基于PLC的塑料注射成型机控制系统研究与设计
摘要 现在的塑料注射成型机系统因为社会需求的不断提高，已经逐渐采用PLC控制以达到注塑过程中较高的精度要求。但是注塑机的工艺过程繁琐，工作原理复杂，使得只有较少的专业人员能够很好地理解并操作注塑机来实现生产塑料制品的不同要求。本文希望通过改进PLC编程和MCGS组态设计，来实现注塑机操作方式的人性化。
本文研究塑料注射成型机控制系统，并在操作界面上进行了优化。该控制装置主要用于实现塑料制品自动化生产流程以及对模具温度的控制。介于不同的材料对模温的需求有着不小差异，需要大量的手动操作来设置参数，本设计通过采用MCGS配方组态设计功能，完成对不同材料的温度需求的记录及调用，将温度参数快捷导入PLC，并通过PID的自整定功能对不同材料自动调整参数，以实现对模温较为准确的控制。
通过上位机PC端内MCGS组态与下位机三菱PLC的连接调试，本控制系统可以实时监控模具温度，并针对不同情况做出相应操作。
关键词：PLC；FX3U-48M；MCGS；注塑机
第1章 绪 论
1.1研究目的及意义
随着科学技术的不断进步，人们生活中用到的塑料制品随处可见。塑料原材料性能的提高，使得它应用的领域愈加广泛。而塑料制品的加工方式之一是注射成型，注塑成型因其流程较为固定，工作过程中无需过多的人工调整，所以非常适合采用自动化生产。在自动化生产的帮助下，注塑成型能够生产形状复杂、尺寸精确、带有金属附件的制品，因此它在世界塑料机械制造业中所占比重非常大[1] 。由于汽车和包装等产业对塑料制品的需求日益增加，精密水平的要求也不断提高，这就对注塑机设备提出了较高的要求。
在注塑成型工艺中，塑料将在固态与液态之间不断转换，这些物理变化将导致实际生产工艺过程控制难度加大，塑料制品所需的工艺条件将更加苛刻。设计者需要拥有足够丰富的经验来考虑成型工艺过程中的复杂因素[2] 。像注塑机的保压和预塑流程，传统上通过不断改变流程时间，将每一次制作出的塑料成品进行质量对比，所以调试过程费时，且会浪费大量原材料，成本较高[3] ，同时这种办法对设计者经验要求过高。因此，对注塑机控制系统的研究就显得十分紧迫。
1.2国内外发展及研究现状
注塑机自20世纪50年代首台往复式螺杆式注塑机诞生以来，其性能与效率都有了提高，但是成型工序流程并没有显著改变，主要改良的是控制技术。传统注塑机主要使用继电器控制，该方式对设计人员能力要求低，简单易上手，但控制精度和控制范围极为有限。随着工业技术的发展，原来的继电器控制已逐步被功能先进的控制器乃至微机控制所取代。在自动化控制技术中，原有的开环控制已经逐渐无法满足市场的需求，逐步向着闭环控制或者开环与闭环控制共存的方向发展。在社会需求的不断提高下，注塑机控制系统也逐步采用PLC、单片机等微处理器进行控制[4] 。微电脑控制技术也将融入注塑成型技术，注塑机控制系统正随科技发展而日益完善[5] 。
国外注塑机控制系统相对完善，集多种功能于一体。注塑机配件使用也较为先进，已经普遍配有机械手和变量泵。同时采用高质量的电脑控制，配置了多种高级控制功能，并提供多种语言支持的显示功能，设计人员还注重人机沟通以使操作者能够很容易地使用其中的各种功能。例如在注射阶段使用了智能专家系统来支持注射保压点开关的智能识别以及注射速度与压力参数的在线自动设定。再比如DKM-DF系列快速注塑机，在伺服型注塑机基础上，增加电预塑设计和自封射嘴，成型周期缩短30%-50%，投入回报率高[6] 。
在全球化发展的大趋势下，国内的注塑机工业也在快速发展。国内注塑机产量已达到生产大国，但由于国内注塑机工业的起步较晚，创新能力尚有欠缺，塑料工业还处于初级阶段。目前国内在致力于注塑机水平的提高，从国外引进技术再加以消化吸收。国产注塑机也在逐渐被国际市场所认知和接受。塑料制品的庞大市场需求为国内注塑机行业提供了广阔的发展空间。
目 录
第1章 绪 论 1
1.1研究目的及意义 1
1.2国内外发展及研究现状 1
1.3本文的主要研究内容 2
第2章 注塑机控制系统设计 3
2.1注塑机系统分析 3
2.1.1注塑机的工作过程 3
2.1.2注塑机结构及原理 3
2.1.3注塑机液压系统工作原理 5
2.2 方案设计 6
2.3 硬件选型 7
2.3.1 PLC选型 7
2.3.2 PLC扩展模块选型 8
2.3.3 温度传感器选型 9
2.3.4 触摸屏选型 9
第3章 硬件设计与下位机设计 11
3.1 硬件设计 11
3.1.1注塑机主电路设计 11
3.1.2 I/O分配表 12
3.1.3 硬件接线图 13
3.2 软件设计 15
3.2.1 系统流程图 15
3.2.2 梯形图编写 16
第4章 MCGS组态设计 26
4.1实时数据库 26
4.2用户窗口的建立 27
4.3设备窗口的设置 28
第5章 运行结果与讨论 31
5.1上位机运行结果 31
5.1.1设备运行监控结果 31
5.1.2温度曲线监控 34
5.2下位机运行结果 35
结论 42
致 谢 43
参考文献 44
参考文献
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