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中文摘要 (1)
英文摘要 (2)
1 绪论 (3)
1.1 塑料机械行业概述 (3)
1.2 国内外注塑机的研究现状及发展趋势 (3)
1.2.1 国内外注塑机的研究现状 (3)
1.2.2 注塑机的发展趋势 (5)
2 注塑机系统概述 (7)
2.1 注塑机的组成 (7)
2.1.1 注塑机液压油路系统 (7)
2.1.2 注塑机合模系统 (7)
2.1.3 注塑机注射系统、射台移动系统 (7)
2.1.4 注塑机电气控制系统 (8)
2.1.5 注塑机冷却系统 (8)
2.1.6 注塑机安全保护与监控系统 (8)
2.2 注塑机的分类 (8)
2.2.1 按注射单元形式分类 (8)
2.2.2 按注塑机的外形分类 (9)
2.2.3 按注塑机加工能力分类 (9)
3 注塑机控制系统的设计方案和思路 (10)
3.1 注塑机控制系统设计的主要内容和工艺分析 (10)
3.2 设计的思路和方案 (11)
3.2.1 传统注塑机控制系统设计 (11)
3.2.2 目前注塑机常用的控制系统设计 (11)
3.2.3 常用的注塑机控制系统设计的比较及确定 (11)
3.2.4 设计内容 (13)
4 注塑机的PLC控制系统硬件设计 (15)
4.1 输入输出点的继电器属性 (15)
4.2 PLC机型的选择 (16)
4.3 输入输出地址分配表 (17)
4.4 主电路的设计 (19)
4.4.1 电动机的启动控制 (19)
4.5 控制电路的设计 (20)
5 注塑机的PLC控制系统软件设计 (22)
5.1 注塑机的动作流程 (22)
5.2 程序设计 (25)
5.2.1 步进指令的简单介绍 (26)
1
5.2.1 状态转移图的设计 (26)
5.2.2 步进梯形图的设计 (32)
6 结论 (35)
谢辞 (36)
参考文献 (37)
注塑机PLC控制系统设计
摘要：注塑机控制系统是注塑机整机的一个重要组成部分，其性能优劣对整机至关重要。本论文首先确定了注塑机控制系统的设计方案及思路，
经过与单片机控制、微机控制、继电接触器控制等控制系统相比较，
决定采用PLC来实现对注塑机各动作的控制。确定了PLC输入和输
出接口的属性，将注塑机的所有检测开关、限位开关、手动操作开关
和主令开关等，进行确切地分类和编号，从而确定了I/O口的数量。
根据输入输出的数量、类型确定PLC的型号为FX2N-MR。完成了注
塑机主电路和控制电路等硬件电路的设计。软件设计方面，根据注塑
机各个动作制出注塑机的工艺流程图。根据此工艺流程图，设计出注
塑机的动作流程图，根据动作流程图写出注塑机的状态转移图，并依
据状态转移图写出步进梯形图。
关键词：注塑机，控制系统，状态转移图，步进梯形图
1
The design of PLC control system of injection
molding machine
Abstract：The control system of injection molding machine is an important part of the whole machine, the pros and cons of the performance of the machine
is essential. In this thesis, I determine the design and ideas of the control
system of the injection molding machine firstly. According to the
comparison with the single-chip control, the computer control and the
relay contactor control, PLC is chosen to control the action of the
injection molding machine. When the properties of the PLC input and
output interface is determined, I classify and number the detection switch,
limit switch, manually operated switch and master switch of the injection
molding machine in order to determine the number of I/O put. Based on
the number and types of input and output, we could determine the model
of the PLC is the FX2N-MR. Then the design of the main circuit and the
control circuit is completed. According to each action of the injection
molding machine, the process flow diagram is worked out. Then the
action flow diagram of the injection molding machine is completed
according to the process flow diagram. At last, we could work out the
state transition diagram according to the action flow diagram, and write
down the stepladder in accordance with the state transition diagram. Keywords: the injection molding machine, control system, the state transition diagram, the stepladder
1 绪论
1.1 塑料机械行业概述
从20世纪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%的塑料制品采用了注射成型。近年来汽车、建筑、家用电器、食品、医药等行业对注塑制品日益增长的需要，更推动了注射成型技术水平的发展和提高。中国塑料机械2000年销售额在70亿元人民币左右，以台数记约为8.5万台，其中40%左右是注射成型机。从美国、日本、德国、意大利等主要生产国来看，注塑机的产量都在逐年增加，在塑料机械中占的比重最大。
1.2 国内外注塑机的研究现状及发展趋势
1.2.1 国内外注塑机的研究现状
从注塑机问世起，锁模力在1000-5000kN、注射量在50-2000g的中小型注塑机占绝大多数。到了20世纪70年代后期，由于工程塑料的发展，特别是在汽车、船舶、宇航、机械以及大型家用电器方面的广泛应用，使大型注塑机得到了迅速发展。其中以美国最为明显，在1980年全美国约有140台10000kN以上锁模力的大型注塑机投入市场，到1985年增至500多台。日本名机注塑机公司成功地制造了当今世界最大的注塑机，其锁模力达到120000kN，注射量达到92000g[1]。
20世纪80年代以来，CAD/CAE/CAPP/CAM计算机应用技术在注塑机制造业的广泛应用，促进了中国注塑机研发和制造水平的高速发展。中国一批国家级高新技术企业都相继引进美国EDS公司的UGS软件和PTC公司的计算机辅助设计和分析等软件，实现了三维立体参数化建模，机构运动仿真，对关键零件分析，对高应力区的应力分布、应力峰值、危险区域等进行准备的分析计算，帮助设计人员迅速地了解、评估和修改设计方案，保证了重要零件的结构合理性和可靠性；实施了CIMS工程，实现了生产计划、物料、成本等计算机集成管理；引进IMAN系统，实现了产品技术数据的创建和跟踪，产品结构和版本，产品属性和关联数据的查询以及信息传递等计算机集成管理。
