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1 引言
注塑機是注塑成型的主設備，注塑機的技術參和性能與塑料性質和注塑成型工藝有著密切的關系。注塑成型設備的進一步完善和發展必將推動注塑成型技術的進步，為注塑制品的開發和應用創造條件[1]。老式中小型注塑機的電氣控制系統大多采用繼電器控制，線路復雜，故障率高，維修麻煩。而可編程序控制器是專為工業環境下應用而設計的工業計算機，由于它具有可靠性高、編程方便、抗干擾能力強、維修方便等特點，廣泛用于各種類型的機械或生產過程的控制[2]。
2 注塑機的工作原理
注塑機是借助螺桿(或柱塞)的推力，將已塑化好的熔融狀態(即粘流態)的塑料注射入閉合好的模腔內，經固化定型后取得制品的工藝過程。注塑機操作項目包括控制鍵盤操作、電器控制柜操作和液壓系統操作三個方面。分別進行注射過程動作、加料動作、注射壓力、注射速度、頂出型式的選擇，料筒各段溫度及電流、電壓的監控，注射壓力和背壓壓力的調節等。注塑機生產一個產品的工作循環包括(1)快速合模；(2)慢速合模；(3)模板鎖合；(4)射臺前移到位；(5)注塑；(6)冷卻和保壓；(7)預塑；(8)射臺后退；(9)開模；(10)頂出制品。工藝流程如圖1所示。
圖1 注塑機工藝流程
注塑機在操作過程中需要實現手動控制、半自動控制和全自動控制。手動控制是在一個生產周期中，每一個動作都是由操作者撥動操作開關，控制相應的電磁鐵得電而實現液壓系統的控制。手動操作一般在試機調模時才選用。注塑機運行通常工作在半自動或全自動狀態。半自動操作時，機器可以自動完成一個工作周期的動作，但每一個生產周期完畢后，操作者必須拉開安全門，取下工件，再關上安全門，機器方可以繼續下一個周期的生產。如果頂出裝置能將工件可靠地從模具中頂出，注塑機可以工作于全自動狀態。全自動操作時注塑機在完成一個工作周期的動作后，可自動進入下一個工作周期，因而生產效率更高。
3 plc控制系統開發
3.1 輸入輸出點數的確定
m230注塑機生產工藝要求有多種操作方式轉換，并以行程控制和時間控制來實現動作的轉換等特點，其控制是典型的順序控制，適合選擇采用可編程序控制器實現注塑機的各個工步的控制。在選擇可編程序控制器時，需要知道系統開關信號的輸入點數和輸出點數。本控制系統的輸入設備有啟動按鈕sb1、停止按鈕sb2，限位開關sq1～sq12，半自動需要檢測安全門限位開關sa4。工作方式的選擇對應萬能轉換開關sa1～sa3輸入，加上控制面板上的12個控制按鈕，需要輸入點數30個。輸出需要控制21個開關電磁閥，實現快速合模、慢速合模、鎖模等注塑機的15個狀態控制，需輸出點數21個。
3.2 plc選型
本系統選用三菱公司的fx-2系列的fx2-64mr。該型號的plc具有豐富的指令系統，快速的輸入響應功能以及完善的脈沖輸出功能，為64點i/o型，其中輸入點數為32點，輸出點數為32點，繼電器型，可直接驅動開關電磁閥，滿足系統要求[3]。
3.3 plc輸入輸出接線圖設計
本系統設計有啟動按鈕sb1、停止按鈕sb2，限位開關sq1～sq12，半自動需要控制安全門開關sa4，工作方式選擇的萬能轉換開關sa1～sa3，以及控制面板上的12個控制按鈕。輸出需要21個電磁閥來控制15個狀態。輸入信號分別接到fx2的x接線端，控制輸出分別接到輸出接線端，系統輸入輸出接線如圖2所示。
圖2 plc輸入輸出接線圖
3.4 梯形圖設計
注塑機的控制是典型的順序控制，它的工作循環是從慢速合模工步開始，一步一步有條不紊進行，每一個工步執行都使相應電磁閥動作，用行程開關或定時器定時來判斷每一步是否完成，并決定是否啟動下一個工步，采用步進梯形指令可以方便地完成相應的控制過程。本系統的設計有手動、半自動和全自動多種工作方式，因而采用條件控制指令來實現工作方式的選擇。半自動與全自動的控制程序基本相同，手動控制是將控制面板上的閉模、鎖模(芯移入)、射臺前進、注射、保壓、預塑、抽膠、射臺退回、芯移出、開模、頂出的12個控制按鈕接入plc，將萬能轉換開關打到手動檔，x15接通，中間繼電器m300得電，啟動后進入手動控制子程序。全自動時，安全們不用打開，注塑機自動完成閉模、鎖模(芯移入)、射臺前進、注射、保壓、預塑、抽膠、射臺退回、芯移出、開模、頂出等過程。半自動時主要是防止頂出動作完成后，產品不能自動從模具中脫離，應此在開模時需要打開安全門，人工取下產品，然后關閉安全門，開始下一個產品生產周期，比全自動多了打開安全門和關閉安全門的動作。全自動控制部分梯形圖如圖3所示。
圖3所示的全自動控制程序采用步進梯形指令，注塑機每一個工步與一條set指令對應，設計方便，易于實現。
圖3 全自動控制梯形圖
4 結束語
本設計針對m230型注塑機，根據其工藝流程，使用三菱公司的fx2可編程序控制器作為注塑機的核心控制部件，實現了注塑機系統的全自動控制、半自動控制和手動控制過程，實際系統運行表明，設計的系統操作簡便，運行可靠。
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