基于PLC的XS-ZY250A注塑机控制系统设计

魏强

摘要：为改善注塑机传统电气控制存在的局限性和不足，采用西门子S7-300型系列PLC对XS-ZY250A普通卧式注塑机控制系统进行改造。阐述了PLC控制系统程序设计，给出了XS-ZY250A注塑机的PLC控制梯形图。

关键词：注塑机可编程控制器控制系统

0引言

从50年代技术创新推出了螺杆式塑料注射成型机至今已有50多年的历史。目前在工程塑料业中，80％采用了注射成型，我国塑料机械2000年销售额达8.5万台，其中40％左右是注射成型机。可见，注射成型已经成为塑料加工中主要的加工方法。

传统的注塑机电气控制系统，线路复杂，易出故障且维修麻烦。可编程控制器(PLC)是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统。具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等优点，而且编程简单、操作维护方便，可靠性较高，易于被一般的工程技术人员接受。因此，PLC控制成为开关量控制注塑机最理想的选择。本文采用西门子S7-300型系列PLC对XS-ZY250A普通卧式注塑机控制系统进行改造。

1注塑机的工艺过程与操作方式

注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压—机械（连杆）式；按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。

1.1工艺过程注塑的工作过程可分为合模、注射座前移、注射、保压、预塑、防流延、注射座后退、启模、顶出杆前进（顶出塑件）、顶针后退等主要工序。工艺流程如图1所示。

1.2注塑机的操作方式目前注塑机常用的操作方式可分为调整、手动、半自动、自动4种。

实现注塑机动作程序的控制相对比较容易实现，因此，目前的重点在于发展过程控制。

2PLC控制系统设计

在进行PLC控制系统时，设计内容可能涉及诸多方面，但最基本最关键的是选择可编程控制器的机型和设计控制程序。

2.1PLC的选型目前，国内外PLC生产厂家生产的PLC品种已达数百个，其性能各有特点，价格也不尽相同。为方便掌握、维护和减少编程器的投资，考虑备品配件的通用性，根据机型统一的原则，选用西门子公司的S7-300型PLC。

S7-300模拟量通道的地址取决于模块的物理位置，地址分配如图2所示。从图2中可见，地址范围为Byte256～767。每个模拟量通道占一个字（Word）；每个槽位最多有8个通道，占16个字节（Byte）。

2.2系统设计可编程控制器的系统设计包括硬件设计和软件设计。

2.2.1硬件设计可编程控制器的硬件设计是指PLC外部设备的设计。在硬件设计中要进行输入设备的选择（如操作按钮、开关及计量保护的输入信号的等），执行元件（如接触器的线圈、电磁阀线圈、指示灯等）的选择，以及控制台、柜的设计。要对PLC输入/输出通道进行分配，在进行I/O通道非陪时，应做出I/O通道分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能，应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便施工。对于较大的控制系统，为便于软件设计，可根据工艺流程，将所需的计数器、定时器及辅助继电器也进行相应的分配。PLC硬件设计的最后一个步骤是：根据I/O通道表，绘制完整的、详尽的I/O接线图。具体设计过程本文不做详细描述。

2.2.2软件设计可编程控制器的软件设计就是编写用户的控制程序，在PLC控制系统设计中工作量最大。软件设计的主要内容一般包括：①存储器空间的分配；②专用寄存器的确定；③系统初始化程序的设计；④各个功能块子程序的编制；⑤主程序的编制及调试；⑥故障应急措施；⑦其他辅助程序的设计。

编写控制程序就是设计梯形图程序，可以采用逻辑设计法或经验设计法。对于传统的继电器控制线路的改造，可根据原系统的继电器控制线路图，将某些桥式电路进行改造后，就可以很容易的依照梯形图的编程规则，直接转换为梯形图。

2.3梯形图的设计

2.3.1制定程序框架

①公用程序设计。本文论述的是一种典型的多种工作方式的系统设计，因而采用条件跳步指令来实现，半自动全自动的程序基本相同，在一个子程序中。

②半自动、全自动程序的设计。注塑机的控制用顺序控制。它的工作循环是从“闭模”开始有条不紊进行，每一个工步执行都使相应电磁阀动作。用行程开关或工艺过程的时间间隔来判断每一步是否完成，并决定是否启动下一工步。半自动是一个产品加工完毕后，处于等待，直至重新闭合安全门，开始下一个循环；而在全自动的工作方式时，当完成一个产品加工完毕后(电眼检测有产品下落)时，自动起动加工下一个产品，如此自动循环下去。

③手动程序设计。当方式开关拨在手动方式，半自动、全自动的工作方式被禁止。手动工作方式主要用来调试。每按下操作按钮XS就闭合一次，注塑机完成一个工步，手动工作方式采用一般常规梯形图的编程方法(经验法)编程。由于各工步之间是按照先后顺序有条不紊地进行，每一个工步执行都使相应电磁阀动作。因此跳步是绝对不允许的，应该采用步进的程序执行方式，可选用STL的编程方式或者采用带步进功能的LAD编程方式。本文选择后者编程。

一个状态对应一个工步，相应的电磁铁就得电以完成某个动作，一步一步依次进行直到结束。期间严格按照先后顺序，即使选择了跳步，程序也不于理会，按原计划进行。

2.3.2依据PLC的工作流程编写梯形图。

①手动、自动模式公共程序如图3所示。

②因为各工步是一步一步有条不紊地进行的，所以具体的每一工步之间的过渡采用步进的形式，图4为自动模式下合模与低压保护的转化梯形图（节选）。

SB1是合模的启动信号，接通M0.2后，快速合模M0.3也处于等待状态，当它的启动信号定时器T0接通后，低压保护开始，M0.3的常开触点闭合，常闭触点打开，所以，在低压保护打开的瞬间，合模立即停止了。这样就实现了工步之间的转换。其中I1.6是总停按钮，其他工步之间的关系也与此类似。

3结束语

在XS-ZY250A普通卧式注塑机中采用西门子S7-300型系列PLC控制，使控制系统的各项指标都有较为明显的改善，减少了硬件数量，可靠性大大提高，并且操作和维护比较方便。不仅提高了塑件质量，而且生产效率大大提高，具备了较高的性价比。

参考文献：

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