目前，国外注塑机控制系统系透过多个微处理器分工，融合先进的硬件及软件技术而成。控制系统的设计，特别注重机器与操作者的沟通，使操作者更容易掌握及发挥机器的各项功能。多种语言显示功能，突破了语言障碍。此外，还配置了许多高级的控制功能。例如，塑料注射模腔过程专家系统、智能识别模腔塑料注射保压点切换、自动设定注射压力参数和注射速度参数、智能调校锁模参数等。例如，美国一家著名的注塑机公司Cincinnati Milacron，百余年来不论在机械制造技术、设计开发、研究发展方面，都走在世界前列，该公司制造的VISTA 系列注塑机应用了航天工业的特殊技术材料、尖端控制系统及液压技术。又例如美国穆格公司研制的PC28注塑机控制系统和MOOG2000注塑机电脑控制系统，具有工业控制机的所有功能，全套注塑机输入输出驱动和检测控制接口及注塑机控制程序软件。香港华大机械设备有限公司生产的C2系列注塑机，在日本厂商配合下开发了CIMtrol电脑控制系统，该控制系统有较全面的注塑机电脑控制功能，使操作者能体现现代化注射成型工艺控制的优越性能。
与发达国家相比，中国的精密注塑机控制系统开发研究显得微乎其微。在技术研究上投入的人力、物力较小，而这方面的技术研究涉及面广，牵涉机械设计、液压传动系统、计算机控制技术水平以及化工高分子塑料等学科的综合性研究。中国塑料机械行业在应用高新技术、提高技术水平以及在推广应用机电一体化等方面，虽然已经取得了较大进展，并有部分企业已经开始采用微电脑控制，并且能够应用闭环控制技术，但西方发达国家应用这种技术已相当普遍，而且能够采用开环与闭环并用的控制技术，并将一些高性能注塑机控制系统取代传统的旧式继电器控制，因而大大提高了产品的精度、质量、稳定性和可靠性。
近年来中国的工程塑料应用发展得很快，而工程塑料制品的精度要求高于其他塑料制品。例如生产一个仪表上用的小模数聚碳酸酯齿轮，要求各节点重复精度达到0.05mm以上，制品收缩率控制在1%以下。因此除了对注塑机本身的加工精度要求苛刻外，精密可靠的控制系统、液压系统和精密元件也是精密注塑的关键所在。1995-2010年这15年间，中国的汽车工业、原材料工业、电子工业、交通运输业以及包装工业等将大力发展，因而对大型、超大型注塑机的需求日益增多。例如被列入中国支柱产业的汽车工业，不可能等到中国有了自行设计制造的高精度注塑机再进行汽车生产，故这些高精度注塑机只有依赖进口；再例如中国是一个木材资源相当贫乏的国家，建筑用的塑料门窗仅占门窗总量的1.2%左右，这和德国塑料窗已占其窗总量的50%左右相比，可以看出，中国塑料门窗的
开发潜力是十分巨大的。
综上所述，中国精密注塑机和控制系统研究要根据自身的客观条件，如技术力量、资金等，开发新产品，加强高新技术的应用和提高控制技术水平，逐步缩小中国与其他发达国家的差距。
1.2.2 注塑机的发展趋势
中国塑机产品每次参加塑机展览会，不论在规模上还是在技术上，都有不同程度的进步，一些产品正在逐步缩短与发达国家的差距，各别产品（如注塑机）处于世界领先水平。因而在最近几届国际橡塑机械展览会上，受到国外友好客商的好评。从中国塑料机械工业总体水平看，不论是管理水平、技术水平、产品品种、应用高新技术以及产品档次等方面，都与发达国家差距较大。为缩小差距，避免将中国广阔的塑机市场拱手让给他人，以下几点应是中国塑料机械行业的长远发展方向。
（1）配合塑料加工行业，加速高新技术的应用。
（2）为提高中国塑料机械的控制水平和技术性能，应更加速应用微电脑技术和高精度元件。
（3）在模具设计和加工技术方面，更加速推广应用CAD/CAM/CAE技术，使中国的模具制造水平在不长的时间内，进入世界先进行列。
（4）塑机行业要进一步加强专业化分工。
（5）加强塑料机械企业自身的技术改造。
从目前的国际水平来看，注塑机的移模速度已从过去的20-30m/min提高到40-50m/min，高的甚至达到70m/min；注射速度从过去的100mm/s提高到现在的250mm/s，有的达到450mm/s。日本制钢所研制的电动型注塑机达到900mm/s。注射压力从过去的120-150Mpa提高到目前的180-250MPa。日本的SN120P机已达到460MPa，它生产的制品收缩率几乎为零，制品公差可保证在0.02-0.03mm，壁厚可达到0.1-0.2mm。节能方面，从过去的流量比例和压力比例控制发展到变量控制或定量控制。变频调速系统、伺服控制技术的注塑机，其能耗仅为传统机器的30%。注塑机的高效率主要体现在工作节拍快，制品周期短，普遍比过去提高24%以上。高效注塑机的开模与预塑一般都是同步完成，开模过程中同时完成了抽芯和顶出。日本展览会上最快的注塑机，其工作周期只有1s。注塑机的控制技术历经了继电器、接触器控制及可编程控制器控制和专用计算机控制的发展过程。自20世纪60年代末美国费洛思公司首先应用计算机控制技术开始，经过
20世纪80年代以后的高速发展，它已经不再是简单的动作控制，而是包括熔体温度、注射压力、注射速度、保压时间、冷却过程及液压回路等各种参数的综合控制。注塑机过去大多数采用开环控制，目前正在向闭环控制方向发展。德国克劳斯马菲公司的PM控制系统，通过合模力、模腔压力和充模过程的控制，使制品质量的误差精确到0.15%。
注塑机发展的重要特点是向精密化、低噪音、高效率、节能和高度自动化方向发展，在控制系统设计方面，采用全闭环伺服电机为驱动的伺服液压执行阀，配合压力传感器和激光测量尺，做到压力和速度全闭环。这就要求注塑机控制系统有较高的品质指标。
综上所述，现代注塑机的发展正朝着以下几个方向发展。
（1）采用数控和数显装置。借助电子技术的快速发展，利用微处理器控制技术，对注塑数据的输入、循环程序的编程可以在控制面板显示器上直接输入，同时对设备锁模、注射等的位置、动态过程、输出的不同压力、速度进行监控、反馈，形成闭环控制。
（2）节能方面采用节能的泵源电路（功率匹配泵源电路、负载敏感回路等），采用高效节能的控制元件（插装阀、叠加阀、多功能阀、比例阀、伺服阀、数字阀等），采用变频调速装置对液压马达进行调速。
（3）低噪声，无污染（全自动注塑机）。
（4）实现自动化、无人化、低成本化。为实现注塑自动化，除了采用机械手、输送带等，出现了自动换模系统，它对注塑机的要求：
①高性能的个人计算机（PC）系统；
②具有模具注塑程序记忆系统；
③稳定的机械结构；
④简洁及明朗的机体；
⑤足够的换模空间。
（5）除了普通的注塑机外，另外注塑机正向着两极方向发展：
①朝着高压、巨型注塑机方向发展。注射量达170kg，锁模力可达万吨以上。
②朝着超小型精密注塑机方向发展。注射量达0.01g，锁模力为5t。精密注塑机精度可以达到：质量偏差为0.002g，零件厚度偏差为0.001mm，注射时间偏差为0.01s，加料时间偏差为0.1s，计量位置偏差为0.015mm，开模位置精度偏差为0.005mm[2]。
2 注塑机系统概述
2.1 注塑机的组成
注塑机的具体组成部分有：液压油路系统，合模系统，射台移动系统，加热冷却系统，润滑系统，电气控制系统，安全保护、监测系统以及供料等辅助系统。
2.1.1 注塑机液压油路系统
注塑机的液压油路系统由油泵、油泵电机、滤油器、油箱、油管、油温冷却器、比例压力阀、比例流量阀、开关阀、液压马达等各种液压元件组成，还包括一些辅助元件和密封件。注塑机系统设计采用了比例压力阀和比例流量阀，可实现压力和流量的多级控制，具有油路简单、效率高、系统稳定性良好、冲击少和噪声小等优点。
2.1.2 注塑机合模系统
合模系统的作用是推动模具进行开合运动，使动模板作启闭模往返移动，锁紧模具的力要大于注射压力，使塑料制品没有飞边。合模系统主要由四根拉杆和螺母把前后模板联接起来形成整体刚性框架。动模板装在前、后模板之间，后模板上固定合模油缸；动模板在合模油缸的作用下以四根拉杆为导向做启闭模运动。模具的动模装在动模板上而定模则装在前固定模板上。当模具闭合后，在合模油缸压力作用下，产生额定合模力。锁紧模具，防止模具注入高压熔融时模具的型腔张开。当合模时，模具拉杆和前、后模板形成力的封闭系统达到平衡状态。注塑过程合模动作包括：关安全门、锁模、注射、保压、溶胶、冷却、抽胶、开模、顶出制品等。
