反饋費變頻器作為PID控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)，電流表可監(jiān)視系統(tǒng)壓力值。FX2N-4AD將壓力信號傳給PLC，使操作者隨時可用人機界面監(jiān)控。RUN端經(jīng)設(shè)置變?yōu)檫^載信號的輸出端，由送給PLC。

圖1-1 注塑機控制中的變頻器與FX2N-4AD模塊連線方式

(2)變頻器的參數(shù)設(shè)定如表1-1所示.

各種PID參數(shù)由表中相應(yīng)的數(shù)值確定，P56為電動機的額定電流，當實際值超過此電流值時，由變頻器RUN給出一個過載信號。

表1-1 變頻器的參數(shù)設(shè)定

PID運算有兩種解決方案：其一：將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到PLC由PLC進行PID運算并將結(jié)果送到變頻器；其二，大多數(shù)變頻器本身都帶PID運算功能，所以本例中直接采用S500的PID運算功能，這樣即簡潔又方便。

(3)   PLC的I/O分配

PLC的I/O分配如圖1-2所示

圖1-2 注塑機控制中的PLCI/O分配圖

輸入接口:X0--- X7為現(xiàn)場開關(guān)信號的輸入接口，X10是變頻器過載信號輸入接口。當變頻器發(fā)生過載現(xiàn)象時，由RUM端口給一個信號經(jīng)X10到PLC，PLC檢測到該信號后產(chǎn)生相應(yīng)的控制動作。

輸出接口：Y20--- Y27分別控制相應(yīng)的電磁液壓閥。Y0連接到變頻器的STF端，控制液壓電動機的啟動。Y4--- Y6控制前、中、后段的加熱電阻絲以控制溶膠溫度。另外，PLC的端口RS-422與觸摸屏的422端口連接。

(4)  人機轉(zhuǎn)換界面

 我們要對機器進行手動與自動的操作，并能讀到機器運行的當前數(shù)據(jù)，且能對運行參數(shù)設(shè)定與修改，所以系統(tǒng)中應(yīng)用了F940GOT觸摸屏。

1) 主控界面;如圖1-3所示

圖1-3  主控界面

2）手動控制界面：內(nèi)含幾個觸摸鍵和字串指示器，如圖1-4所示

圖1-4  手動控制界面

3）自動控制界面：當機器與自動和半自動控制時出現(xiàn)，如圖1-5所示

圖1-8  溶膠長度設(shè)定界面

（5）PLC程序的設(shè)計

1）三種工作方式的切換，機器要求手動、自動、半自動（單周），三種工作方式。程序如圖1-10所示。

圖1-10  手動、自動、半自動控制程序

2）FXZN-4AD-TC特殊功能模塊的驅(qū)動   FXZN-4AD-TC特殊功能模塊主要作用是通過熱電偶傳感器檢測溶膠的加熱溫度，她又四個通道，由于本例中只檢測三段溫度，所以使用三個，其中一個通道設(shè)置關(guān)閉。

 其使用與FXZN-4AD相似，將其連接在0號位置上，程序如圖1-11所示

圖1-11 FXZN-4AD-TC特殊功能模塊的驅(qū)動程序

3）溫度的比較控制   溫度控制程序主要用到比較命令，如圖1-12所示。

圖1-12 溫度的比較控制程序

4）FXZN-4AD的驅(qū)動與位置控制  溶膠量的控制是通過電子尺與A/D轉(zhuǎn)換模塊FXZN-4AD來實現(xiàn)的，電子尺將位置量轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)模塊的轉(zhuǎn)換送至PLC，程序如圖1-13所示

圖1-13  FXZN-4AD的驅(qū)動與位置控制系統(tǒng)

5）液壓壓力與速度控制 壓力與流量控制是由比例壓力閥與比例流量閥實現(xiàn)的，比例電磁閥可通過輸入的電流大小來控制油路中的壓力與流量，我們將此兩個量由FXZN-4AD模塊轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓或電流值，然后由功能電路去控制比例閥。程序如圖1-14所示。

圖1-14液壓壓力與速度控制程序

[參考文獻]

《液壓與氣壓》 主編 劉延俊、關(guān)浩、周德繁     高等教育出版社  

《液壓與氣壓傳動》 作者 白柳      機械工業(yè)出版社

《可編程控制器應(yīng)用與實踐》主編 楊公源、黃琦蘭     清華大學(xué)出版社

《PLC應(yīng)用技術(shù)》作者  黃有全、李桂平、王敏昌       機械工業(yè)出版社

《注塑機工藝流程》   作者  阮釢忠      機械工業(yè)出版網(wǎng)