1 引言
注塑機(jī)是注塑成型的主設(shè)備，注塑機(jī)的技術(shù)參和性能與塑料性質(zhì)和注塑成型工藝有著密切的關(guān)系。注塑成型設(shè)備的進(jìn)一步完善和發(fā)展必將推動注塑成型技術(shù)的進(jìn)步，為注塑制品的開發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造條件[1]。老式中小型注塑機(jī)的電氣控制系統(tǒng)大多采用繼電器控制，線路復(fù)雜，故障率高，維修麻煩。而可編程序控制器是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，由于它具有可靠性高、編程方便、抗干擾能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn)，廣泛用于各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程的控制[2]。
2 注塑機(jī)的工作原理
注塑機(jī)是借助螺桿(或柱塞)的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)(即粘流態(tài))的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注塑機(jī)操作項(xiàng)目包括控制鍵盤操作、電器
控制柜操作和液壓系統(tǒng)操作三個方面。分別進(jìn)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(jiān)控，注射壓力和背壓壓力的調(diào)節(jié)等。注塑機(jī)生產(chǎn)一個產(chǎn)品的工作循環(huán)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(yù)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(jī)工藝流程
注塑機(jī)在操作過程中需要實(shí)現(xiàn)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(chǎn)周期中，每一個動作都是由操作者撥動操作開關(guān)，控制相應(yīng)的電磁鐵得電而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的控制。手動操作一般在試機(jī)調(diào)模時才選用。注塑機(jī)運(yùn)行通常工作在半自動或全自動狀態(tài)。半自動操作時，機(jī)器可以自動完成一個工作周期的動作，但每一個生產(chǎn)周期完畢后，操作者必須拉開安全門，取下工件，再關(guān)上安全門，機(jī)器方可以繼續(xù)下一個周期的生產(chǎn)。如果頂出裝置能將工件可靠地從模具中頂出，注塑機(jī)可以工作于全自動狀態(tài)。全自動操作時注塑機(jī)在完成一個工作周期的動作后，可自動進(jìn)入下一個工作周期，因而生產(chǎn)效率更高。
3 plc控制系統(tǒng)開發(fā)
3.1 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的確定
m230注塑機(jī)生產(chǎn)工藝要求有多種操作方式轉(zhuǎn)換，并以行程控制和時間控制來實(shí)現(xiàn)動作的轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)注塑機(jī)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(tǒng)開關(guān)信號的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)。本控制系統(tǒng)的輸入設(shè)備有啟動按鈕sb1、停止按鈕sb2，限位開關(guān)sq1～sq12，半自動需要檢測安全門限位開關(guān)sa4。工作方式的選擇對應(yīng)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1～sa3輸入，加上控制面板上的12個控制按鈕，需要輸入點(diǎn)數(shù)30個。輸出需要控制21個開關(guān)電磁閥，實(shí)現(xiàn)快速合模、慢速合模、鎖模等注塑機(jī)的15個狀態(tài)控制，需輸出點(diǎn)數(shù)21個。
3.2 plc選型
本系統(tǒng)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(tǒng)，快速的輸入響應(yīng)功能以及完善的脈沖輸出功能，為64點(diǎn)i/o型，其中輸入點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)，繼電器型，可直接驅(qū)動開關(guān)電磁閥，滿足系統(tǒng)要求[3]。
3.3 plc輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)有啟動按鈕sb1、停止按鈕sb2，限位開關(guān)sq1～sq12，半自動需要控制安全門開關(guān)sa4，工作方式選擇的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)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(tài)。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(tǒng)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(shè)計(jì)
注塑機(jī)的控制是典型的順序控制，它的工作循環(huán)是從慢速合模工步開始，一步一步有條不紊進(jìn)行，每一個工步執(zhí)行都使相應(yīng)電磁閥動作，用行程開關(guān)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(jìn)梯形指令可以方便地完成相應(yīng)的控制過程。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)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(jìn)、注射、保壓、預(yù)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(zhuǎn)換開關(guān)打到手動檔，x15接通，
中間繼電器m300得電，啟動后進(jìn)入手動控制子程序。全自動時，安全們不用打開，注塑機(jī)自動完成閉模、鎖模(芯移入)、射臺前進(jìn)、注射、保壓、預(yù)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(chǎn)品不能自動從模具中脫離，應(yīng)此在開模時需要打開安全門，人工取下產(chǎn)品，然后關(guān)閉安全門，開始下一個產(chǎn)品生產(chǎn)周期，比全自動多了打開安全門和關(guān)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(jìn)梯形指令，注塑機(jī)每一個工步與一條set指令對應(yīng)，設(shè)計(jì)方便，易于實(shí)現(xiàn)。
圖3 全自動控制梯形圖
4 結(jié)束語
本設(shè)計(jì)針對m230型注塑機(jī)，根據(jù)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(jī)的核心控制部件，實(shí)現(xiàn)了注塑機(jī)系統(tǒng)的全自動控制、半自動控制和手動控制過程，實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行表明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)操作簡便，運(yùn)行可靠。