在动模板的后侧装有液压及机械顶出装置。动模板在开启模具时，可通过模具中的顶出机构，从模腔中顶出制品。在动模板或定模板上还装有调模机构，以便在一定的范围内调节模具厚度。在液压机械式合模机构中，还要通过调模机构来调试合模里的大小，以防止超载。
合模框架的前后侧设有安全罩、安全门以及液压、机械安全保护装置。为了确保安全，一般都用液压装置和电气限位开关同安全门双重连锁，当只有安全门闭合时才能进行闭模动作。
2.1.3 注塑机注射系统、射台移动系统
注塑机注射系统的作用是使物料塑化和熔融，并在高压和高速下将熔体注入模腔。注射系统主要由塑化装置、螺杆驱动装置、计量装置、注射动作装置、注射座以及整体移动装置、行程限位装置以及加料斗装置等组成。塑化装置又由螺杆和加热料筒组成，在螺杆头部装有防止熔体倒流的止逆环和各种剪切或混炼元件；螺杆驱动装置主要由减速装置、轴承支架、主轴套和螺杆驱动电机或液压马达组成。预塑化时，动力通过主轴套和轴承支架上的减速装置带动螺杆旋转。
注射装置主要由注射油缸和活塞及喷嘴组成。在注射时，油缸产生注射推力，通过主轴推动螺杆向头部熔体施加高压，使熔体通过喷嘴充入模腔。注射座是一个可以在机身上移动的基座，塑化装置、注射装置以及计量装置和料斗都固定在注射座上。注射座在油缸的作用下，可以做整体前进或后退，使喷嘴与模具接触或离开。
2.1.4 注塑机电气控制系统
电气控制系统是注塑机的“中枢神经”，它控制着注塑机的各种程序及其动作；对时间、位置、压力、速度和转速等进行控制。主要由计算机及接口电路、各种检测元件及液压驱动放大电路组成闭环调节系统。
2.1.5 注塑机冷却系统
注塑机的冷却系统用来冷却液压油、料口以及模具。它是一个封闭的循环系统，能将冷却水分配到几个独立的回路上去并能对其流量进行调节，通过检测水的温度，实行闭环调节。
2.1.6 注塑机安全保护与监控系统
注塑机的安全装置主要用于保护人和机器的安全。由安全门、行程阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气、机械、液压的连锁保护。检测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况即进行指示或报警。
2.2 注塑机的分类
近年来注塑机发展很快，类型日益增多，而分类方法很多。绝大多数的注塑机都是由电动机驱动一个或一组液压泵，由液压泵及运行其中的压力油组成一套驱动系统，动作的产生由驱动器所担任，通常直线往复运动是由压力油推动油缸或活塞产生的，而旋转运动是由压力油推动液压马达所产生的。
2.2.1 按注射单元形式分类
按注射单元形式可分为柱塞式和螺杆式两大类，目前大部分的注塑机都是螺杆式的。
（1）柱塞式注塑机。该类注塑机是通过柱塞把塑料推向料筒前端的塑化室，依靠料筒外部的加热将塑料塑化成熔融状态，而后在柱塞的推挤作用下，注射到模具型腔中去。
（2）螺杆式注塑机。塑料的熔融塑化和注射全部是由螺杆来进行的，螺杆式注塑机是目前应用最广泛的注塑机。
2.2.2 按注塑机的外形分类
按注塑机的外形分类，主要是按照注塑和合模装置的方式来分类。
（1）立式注塑机。立式注塑机的注塑系统和合模系统的轴线是竖直排列的。其优点是：占地面积小，模具比较小，拆装方便，在模具内易于安放金属嵌件实现嵌件注塑成型。其缺点是：机身高，注塑机稳定性差，制品顶出后无法自动脱落，难实现自动化生产，一般用于半自动化生产。立式注塑机由专人操作，适用于成型多嵌件的塑料制品。
（2）卧式注塑机。卧式注塑机的注塑系统和合模系统的轴线是水平排列的。其优点是：机身低，注塑机稳定性好，制品顶出后可以自动脱落，容易实现自动化生产。其缺点是：占地面积较大，模具拆装麻烦，安放嵌件不方便，所以如果大批量的嵌件注塑要根据每个不同的产品来改造注塑机，变成非标的专用注塑机。卧式注塑机目前使用最广、产量最大，是国内外注塑机的最基本形式。
（3）角式注塑机。角式注塑机的注塑系统和合模系统的轴线是互相垂直排列的。注塑时塑料从模具的分型面注入，适用于中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制品。同时，可以利用注射系统留下的空位置来进行嵌件的移动，实现卧式注塑机的嵌件自动注塑。
（4）多工位注塑机。多工位注塑机是一种多模操作的特殊注塑机。
2.2.3 按注塑机加工能力分类
一台通用注塑机的加工能力主要由合模力和注塑量来决定。合模力是由合模装置所产生的最大锁模力决定的，注射量是以注塑机最大理论注塑容量表示的。根据注塑机的加工能力可以分为超小型、小型、中型、大型、超大型注塑机。
3 注塑机控制系统的设计方案和思路
3.1 注塑机控制系统设计的主要内容和工艺分析
主要内容：本毕业设计以注塑机控制系统为设计背景，要求运用可编程控制器技术、自动检测和自动控制技术等，设计基于PLC的注塑机自动控制系统。
注塑机主要动作分为5个部分：（1）闭模和合紧，注塑机的成型周期一般从模具开始闭合时起，模具首先以低压力快速进行合模，当动模板与定模板接近时，合模的动力系统应该切换成低压低速，在确定模腔内无异物存在时，再切换成高压而将模具合紧。（2）注射装置前移和注射，在确认模具达到所要求的合紧力，注射装置前移，使喷嘴和模具贴合，当喷嘴与模具完成贴合后，便可向注射缸接入压力油。与油缸活塞相接的螺杆，以高压高速将熔料注入模腔。（3）压力保持，为了制得质量致密的制品，对注入模腔的熔料还需保持一定的压力进行补缩。（4）制品冷却和预塑化，当保压进行到熔料将浇口封闭时，可去除压力使制品在模内冷却定型。此时，螺杆在液压电机的驱动下转动，将来自料斗的粒状或粉状的胶料向前输送，并使其塑化。（5）注射装置后退和开模顶出制品，螺杆塑化后，需要喷嘴撤离模具，即注射装置后退，模腔内的熔料经冷却定型后，合模装置即行开模，并自动顶出制品。
工艺分析：注塑成型过程是将热塑性塑料或热固性塑料在加热机筒内经过加热、剪切、搅拌混合及挤压作用，使之均匀塑化（温度、组分均匀的熔融状态），塑化好的熔融物料在小孔径或控制封闭的喷嘴的阻挡作用下，集中在料筒的前端，然后借助于螺杆或柱塞施加的推力，经过喷嘴与模具的浇注系统进入闭合好的低温模腔内。充满模腔的熔体在受压的作用下，经冷却(热塑性塑料)或加热（热固性塑料）固化成型，打开模具取出制品，在操作上完成一个成型周期，以后不断重复上述周期的生产过程。按照习惯，把一个注塑成型工作循环称为注塑机的成型周期。按时间先后顺序可以绘制成注塑机的工作过程循环图，又称注塑机工艺流程图。如图3.1所示。
图3.1 注塑机工艺流程图
3.2 设计的思路和方案
3.2.1 传统注塑机控制系统设计
传统的注塑机一般采用简单的开环控制，它是按预先设定的成型条件，用开路（无反馈回路）控制机器的动作。在生产过程中，预先按工艺要求设定各个动作参数，例如合模压力、注射速度、循环时间、保压压力，温度等，由机器在生产过程中加以保持。这种控制方式结构简单，价格低廉，但抗干扰能力差，控制温度与精度也比较低。
3.2.2 目前注塑机常用的控制系统设计
目前，更多的注塑机采用的是半闭环控制或全闭环控制，即按照实时测量值与设定值的偏差进行比较控制。闭环控制系统采用了负反馈回路，当注射速度、注射压力、模腔温度、模腔压力、熔体温度和液压油压力等在生产过程中因干扰出现偏差，机器则通过自适应控制系统对干扰引起的偏差进行自动补偿修正，这种控制方法抗干扰能力强，控制精度高。
3.2.3 常用的注塑机控制系统设计的比较及确定
可以对注塑机实现控制的有PLC、单片机、继电接触器和微型计算机等。
PLC作为一种面向工业生产的应用型技术，与CAD/CAM、NC技术并成为现代工业的三大支柱技术，被越来越多的人所熟悉和应用。PLC专为在工业现场应用而设计，采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微处理技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差等缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电
