全自动注塑机的PLC控制本科毕业论文

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

2.2 I/O分配图 ……………………………………………………………… 6

2.3 PLC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 ……………………………………………… 11

3.2.3 PLC手动控制注塑机运行程序 ……………………………………… 12

4 PLC的外围设备以及安全保护要求………………………………………… 13

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 ………………………………………………… 13

绪论 ……………………………………………………………………… 14

致谢 ……………………………………………………………………… 15

参考文献 ……………………………………………………………………… 16

摘要

1

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

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 process, 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

becau 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.

注塑机根据注射成型工艺要求的机械，它的注塑流程分为合模、注射、保压、

塑化、顶出，完成一个周期，然后继续下一个周期。传统的注塑机的电气控制系

统是由接触器，时间继电器，中间继电器等来控制的，其控制精度不高，生产周

期长，容易产生电气故障，并且浪费能源和材料。在产品竞争日益激烈的现代社

会中，产品的价格竞争尤为重要，所以就必要使产品的成本降低。在这种背景下，

传统的注塑机由于种种缺点逐步被新型的PLC控制的注塑机所代替。

可编程程序控制器（PLC）是以微处理器为核心的通用工业自动化装置，他是

将传统的继电器控制技术和计算机技术、通信技术融为一体，具有结构简单、功

能完善、性能稳定、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便、性价比高等优

点。因此近年来在工业自动化控制方面应用广泛，逐步淘汰掉了好多传统的继电

器控制线路，并且被誉为现代工业自动化的三大支柱之一。

在本文中主要介绍的就是注塑机机械结构和控制的原理、注塑机控制系统的控

制要求、注塑机硬件的选择以及软件程序的编写、以及各种传感器的安装盒调试，

操作面板触摸屏的设计运用。

1 注塑机的机械结构及工作原理

1.1 注塑机的机械结构（如图1-1所示）

4

图1-1注塑机结构示意图

它的机械部分主要是由注塑部件、锁模部件、机身、液压系统，加热系统冷

却系统、电气控制系统、加料装置等组成。

1.2 工作原理

它的每一个周期主要包括定量加料—熔融塑化—施压注射—冲模冷却—启

模取件。取件之后再进行下一个周期。

（1）锁合模：模板快速的接近定模板（慢—快—慢），只有在无异物的情况

下，系统里面就会转为高压，将模板锁合保持油缸里面的压力。

（2）射台前移到位：注塑机的喷嘴移动到模板的注射区域准备注射。

（4）冷却和保压：设定多种压力和时间段，对模板里面的液体进行冷却成

型处理。

（5）冷却和预塑：模板里面的塑料继续冷却，同时液力马达驱动螺杆旋转

将塑料粒子往前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定 ，螺杆

停止旋转，注射缸设定松退，预料结束。

（6）射台后退：预塑结束后射台推后到指定的位置。

（7）开模：模板退后到原位，等待下一个周期。

（8）顶出：模板里面的顶针将注塑完成的工件顶出来。

（3）注塑：螺杆以多段速、压力、行程将融化的塑料液体注射到模板里面。

2 注塑机的流程图、I/O分配及外部接线

2.1 注塑机的工作流程图

5

根据注塑机的自动控制要求，可以画出注塑机的PLC控制流程图，如图3-3

所示。

图3-3注塑机的PLC控制流程图

2.2 I/O分配图

根据前面流程分析可知：输入信号有启动信号、三个到位传感器、以及每种

动作的手动按钮。输出按钮有锁闭模继电器、射台前后移继电器、注塑的电磁阀、

冷却预塑保压装置、以及射台前后移的变频器上面的五个输入点。I/O地址如图

3-1，3-2所示。

输入I/O分配表图3-1

输入

6

X0 自动启动按钮 X6 手动射台前移按钮

X1 锁模到位传感器 X7 手动注塑

X2 射台前移到位传感器 X10 手动射台后退按钮

X3 射台后退到位传感器 X11 手动开模按钮

X4 开模完成传感器 X12 手动顶出

X5 手动锁模按钮 X13 手动启动按钮

输出I/O分配图3-2

输出

Y0 锁模 Y6 RH

Y1 射台前移 STR Y7 RL

Y2 注塑 Y10 开模

Y3 冷却保压 STF Y11 顶出

Y4 预塑R

Y5 射台后退

2.3 PLC的选型以及其外部接线图的设计

选择PLC包括选择PLC的机型、容量、I/O模块、电源的选择：

（1）选择机型就是要在满足其功能要求并且保证它的工作可靠、维护方便、

最优的性价比。

(2)容量包括I/O点数和用户存储量两个方面。I/O点数主要是根据被控对

象输入输出信号的实际需要再加上一些备用点数来确定的。

(3)I/O模块的价格一般占PLC价格的一半以上。不同的I/O模块、其电路

及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格。开关量输入输出模块的选择主

要是根据输入/输出信号类型、电压等级及接线方式进行选择。

(4)电源模块、编程器及其他外设的选择。

综上所述并且结合实际，可以确定选择的型号是三菱FX2N-36MR。

接线图如下图所示：

7

注塑机PLC外部接线图 图3-4

3 注塑机的PLC程序设计

3.1 相关知识

3.1.1 SET RST 指令的应用

SET 置位指令，主要是输出信号强制为ON,可以置位Y、M、S、T、C.

