注塑機(jī)的PLC控制

1、研究對(duì)象

根據(jù)注塑工藝的需要，對(duì)注塑機(jī)有以下幾方面的控制要求。

1)   總壓得恒壓控制  注塑機(jī)的各種機(jī)械動(dòng)作由液壓電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，由于注塑機(jī)在各種工作狀態(tài)所需要的動(dòng)力不同，如靜止準(zhǔn)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(dòng)壓力，這就需要我們對(duì)泵電動(dòng)機(jī)提供變速控制。所以采用變頻器與PLC對(duì)泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)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(tái)前停、射臺(tái)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(tái)向前、射臺(tái)向后、射膠、抽膠、頂針向前以及三段溶膠加熱等開關(guān)信號(hào)的輸出。

3)   模擬量的控制要求

        輸入的模擬量：

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

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

       輸出的模擬量：

                   ①PID運(yùn)算的輸出數(shù)據(jù)，對(duì)總液壓進(jìn)行PID控制后得到一個(gè)PID運(yùn)算數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)由變頻器自動(dòng)產(chǎn)生并控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

                   ②壓力與流量的模擬量輸出，系統(tǒng)可以通過(guò)人機(jī)界面任意設(shè)置藥理與速度并將此數(shù)據(jù)通過(guò)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)，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(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)由4、5端反饋費(fèi)變頻器作為PID控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，電流表可監(jiān)視系統(tǒng)壓力值。FX2N-4AD將壓力信號(hào)傳給PLC，使操作者隨時(shí)可用人機(jī)界面監(jiān)控。RUN端經(jīng)設(shè)置變?yōu)檫^(guò)載信號(hào)的輸出端，由送給PLC。

圖1-1 注塑機(jī)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(dòng)機(jī)的額定電流，當(dāng)實(shí)際值超過(guò)此電流值時(shí)，由變頻器RUN給出一個(gè)過(guò)載信號(hào)。

表1-1 變頻器的參數(shù)設(shè)定

PID運(yùn)算有兩種解決方案：其一：將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集到PLC由PLC進(jìn)行PID運(yùn)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(yùn)算功能，所以本例中直接采用S500的PID運(yùn)算功能，這樣即簡(jiǎn)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(jī)控制中的PLCI/O分配圖

輸入接口:X0--- X7為現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)信號(hào)的輸入接口，X10是變頻器過(guò)載信號(hào)輸入接口。當(dāng)變頻器發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象時(shí)，由RUM端口給一個(gè)信號(hào)經(jīng)X10到PLC，PLC檢測(cè)到該信號(hào)后產(chǎn)生相應(yīng)的控制動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。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(jī)轉(zhuǎn)換界面

 我們要對(duì)機(jī)器進(jìn)行手動(dòng)與自動(dòng)的操作，并能讀到機(jī)器運(yùn)行的當(dāng)前數(shù)據(jù)，且能對(duì)運(yùn)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(dòng)控制界面：內(nèi)含幾個(gè)觸摸鍵和字串指示器，如圖1-4所示

圖1-4  手動(dòng)控制界面

3）自動(dòng)控制界面：當(dāng)機(jī)器與自動(dòng)和半自動(dòng)控制時(shí)出現(xiàn)，如圖1-5所示

圖1-8  溶膠長(zhǎng)度設(shè)定界面

（5）PLC程序的設(shè)計(jì)

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

圖1-10  手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)控制程序

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

 其使用與FXZN-4AD相似，將其連接在0號(hào)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(dòng)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(dòng)與位置控制  溶膠量的控制是通過(guò)電子尺與A/D轉(zhuǎn)換模塊FXZN-4AD來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電子尺將位置量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，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(dòng)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(shí)現(xiàn)的，比例電磁閥可通過(guò)輸入的電流大小來(lái)控制油路中的壓力與流量，我們將此兩個(gè)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(xiàn)]

《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(dòng)》 作者 白柳      機(jī)械工業(yè)出版社

《可編程控制器應(yīng)用與實(shí)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(jī)械工業(yè)出版社

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