气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编程，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使程序编制形象、直观、方便易学，调试与查错也都很方便。用户在购买到所需的PLC 后，只需按说明书的提示做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可以灵活方便地将PLC应用于生产实践[3]。
与单片机控制相比较，PLC控制的优点在于：PLC采用的梯形图类似于继电器线路图，编程简单易学，易于为广大电气工程技术人员所接受；PLC更加适合于工业恶劣环境下使用，性能比较稳定，而单片机的工作环境要求更高一些。
采用PLC的控制系统较之继电接触器控制系统提高了一大步，其主要优点有以下几点：
(1）逻辑控制。继电接触器控制是利用各电器件机械触电的串、并联组合成逻辑控制。采用硬线连接，连线多而复杂，对今后的逻辑修改、增加功能很困难。而PLC中逻辑控制是以程序的方式存储在内存当中，改变程序，便可改变逻辑。连线少、体积小、方便可靠。
(2）控制速度。继电接触器依靠机械触电的吸合动作来完成控制，其工作频率低，工作速度慢。而PLC由于采用程序指令来实现控制功能，稳定可靠，使运行速度大大提高。
(3）顺序控制。继电接触器是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制。时间继电器内部的机械结构易受环境温度和湿度变化的影响，造成定时的精度不高。在PLC内部是由半导体电路组成的定时器以及由晶体振荡器产生的时钟脉冲计时，定时精度高。使用者根据需要，定时值在程序中便可设置，灵活性大，定时时间不受环境影响。
(4）灵活性与可扩展性。继电接触器系统安装后，受电器设备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响，系统在今后的灵活性、扩展性很差。而PLC具有专用的输入输出模块，理论上连接可以无穷多，灵活性与可扩展性都比较好。
(5）计数功能。继电接触器控制可实现逻辑功能，但不具备计数的功能。PLC 内部有特定的计数器，可实现对生产设备的步进控制。
(6）可靠性和可维护性。继电接触器控制使用大量的机械触点，触点在开闭时会产生电弧，容易对人造成损伤并伴有机械磨损，使用寿命短，运行可靠性差，不易维护。而PLC采用微电子技术，内部的开关动作均由无触点的半导体电路来完成。体积小，使用寿命长，可靠性高，并且能够随时显示给操作人员，及时
监视控制程序的执行状况，为现场调试和维护提供便利。
与微型计算机相比较，PLC控制系统的优势在于：
(1）PLC输入输出接口较多，中大型PLC输入输出接口更多，便于多路多点控制。
(2）PLC编程简便，因为PLC是采用易于用户理解、接受和使用的梯形图编程语言，指令又不太多，而计算机使用汇编语言或其它高级语言编程，比PLC 编程复杂。
(3）PLC可靠性高，因为PLC是为工作环境条件比较恶劣的工业控制设计的，设计与制造PLC时已采用了多种有效的抗干扰和提高可靠性措施。
(4）PLC技术较容易掌握，使用维护方便，对使用者的技术水平要求比使用计算机时低。
(5）PLC采用扫描方式进行工作，加之其它一些原因，所以PLC输入输出响应比计算机慢。
(6）此外PLC体积较小，调试周期短[4]。
基于以上PLC控制分别与单片机控制、继电接触器控制以及微型计算机控制的比较，本论文采用PLC控制系统实现对注塑机的控制。注塑机电控装置由输入、输出装置、PLC和液压比例阀、开关阀的驱动电路组成。把编好的用户程序通过微机或手编器输入PLC基本单元，PLC基本单元将用户程序解读为微处理器芯片CPU认识的目标码，即把梯形图或汇编语句表解读为目标代码。中央处理单元以扫描的形式将注塑机状态信号采样输入到存储器中，再按用户程序变成内部逻辑关系得到所需要的输出状态，通过输出装置控制注塑机动作。编程器是对注塑机进行编程用的。编程器的语言有指令方式（语句表），也有助记符号方式、逻辑图及梯形图符号，还有继电器电路方式，其中控制系统的梯形图方式和指令形式（语句表）使用最为常见。
3.2.4 设计内容
(1）根据注塑机控制系统的内容和要求，可作出注塑机的工艺流程图，确定PLC输入和输出接口的属性，将注塑机的所有检测开关、限位开关、手动操作开关和主令开关等，进行确切地分类和编号，以此来确定I/O口的数量。根据注塑机输入输出的数量、类型确定选用的PLC型号。
(2）主电路部分的设计。主电路部分是由电动机拖动液压泵，产生高压工作动力油。本论文中采用星-三角降压启动方式，据此可设计出注塑机主电路图。
(3）控制电路部分的设计。控制电路设计中，根据输入输出的地址分配可得到PLC外部接线图。
(4）根据注塑机的工艺流程图，先将注塑机的各个动作流程分为四个部分，分别根据工艺流程图制出各个部分的动作流程图，最后再将各个部分的动作流程图整合到一起，从而制定出注塑机的整个动作流程图。
(5）根据输入输出接口的地址分配表以及注塑机的动作流程图，分为四个部分分别设计出注塑机的状态转移图，最后整合得到整体的状态转移图。根据各部分状态转移图分别制出对应的步进梯形图，最后整合得到完整的步进梯形图。
4 注塑机的PLC控制系统硬件设计
4.1 输入输出点的继电器属性
第三章中介绍了注塑机的主要动作和工艺流程，据此可作出PLC输入输出继电器属性表。下表为输入点继电器属性表。
表4.1 输入点继电器属性表
下表为输出点继电器属性表。
表4.2 输出点继电器属性表
4.2 PLC机型的选择
随着PLC控制的普及与应用，PLC产品的种类和型号越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列。其中三菱公司FX系列PLC聚集了整体式和模块式PLC的优点，其基本单元、扩展单元和扩展模块的高度与宽度相同，它们的相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。其体积小，很适于在机电一体化产品中使用。
FX2N系列的PLC为目前市场上的主流产品，能完成绝大多数工业控制要求。上市多年之后，价格有所下降，性价比较高。
FX2N系列PLC有以下技术特点：
(1)FX2N系列PLC采用一体化箱体结构，其基本单元将CPU、存储器、输入/输出接口及电源等都集成在一个模块内，结构紧凑，体积小巧，成本低，安装
方便。
(2)FX2N系列PLC是FX系列中功能最强、运行速度最快的PLC，基本指令执行时间高达0.08us，超过了许多大、中型PLC。
(3)FX2N的用户存储器容量可扩展到16KB，其I/O点数最大可扩展到256点。
(4)FX2N有多种特殊功能模块，如模拟量输入/输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、位置控制模块、RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板、模拟定时器扩展板等。
(5)FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针及15点中断指针。
(6)FX2N有128种功能指令，具有中断输入处理、修改输入滤波器常数、数学运算、浮点数运算、数据检索、数据排序、PID运算、开平方、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、串行数据传送、校验码及比较触电等功能指令。
(7)FX2N还有矩阵输入、十键输入、十六键输入、数字开关、方向开关及7段显示器扫描显示等指令[5]。
基于以上优点，本论文采用FX2N系列的PLC。
根据注塑机对PLC控制系统的要求，确定了系统所需的输入、输出设备，统计出所需的输入信号的点数为28个，输出信号的点数为21个。故选择输入点为32、输出点为32的型号为FX2N-64MR的PLC。
4.3 输入输出地址分配表
确定了PLC的型号后，便可分配PLC的输入/输出点的地址分配。其中输入点地址分配如表4.3所示，输出点地址分配如表4.4所示。
表4.3 输入点地址分配
表4.4 输出点地址分配
简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
