基于PLC的塑料注塑成型机控制系统设计
之一。但主要指普通型注塑机，在特大型、各种特殊、专用、精密注塑机的多数品种方面，有的产品尚属空白，这是与工业发达国家的主要差距[2]。
1.3 本课题的主要内容
本课题介绍了用S7-200控制器改进中央信号系统的设计方法塑料注塑成型机是塑料加工行业的主要设备，它能加工各种热塑性或热固性塑料，通常由闭模和注塑两大部分组成。颗粒状原料经过柱塞或螺杆压入料筒，加热熔化后，在一定的注射速和压力下，注射到模具内，经保压后很快凝固成所需要的塑料制品。塑料注塑成型生产工艺一般要经过闭模、闸板闭合、稳压、注射座前进、高压注射、保压、预塑、卸压、闸板开启、启模、顶出产品等阶段。
注塑成型控制系统操作要求：
(1) 塑料注塑成型机是塑料加工行业的主要设备，它能加工各种热塑性或热固性塑料，通常由闭模和注塑两大部分组成。
(2) 颗粒状原料经过柱塞或螺杆压入料筒，加热熔化后，在一定的注射速度和压力下，注射到模具内，经保压后很快凝固成所需要的塑料制品。
(3) 塑料注塑成型生产工艺一般要经过闭模、闸板闭合、稳压、注射座前进、高压注射、保压、预塑、卸压、闸板开启、启模、顶出产品等阶段。
(4) 操作方式有手动、半自动、自动三种形式。 (5) 各阶段都是由行程开关控制电磁阀来进行转换的。
2 注塑机控制系统的分析
2.1 相关技术组成
2.1.1 注塑机控制系统
注塑机控制系统是整机的一个重要部分，其性能的优劣对整机有着至关重要的影响，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（可编程控制器）不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理的功能，真正成为一种计算机工业控制装置。PLC的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，所以在工业发达国家，PLC在其自动化设备中的比例占首位。近年来，我国的PLC技术也从初期的引进、消化走向吸收和推广应用阶段，并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。
在以往国内的注塑机控制系统中，主要存在三种控制类型： (1) 继电器控制
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(2) 单片机控制 (3) PLC控制
在现代控制系统中，前两种方法因其自身的局限性，多不采用。而多是采用PLC控制系统，这是一种工业控制机，具有抗干扰能力强，工作可行性高，平均无故障时间长，可在恶劣环境下正常工作，并可与计算机联网运行。此外，PLC系统还可大大缩短系统的设计，加快工作进度。在本次设计中我们采用了可编程控制系统。
注塑机控制通常指的是电液控制，即由液压和电气控制部分组成。注塑机的控制系统是保证注塑机按工艺过程规定的要求（压力、速度、温度、时间等）和动作程序，准确有效地工作的控制系统。目前注塑机的发展主要集中在：
(1) 提高制品尺寸精度和稳定性 (2) 提高速度、缩短成型周期 (3) 生产过程的自动化和省力
但所采用的技术手段，都离不开以计算机技术为基础的自控技术。因此，注塑机的控制成为目前注塑机发展中一个很重要的内容，主要包括动作程序控制（如开闭模、注射、保压等）和过程程序控制（例如，注射过程的速度和压力程序控制等）两个方面。 2.1.2 可编程序控制器
可编程控制器的英文为:Programmable Logic Controller，简称PLC，是1种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。是在20世纪60年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，取代各种类型的机械或生产过程的继电器控制系统。可编程序控制器及其有关设备，都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。
PLC（可编程序控制器）技术是研究自动化领域广泛使用的工业控制计算机设备的原理、功能、编程和使用方法，是自动化专业及相关专业的一门专业性质较强且与生产实践紧密相联的技术[3]。 2.1.3 温度传感器
传感器技术是一项正在迅速发展的高新技术，它与通信技术，计算机技术一起构成了当代信息产业的三大支柱。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。在半导体技术的支持下，已相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。本课题将用到可精确测量温度传感器，通过温度传感器准确测量温度并实施控制。
热电偶温度传感器属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。其特点为测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，测
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量范围广。常用的热电偶从-50至+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。热电偶是一种感温元件, 它能将温度信号转换成热电势信号, 通过与电气测量仪表的配合, 就能测量出被测的温度。热电偶测温的基本原理是热电效应。在由两种不同材料的导体 A 和 B 所组成的闭合回路中 , 当 A 和 B 的两个接点处于不同温度 T 和 To时, 在回路中就会产生热电势。这就是所谓的塞贝克效应。导体 A 和 B 称为热电极。温度较高的一端叫工作端 ( 通常焊接在一起 )；温度较低的一端叫自由端 ( 通常处于某个恒定的温度下)。根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度 To=0℃ 的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表[4]。 2.1.4 调功器
调功器是应用晶闸管（又称可控硅）及其触发控制电路用于调整负载功率的盘装功率调整单元。在电子设备中起重要作用的晶闸管（也称可控硅，英文缩写SCR）被广泛用于各类生产部门，正在成为自动化、高效化不可缺少的装置。
晶闸管交流调功器的主电路由三组反并联的晶闸管或三个双向晶闸管构成，三条支路的6个端子可与外电路连接成不同的形式，图1-1(a)为调功器与三相负载接成星型；，图1-1(b)为调功器与三相负载接成三角型。调功器采用通断式控制方式，各支路的晶闸管连续导通几个周期后又持续截止一段时间。在晶闸管导通期间，负载电压与电源电压相同，晶闸管截止时各相负载电压为0。通过晶闸管周期性地通断可以调节负载的功率。设交流电源电压的周期为T，晶闸管
图1 交流调功器的主电路
的通断周期为TC，其中共包含N个交流电周期，即TC=NT。在每个TC 中晶闸管有n个交流电周期为导通状态，负载得到的电压有效值UO 为公式（1）：
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nTU0?1Tc?U02dt?UnN
(1)
在TC 一定的情况下，通过改变每工作周期中晶闸管的导通时间对应的交流电周期数n可以达到调节输出电压有效值的目的。
晶闸管交流调功器采用过零触发电路、周波数控制方式，输出0～100%可调节的波形呈正弦波群的电压和电流，使负载从电源吸取功率的平均值连续平滑可调。调功器避免了相位控制时缺角正弦波产生的无线电射频干扰，使晶闸管触发导通时的瞬态浪涌电流和di/dt大为减小。它用于以镍铬或铁镍铝等电阻材料为发热元件的电加热器的温度自动控制，它与PID温度调节仪或计算机、温度传感器和电加热器组成闭环温控系统，温控精度可达±0.5%～1%。
在最新的温度控制中晶闸管调功器的利用明显的普及起来。主要用与工业电炉的加热控制、大型风机水泵软启动节能运行控制等。负载类型可以是三相阻性负载、三相感性负载及三相变压器负载；三相负载可以是中心接地负载、中心不接地负载、内三角形负载及外三角形负载。如：盐浴炉、工频感应炉、淬火炉温控；热处理炉温控；玻璃生产过程温控；石油化工机械；电压、电流、功率、灯光等无级平滑调节，恒压恒流恒功率控制等领域。
2.2 注塑机的机械结构
注塑机示意图如下：
图2 注塑机的结构示意图
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