PLC伺服系统在注–吹塑料中空成型机上的设计和应用
时间：2013-08-16 阅读：752
1.1灵活的操作方式
具有自动，半自动与手动的控制方式。本设计对运动系统的控制采用了手动，半自动，自动的控制方式。并且可以用触摸屏对控制系统的时间参数，压力参数及位置参数进行修改，既可以在较远的主控制柜上操作，又可以在现场级控制柜上操作，同时可以在触摸屏上监控操作过程并修改其中的各种参数。主控制柜与现场级控制柜的操作通过设置开关互锁，防止两个柜同时操作。
1.2系统的运行状态更加直观
整个系统的运行状态都可以在现场的触摸屏上观察到。
1.3更方便的人机交流
时间，温度，压力等参数是本系统的重要参数，对系统的性能有较大的影响，其中周期间时间是系统的一个非常重要的参数，其不仅影响系统的性能，影响系统的工作效率，而且对减少能源消耗有重要意义。因此，在本系统的设计中，将周期间隔时间、电磁阀动作时间等重要参数在触摸屏上显示，并且可以实时修改，操作方便。它的应用接近了人与机器的距离感，使我们能更直观方便地与机器行人机交流。
1.4系统安全性能高
通过设置系统登录密码，防止非*人员登录系统修改参数。要通过触摸屏登录系统，必须要输入系统管理员的密码，才能登录系统进行参数修改等操作。
1.5系统精度高
中空成型机采用伺服马达控制系统，能解决模具快速准确定位，精度线性误差为0.01mm，旋转速度为3000r/min。
2中空成型机的结构及主要功能
中空成型机主要由液压、机械、模具和电气控制系统组成，各个系统协调工作，从而完成个生产过程。
2.1液压系统
液压系统由比例阀、方向阀、减压阀、节流阀、液控单向阀组成，各执行元件通过液压阀板有机结合在一起。
2.2机械系统
机械系统的运动是受到液压系统的驱动来运动。信号是通过电子尺与接近开关反馈到电气控制系统。
2.3模具
生产何种塑料制品由模具来决定，也是其技术的关键所在，模具由热流道与发热元件组成。
2.4电气控制系统
控制系统是整个中空成型机设备的核心，中空成型机的性能决定于控制系统的性能。本中空成型机的控制系统采用三菱公司生产的FX–1N系列PLC作为主控制器，其功能强大，性能稳定。
3中空成型机工作原理中空成型机工作原理如图1所示，塑料颗粒先由进料口进入到加热室溶胶，达到设定温度后，在满足自动条件下运行自动模式，公模开始下行生产何种塑料，达到下行限位后，液压系统推进螺旋杆进行注射，到达注射止限位后保压，同时再进行溶
胶（以备下一循环需要），保压在达到设定的时间后自动倒索，公模向上移动到上限，旋转
120°然后向下移到吹塑模中，吹气使制品成型，然后排气释放多余气体，公模向上移动到上限，旋转120°将制品脱出，再旋转120°后完成一个动作循环。
4电气系统硬件结构
三菱公司是zui自动化系统公司之一，秉承“全集成自动化（TotallyIntegrated
Automation）”的理念，其产品应用在几乎所有工业控制领域。图2所示是本人设计的电气系统，主要采用三菱零配件。
4.1PLC
控制器PLC控制器是信息处理中心，相当于人的大脑，它的性能直接决定了整个电气系统的性能。本系统采用三菱FX1N–60MTPLC控制系统，2路60kHz高速脉冲输入，2路100kHz高速脉冲输出，选型时应根据现场要求计算出控制点数，并根据点数和控制算法的复杂程度估计存储器的容量和执行时间要求，从而选择适合的PLC。若选择的PLC性能低则不能满足工艺要求，性能太高又浪费财力。
4.2伺服系统
伺服系统由伺服驱动器、伺服马达、编码器组成。伺服马达的选型由扭矩大小与转速快慢决定。本统采用三菱MR–J2S–70A伺服放大器和HC–KFS73伺服马达。
4.3A/D模块、D/A模块
A/D模块是将线性位移传感器DC0–10V电压信号转换为位移数据，精度为0.1mm，型号：
FX2N–4AD；D/A模块是将压力、流量数值转换为DC0–10V电压信号，驱动比例放大板，型号为：FX2N–2DA。
4.4触摸屏显示器
触摸屏型号：E–ViewMT508S，为了方便人机交流，触摸屏显示：压力、流量、时间、行程、报警、中英文画面。
4.5I/O
驱动板、I/O按钮板I/O驱动板:由于PLC输出端负载能力小于0.，必须通过驱动电路进行负载扩展，驱动板电路如图3所示。VCC工作电压：DC24V，Y：PLC输出端信号，L：驱动负载执行元件。
X：PLC输入信号，KEY:按键，COM：PLC输入COM
图3驱动板电路I/O按钮板，
如图4所示：输入到PLC的功能按钮。
4.6限位开关
为了提高响应速度，延长开关寿命，选择非接
触感应开关。
5电气系统软件设计
首先全面分析系统的工艺过程及其具体控制要求，设计控制系统的程序流程图。由于系统要求有手动操作和自动控制的选择，故系统开始运行时，首先判断是自动还是手动操作，并进行相应的处理，写出整个控制系统的程序流程图。
5.1PLC资源分配
分析系统的工艺过程，确定该系统的PLC输入、输出口分配，在PLCI/O定义完成后，将
PLC内部资源中间继电器M、时间继电器T、计数器C、数据存取器D根据各功能模块程序分配定义。
5.2模块化程序
根据系统的工艺过程、控制要求分析，按照FX1N–60MTPLC模块化程序设计思想，设计梯形图程序的模块图。系统分为六种程序模块：手动操作程序模块、半自动全自动程序模块、
D/AA/D数据转换程序模块、报警程序模块、人机信息交流程序模块和伺服系统程序模块。
5.3触摸屏设计
根据本系统的工艺过程及控制要求，触摸屏的设计过程简述如下：
首先根据系统的控制要求设计主监控画面，利用E–View软件系统内部提供的图形库来模拟机器动作图形，在所建项目中新建一画面，在画面上建立各动作动态图形，通过PLC内部软元件触发相应动态图形实现机器模拟仿真。添加指示灯及相应的切换控件等各种图形对象，将其图形、颜色、显示数据组合在一起，形成直观且符合视觉习惯的图形。然后定义
E–View软件内部的I/O变量，给每个变量定义属性，通过变量地址与PLC的过程变量建立
连接，并将变量关联到相应图形对象，建立动态连接，使中空成形机的工作状况以动画的形式反映在屏幕上，同时使操作员方便地进行监控操作。在系统中，按同样的方法完成其它画面的设计，包括时间参数设置画面、登录画面、主菜单画面等。每个画面有数个自定义软键，运行时只要按下相应的功能键便可显示对应画面。此外，系统设置了访问权限及管理员登录密码。
6安装与调试
在机械、液压、电气系统安装完成后，一是进行伺服系统程序模块调试，保证每一旋转工步为120°（±0.01°），校正360°旋转精度。二是D/AA/D数据转换程序模块调试。调校各运动方向机械原点、压力、流量。使机器在整定完成后画面上添加控件及各种图形对象，将变量关联到相应的组态控件及图形对象，使现场设备与相应的组态控件及图形对象对应起来。按同样方法完成参数设置、登录、主菜单等画面的设计。随后进行触摸屏与PLC程序的模拟。遇到的*个问题是触摸屏与PLC程序的通讯连接问题，从通讯手册中得到了解决方法，在触摸屏上可以观察到通讯连接上了。