+ 安徽汽车职业技术学院毕业设计（论文） 学生姓名：王家伟 系部：机电系 专业：机电一体化 班级：14-04班 指导老师；李明
自动售货机的PLC控制系统设计 摘要：本文介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。 关键词自动售货机；可编程序控制器；梯形图 Abstract:This paper describes the basic principle of the vending machine and the working process, and then take a transaction process, the transaction process is divided into several block, then respectively for programming block. The concrete expression of the role of programmable controller in the vending machine. Program involves the vending machine work most of the process. Using PLC control of automatic vending machine to improve the stability of the system, and the vending machine to ensure the long-term stable operation. Keywords:The vending machine; Programmable controller; Ladder diagram
内容摘要 注塑机是集机、电、液于一体的典型系统，因具有能一次成型复杂制品、后加工量少、加工的塑料种类多等优点，目前已成为塑料成型加工的主要设备。传统中小型注塑机电气部分大多采用继电器控制，随着电子技术的不断进步与发展，其缺点越来越显著的表现出来，其主要表现为线路复杂，继电器动作慢、寿命短，系统控制精度差，故障率高，维修难度大等。针对上述问题，此次毕业设计注塑机的控制系统采用PLC控制系统进行控制。通过编程把各种电气保护和传感信号作为输入，各动作工序作为输出。提高了系统的控制精度，可靠性好，且易于检修。 本文介绍了注塑机的机械结构和控制原理,其次分析了注塑机的基本控制要求和工艺流程，最后给出了PLC控制系统的硬件组成和软件设计方法。 关键词 注塑机;PLC;温度检测;步进控制
Abstract Now injection molding machine is a mechanical, electrical and fluid in one typical system, because of the complexity can be a molding products, less processing, and processing various types of plastics, etc., has become the plastic molding process major equipment. Traditional small and medium-sized electric injection molding machine used relays to control the most part, with the advances in electronic technology and development, its becoming more and more obvious shortcomings of the show, the main line performance for the complex, slow relay, short life expectancy, the system control poor accuracy, the high failure rate, maintenance, etc. is very difficult. In response to these problems, the graduate design of the control system of injection molding machine control system using PLC control. Through the programming to a variety of electrical protection and sensor signals as input, processes the output of the action. To improve the control of the system accuracy, reliability, and easy maintenance. This paper introduces the working principle of injection molding machine, then analyses the controlling system and technicality process, and finally given its PLC control system hardware and software design. Key words :injection molding machine；PLC；temperature test；stepping control
单片机课程设计 P L C课程设计报告 学生姓名学号 班级 专业电气工程及其自动化 题目自动售货机控制 指导教师 2012 年 5 月
一、设计指标 1.掌握可逆计数器指令的使用及编程 2.掌握自动售货机控制系统的接线、调试、操作 二、设备 序号名称型号与规格数量备注 1实训装置THPFSM-1/2 1 2实训挂箱A16 1 3导线3号若干 4通讯编程电缆PC/PPI 1 西门子 5实训指导书THPFSM-1/2 1 计算机（带编程 1 自备 6 软件） 三、面板图 +
四、控制要求 1.总体控制要求：如面板图所示，钢板从右侧送入，在M2、M1、M3电机的带动下，经过三次轧压后从左侧送出。 2.打开“SD”启动开关，系统开始运行，钢板从右侧送入，打开“S1”开关，模拟钢板被检测到，MZ1、MZ2、MZ3点亮，表示电机M1、M2、M3正转，将钢板自右向左传送。同时指示灯“A”点亮，表示此时只有下压量A作用。 3.钢板经过轧压后，超出“S1”传感器检测范围，电机“M2”停止转动。 4.钢板在电机的带动下，被传送到左侧，被“S2”传感器检测到后，MF1、MF2、MF3点亮，表示电机M1、M2、M3反转，将钢板自左向右传送。同时指示灯“A”、“B”点亮，表示此时有下压量A、B一起作用。 5.钢板在电机的带动下，被传送到右侧，被“S1”传感器检测到后，MF1、MF2、MF3点亮，表示电机M1、M2、M3反转，将钢板自左向右传送。同时指示灯“A”、“B”“C”点亮，表示此时有下压量A、B、C一起作用。 6.钢板经过轧压后，超出“S1”传感器检测范围，电机“M2”停止转动 7.钢板传送到左侧，被“S2”传感器检测到后，电机“M1”停止转动。 8.钢板从左侧送出后，超出“S2”传感器检测范围，电机“M3”停止转动。 9.“S1”传感器再次检测到钢板后，根据2至8的步骤完成对钢板的轧压。 10.在运行时，断开“SD”开关，系统完成后一个工作周期后停止运行。 五、功能指令使用及程序流程图 1.加法计数器指令使用
《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路
3．为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵能同时控制两台电动机的停止； ⑶当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止 4．试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序