RST 复位指令，主要是使输出信号强制为OFF,可以复位Y、M、S、T、C.也可以

将字元件D、V和Z清零。

3.1.2 传送与比较指令的应用

注塑机主要涉及的就是顺序控制，在顺序控制里面设计最多的就是传送和比较

指令，MOVE指令可以把一个数传输到一个寄存器里面：MOVE K1 D0，然后就可

以通过比较指令将比较好的结果输出，[ = D0 K0]。这样子就可以保证每次的输

出不会冲突，而且可以再出现问题的时候很快的找到原因

3.1.3、传感器作为输入信号的应用

传感器是一种检测信号，通过各自不同的方式去采集感受到的信号，在本论

文所使用的传感器都是用来检测位置并且只有开关两种状态，来实现到位后的一

个检测。检测到了之后就可以作为输入信号传到PLC中实现自动控制。

3.2 程序

9

3.2.1 手动自动的选择程序

手动自动的选择是通过MC 指令来实现的，当按下手动调节按钮的时候中间

继电器M101就会强制得电，这样程序就只可以执行MC N1 M1到MCR N1之间的

程序。而其他的程序就不会执行。从而保证了在手动操作的时候不会引起其他程

序的执行。如果想要使这段程序结束，就只需要断开M101即可。在自动的时候

原理是和手动是一样的。但是必须保证M101和M100之间的连锁。如果没有连锁

的话，两段程序都在执行的话。就会使程序错乱，就可能造成一定的事故，所以

这个 连锁是很必要的。

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3.2.2 注塑机自动运行的程序

PLC自动控制注塑机示意图

如图所示，当自动启动按钮X0为ON时十进制数“1”传到了“D0”里面，

在PLC执行了这一步程序之后，它的寄存器里面就变成“1”。这样程序就会执行

下一步了，即[ = K1 D0 ]这一步的程序，这样就可以使注塑机完成了锁模动

作。当锁模到位传感器X1为ON时，就会把“2”传到了“D0”里面。这样之后

就会从[ = K1 D0 ]这条程序转移到了[ = K2 D0 ]这条程序并且把上一条

程序断开来，而这条程序所完成的就是使注塑机的射台前移。在下面的各个步骤

里面都是重复这种工作方式来依次实现注塑机的各个工序的。

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3.2.3 PLC手动控制注塑机运行程序

PLC手动控制注塑机示意图

如上图所示的就是手动控制注塑机的PLC程序，首先当X13为ON时该条程

序就开始执行，并且通过连锁把自动工作的程序给关断。这样之后就可以安全的

进行手动操作了，可以看出，手动操作时的所有动作都是点动控制调节的，例如：

当X5为ON时，控制锁模的Y0就也为ON，这时候注塑机就开始执行锁模动作了，

当操作者的手松开按钮的时候，X5就为OFF，这时候Y0也为OFF，所以注塑机

就停止锁模动作了。在下面的所有动作里，PLC都是这样子控制注塑机实现手动

电动控制的。

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4、PLC的外围设备以及安全保护要求

4.1 短路保护

当PLC的输出控的负载短路时，为了避免PLC内部输出原件的损坏，应该

在PLC 输出回路里面加装熔断器，进行短路保护。

4.2 感性输入输出处理

由于输出是电动机，也就是说是感性原件。所以就要在它的两端并联阻容电

路，从而抑制电路断开时产生的电弧对PLC内部输入、输出原件的影响，电阻值

取120欧；电容值取0.47微法，电容的电压应该大于电源的峰值电压；续流二

极管可以选用额定电流为1A、额定电压应该大于电源电压的3倍。

4.3 PLC系统的接地要求

良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件。PLC一般单独接地，与其他设

备分别使用各自的接地装置，也可以采用公共接地，但是禁止采用串联式接地方

式。另外PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地线的界面

应大于2mm2。

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结论

在这次独立设计论文的过程中，我发现在编程或者设计的时候一定要有很广

泛的理论基础作为支撑，并且还要有很缜密的逻辑思维，只有这样才会使自己在

做的过程中不会出现没有方向的时候。还有一定要学会思考，遇到问题一定要通

过各种方式来解决问题。就算自己没有办法，也要从同学、老师、甚至网上来找

资料解决。

通过这次论文的设计，我也发现了自己很多不足的地方，我会在以后的学习

工作中更加广泛的学习专业知识，跟上时代的发展。努力提高自己的专业知识和

综合素质。

致谢

非常感谢吴蔚、李建军老师在我毕业的最后学习阶段对于我论文的指导。从

最初论文的选题、搜集材料、到后面的论文的写作、修改、定稿。他们给了我无

私的指导和耐心的帮助。为了能够使我的论文通过老师们放弃了自己的休息时间

来一遍遍的帮我修改，他们这种无私奉献的精神令我深深的感动。同时感谢我在

这个学校四年内所有的老师给我学习和生活上的帮助，他们不仅传授了知识，而

且教会了我如何做人、如何在这个社会上生存的方法，正是有了他们我才能在各

个方面取得了显著的进步。在此向他们表示由衷的谢意，并祝所有的老师培养出

更多优秀的人才。

参考文献

1 三菱PLC、触摸屏、和变频器应用技术。机械工业出版:2010.2

2 王志平主编 机床数控技术应用 北京 高等教育出版社 1998

3 王文系主编 机床数字调节 北京 中国科学技术出版社 1992

4 李志主编 液压传动 北京 工业出版社 1997

5 李红胜主编 数控原理及系统 北京 工业出版社 1997

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