5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动
6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出 梯形图程序
7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求： 1）能实现启、停的两地控制； 2）能实现点动调整； 3）能实现单方向的行程保护； 4）要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求： 1）能自动实现前进—后退—停止到原位； 2）工作台前进到达终点后停一下再后退； 3）工作台在前进中可以立即后退到原位；
4）有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2，要求： 1） M1启动后，M2才能启动； 2） M1停止后，M2延时30秒后才能停止； 3） M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图，并编写梯形图控制程序
基于PLC实现注塑机的电气控制 【摘要】注塑机又名注射成型机或注射机，它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。本文旨在使用S7-200 PLC实现控制系统的电气控制，与传统的继电器控制相比，该控制方法具有可靠性高、快速、抗干扰强等优点，从而实现了注塑机生产的自动化。 【关键词】注塑机；S7-200 PLC；电气控制；自动化 1.引言 近年来汽车、建筑、家用电器、食品、医药等行业对注塑制品日益增长的需要，更推动了注射成型技术水平的发展和提高。从而线路复杂，继电器动作慢、寿命短，系统控制精度差，故障率高的传统采用继电器控制的注塑机被采用PLC 控制的系统代替。PLC控制系统可以很好的实现注塑机的各个动作，提高了系统的控制精度和自动化。 2.注塑机液压系统的工作原理及要求 注塑机是将粒状塑料通过料斗进入螺旋推进器中，螺杆转动，将物料向前推进，因螺杆外装有电加热器，将物料熔化成黏液，在此之前，合模机构已将模具闭合，当物料在螺旋推进器前端形成一定压力时，注塑机构开始将黏液高压快速注射到模具型腔中，经过一定时间的保压冷却后开模，把成型的塑料制品顶出，便完成了一个动作循环。 对液压系统要求为：合模运动要平稳，两片模具闭合时无冲击；模具闭合后，合模机构应维持闭合压力，以防止注射时将模具冲开。注射后，注射机构应保持注射压力，使塑料充满型腔；预塑进料时，螺杆转动，物料被推至螺杆前端，螺杆与注射机构一起向后退，为使螺杆前端的塑料有一定密度，注射机构必须有一定的后退阻力；系统应设有安全联锁装置以保证安全。 3.注塑机的液压系统动作控制过程 注塑机的一个工作过程要完成快速合模、慢速合模、增压锁模、注射座前进、注射、注射保压、减压放气、再增压、预塑进料、注射座后退、快速开模、慢速开模和系统卸荷。液压原如理图1。 图1中各执行元件的动作循环主要依靠行程开关、时间继电器和压力继电器切换电磁换向阀来实现，各电磁铁动作顺序如表1。 4.传统电气控制与PLC控制 传统电气控制系统主要是通过继电器来控制电磁铁的得电和失电，控制液压
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
四工位组合机床控制系统的设计 【摘要】 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。 四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。 本文运用大学所学的知识，提出了四工位组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。 关键词：液压技术四工位组合机床液压系统结论
电气控制技术课程设计任务书课程设计说明书 名称自动售货机控制系统的设计院系 班级 姓名 学号 系主任 教研室主任 指导教师
一任务描述： 自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备，它不受任何场地限制，方便快捷，在我国也越来越普及。传统的自动售货机采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。PLC不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。本文设计的是售汽水和咖啡这两种饮料的自动饮料机，它的售货过程是：首先由顾客按下商品选择开关时，然后顾客投入的硬币(投入硬币的面值和剩余值由PLC驱动数码管显示)经过光传感器感应，再由光传感器驱动硬币识别传感器识别硬币（由于能力有限，在识别硬币上不做具体研究）。如果是无效币则使继电器打开阀门，将硬币退出；如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币腔，并经硬币识别传感器将信号送给PLC。最后经顾客选择，同时PLC控制，使PLC的输出口上有相应的信号输出。若贮币腔内无硬币（红外检测器感应）、饮料的量位小于设定值（红外传感器感应）、售货机遭损，系统就报警【7】。大体运行如图2-1： 图2-1自动售货机控制系统硬件组成示意图
图2-2是自动售货机简单示意图。在该机中有两种已经配制好的饮料储液桶（未画出来），一种为汽水，另一种为咖啡。汽水出口和咖啡出口分别代表由两个电磁阀控制放入杯中的饮料品种的饮料出口。 咖啡指示灯投币不足指示灯 图2-2自动售货机简单示意图 二控制要求 （1）自动售饮料机可投入1角、5角、1元的硬币。 （2）所售饮料标价：汽水——2元，咖啡——3元。 （3）投币总额或现在值显示在7段数码管上。 （4）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。（如：当投入的硬币总值超过2 元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过3元时，汽水、咖
电控及PLC课程设计 任务书 电气工程及其自动化专业 盐城工学院电气工程学院
课程设计总体要求安排 一.教学目的与任务 电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程，学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外，必须通过一定实验室环境内的课题训练，实际动手设计和调试应用程序，进一步加深和强化课程理论知识应用。 课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求，运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识，以及电气控制系统设计的基本方法、步骤，查找有关资料，设计电气控制线路，选择电器元件，整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 鉴于本课程设计的重要性，要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极，发挥自己的主动性，在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计，不得出现抄袭他人设计的现象，一经发现，该生课程设计成绩以不及格论处。 二.主要内容 1）PLC的认识与使用： PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器； 2）基本操作练习： 启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线； 3）编程与仿真软件的学习与使用； 4）应用程序的设计与调试运行及演示。 三.基本要求 本课程设计共设10个应用设计题，每个学生选作1题，独立完成。 在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1）在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。
成人高等教育 毕业论文课题：全自动注塑机的PLC控制 专业电气设备及其自动化
目录 目录………………………………………………………………………… 1 摘要…………………………………………………………………………… 2 Abstract (3) 0引言……………………………………………………………………… 4 1注塑机的机械结构及工作原理 (5) 1.1注塑机的机械结构 (5) 1.2工作原理 (5) 2注塑机的流程图、I/O分配及外部接线 (6) 2.1注塑机的流程图 (6) 2.2I/O分配图 (6) 2.3P L C的选型以及其外部接线图的设计 (7) 3 注塑机的PLC程序设计……………………………………………………
9 3.1相关知识 (9) 3.2程序 (9) 3.2.1 手动自动的选择程序……………………………………………… 10 3.2.2 注塑机自动运行的程序……………………………………………… 1 1 3.2.3 PLC手动控制注塑机运行程序……………………………………… 1 2 4 PLC的外围设备以及安全保护要求………………………………………… 1 3 4.1短路保护 (13) 4.2感性输入输出处理 (13) 4.3 PLC系统的接地要求………………………………………………… 1 3 绪论……………………………………………………………………… 1 4 致谢……………………………………………………………………… 1 5 参考文献……………………………………………………………………… 1 6
摘要 本文主要介绍以三菱FX2N-36MR的PLC（可编程控制器）来控制注塑机的运行的控制原理。从注塑机的原理、工作流程、工作方式、以及这种控制的优点来阐述这种全自动的PLC控制的注塑机是具有很大的优势来取代传统的继电器控制的注塑机的，这是因为这种新型的控制方式具有高精度、重复性好、生产周期短、且具有节约能源的优点。本文涉及了电气、机械、液压、冷却等方面的内容。 关键词三菱PLC，变频器，注塑机，液压 Abstract This paper introduces the Mitsubishi FX2N-36MR PLC (Programmable Logic Controller) to control the operation of the injection molding machine control from the injection molding machine, the work processes, work methods, and to illustrate the advantages of this control PLC control this automatic injection molding machine is a great advantage to replace the traditional relay control injection molding machine, it is because This new control method has high accuracy, good repeatability, short production cycle, and has the advantage of saving energy. This article relates to the electrical, mechanical, hydraulic, cooling and other aspects. Keywords：Mitsubishi PLC, inverter, injection molding machines,
设计项目名称自动化组合机床的PLC控制系统设计 Abstract This article introduced that the PLC control system design of Automatic combined machine tool, this system has a high degree of automation and precision, and also be widely used in industrial production and other fields. The traditional combined machine tool uses the relays generally, the precision is low, the reliability is not high, did not meet the social development need. Along with the PLC control technology's rapidly expand, as the core combined machine tool has highlighted its superiority take PLC. This paper first introduced that PLC and the history and development of the combined machine tools, and emphatically expounds the structure, movement and the control mode of combined machine tools, then the composition of PLC is analyzed, besides these, the general arrangement of PLC control system and the presentation of program are also given an overview, then we confirm PLC's type, distribute I/O address and external wiring. According to the related content we draw sequential function chart and use FXGPWIN software to draw PLC ladder diagram. At the end of the article we also introduced Fault diagnosis and exclusion of PLC control system and further summary fo the article. 【Key words】: PLC 、Mitsubishi FX series、combined machine tools 摘要 本文介绍自动化组合机床的PLC控制系统设计，该系统具有自动化程度高，精度高等特点，在工业生产等领域有广泛应用。传统的组合机床采用继电器，精度低，可靠性不高，已不适合社会发展需要。随着PLC控制技术的迅速发展，以PLC为核心的组合机床控制系统已凸显出其优势。 本文首先介绍PLC和组合机床的历史与发展，并论述了组合机床的运动形式以及控制方式，接着对PLC控制系统的总体设计和程序的表达方式做了概述，然后确定PLC型号、分配I/O地址和外部配线，接着根据相关内容画出顺序功能图并利用FXGPWIN软件
《电气控制与PLC》综合训练 说明书 专业名称：电气自动化技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期：年月日
《电气控制与PLC》综合训练课程设计评阅书
本实验设计基于西门子S7-200系列PLC进行自动售货机控制系统的设计，阐述了自动售货机系列设计的基本原理及工作流程，按后以一次交易过程为例，把交易分成了几个程序模块，分别用PLC进行编写。文中的梯形图使用西门子PC梯形图编译软件STEP7来进行编写，并完成了PLC外部接线图。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。 关键词：售货机；PLC；控制系统
1课题描述 (1) 2设计过程 (2) 2.1自动售货机的设计要求 (2) 2.2控制系统的I/O点及地址分配 (2) 2.3 PLC系统选型 (2) 2.4 PLC外围接线图 (5) 2.5系统程序设计 (6) 3总结 (9) 4参考文献 (10)
1 课题描述 自动售货机的概况 自动售货机（vending machine），能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。近几年，随着我国商品市场的不断繁荣和城市现代化程度的不断提高，自动售货机也已悄然步入了我国的大中城市。在国家相关政府部门的大力支持下，我国的自动售货机产业以超常规的速度迅猛发展，并带动了一批新的服务业、物流运输配送业的快速发展，丰富了我国的商业产业结构，开创了一个全新的自动销售和自助服务时代。我国自动售货机市场到2008年以后将进入发展期。 本文介绍一种能自动销售汽水和咖啡的售货机的PLC控制系统。主要从控制要求、控制系统的I/O点及地址分配、PLC系统选型、电气控制系统原理图、系统程序设计、PLC的安装、电源设计、系统的接地、PLC 输出端保护等方面来展开说明与论述。
目录 1 引言（主要写课题设计的目的、设计内容及要实现的目标） (02) 2 系统总体方案设计 (03) 2.1 系统变量定义及分配表 (03) 2.2 系统接线图设计 (04) 3 控制系统设计 (04) 3.1 控制程序流程图设计 (04) 3.2 控制程序设计思路 (06) 4 系统调试及结果分析 (06) 4.1 系统调试及解决的问题 (06) 4.2 结果分析 (07) 5 结束语（主要写取得的效果、创新点及设计意义） (07) 参考文献 6附录：带功能注释的源程序 (08)
1、引言 注塑机是一种专用的塑料成型机械，它利用塑料的热塑性，经加热融化后，加以高的压力使其快速流入模腔，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状的塑料制品。 注塑机的工艺要求： 注塑机生产一个产品一般要经过闭模、合闸、稳压、整进、注射、保压、预塑、解压、开闸、起模、顶出产品等工序。这些动作的完成均由电磁阀控制液压回路来完成。 本实验的目的就是完成注塑机的两种工作方式：手动和自动循环的PLC控制。其自动循环时的工艺流程如图所示。从图中可以看出，注塑机的控制过程是顺序控制。它的工作是从闭模开始一步一步有条不紊进行的，每个工步执行指令使电磁阀动作，用行程开关和工艺过程时间来判断每一步是否完成，且只有当前一个工步完成后才能进入下一工步。也就是说，下一步的接通条件取决于上一步的逻辑结果以及附加在这一步上的条件。除了自动工作方式之外，为了方便设备的调整及单件产品生产，注塑机还设有手动工作方式。所谓手动，是为注塑机的每一个工步都设置一个按钮，当某个按钮按下时，机器就执行该按钮对应的工步动作。 注塑机自动循环状态的工艺流程图
控制系统课程项目 设计说明书 项目名称：数控铣床控制系统设计 系别：机械电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：city 学号：09128888 组员：学号： 学号： 指导教师：陈少波
完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日 目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)
2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套
1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述 此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统
目录 第1章引言·1 1.1 可编程控制器的简单介绍··1 1.2 西门子S7-200 的简单介绍··4 1.3 C650卧式车床简述··5 第2章继电接触器控制系统设计·7 2.1 C650卧式车床的控制要求··7 2.2 电气控制线路分析··7 2.3 C650卧式车床电气控制线路的特点··9 第3章C65O普通车床的PLC 设计过程·10 3.1 控制要求··10 3.2 方案说明··10 3.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型··10 3.4 C650普通车床PLC控制系统I/O地址分配表··11 3.5 控制电路设计··11 3.6 PLC控制程序设计··13 3.7 C650普通车床控制系统PLC控制程序语句表··15 3.8 系统调试··18 结论·19
设计总结·20谢辞·21 参考文献·22
第1章引言 本设计主要针对C650普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 1.1 可编程控制器的简单介绍 1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。 PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自 诊 断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。 1.1.2 可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成: 中央处理器（Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。 电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。 输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”
湖南工学院课程设计说明书 课题名称：自动售货机的控制设计 专业名称：自动化 学生班级：自本0701 学生学号： 410070131 学生姓名：冯源 指导老师：陆秀令
课程设计任务书 自动售货机的控制设计 一、控制要求 1．自动售货机有3个投币孔，分别为1元、5元和10元。 2．售货共有3种饮料供选择，分别为汽水、花茶和咖啡。 3．如投币总额超过销售价格，将可由退币钮找回余额。 4．投币总额或当前值显示在7段数码管上。 5．投币值等于或大于12元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水。 6．投币值等于或大于15元时，汽水和花茶指示灯亮，表示只可选择汽水和花茶。 7．投币值等于或大于20元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示3种均可选择。 8．按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，3s后自动停止，表示饮料已经掉出。 9．动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于10元，则先退10元再退1元，如果小于10元则直接退1元的。 二、设计任务 学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能； 3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能自行创新设计； 5. 进行系统调试，实现自动售货机的控制要求。
三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。
河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师
前言 随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献
2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。