论用PLC及触摸屏对旧气压式注塑机控制系统的改造

摘要： 本文通过对日本小型旧气压式注塑机(为立式机)控制系统的认真研究，选用三菱PLC-FX1S-30MR及触摸屏GOT930-BWD-C，用SFC（顺序功能图）的程序设计方法，成功设计出气压式注塑机安全实用的控制程序；并阐述了在对旧设备实际的技改中,对工控系统分析的方法与程序设计的技巧及接线、联机、调试的要领。 关键词： 气压式注塑机 技改 PLC 触摸屏 STL 节能 前言： 在80—90年代广东地区许多工厂引进的设备，目前已使用近20多年，由于电控元器件已严重老化，工况稳定性差、故障频率高、维修工作量大、安全隐患多、耗能高……造成产品品质不良增多、生产效率低下、工伤事故频繁、维修费用居高不下、生产成本递增，给工厂带来沉重的经济负担！而淘汰这些旧设备又觉得比较可惜，鉴于这些设备年代久远相关资料欠缺，技改有一定的难度，怎样使这些老式设备旧貌换新颜呢?这是时代赋予我们广大设备维修技术人员的神圣职责!在不断提升自身职业技能的同时，希望该文能给予在旧设备技改中的技术人员有所借鉴与启迪！ 论文内容： 我厂系日资独资，专业生产电线电缆及带电线插头的连接端子。于1991年8月从【日本大东特殊电线株式会社】引进25台小型立式气压式注塑机（出厂日期为1987年10月，在日本已使用了近4年），这种气压式注塑机由空气压缩机管网集中供气，噪音小，既节能又环保，要求工作气压：0.45—0.6 mpa，单模注塑量：2-8g,单模产品净重：2-6.5g，单相200-220V供电（供电热与电磁阀用），能够一次成型地生产各种塑料小制品。 一．提出问题： 因使用年代太久, 这25台立式气压式注塑机其现况有：①．设备外观油漆脱落,多数机台锈迹斑斑。②．线路设计繁杂陈旧。主要元器件有：小型中间继电器19个﹙经常触点接触不良或坏掉线包的故障较多﹚、时间控制器6个、老式气动电磁阀4个、温控器1个、。③．故障频率较高、生产效率低，增加了整机的维修费用。④．因电控组件老化存在着潜在的安全隐患。在2006年5月份，在机器运行中合模时压到过一位员工的手指。⑤．有时控制精度不准，且多少影响了产品的品质。(旧机控制电箱实物见附图12 -1 ) 二．分析旧气压式注塑机实际的工作原理： 由于没有该机的电路图、气路图、操作说名书，我深知任务的艰巨与神圣,为了不辱使命,在2006年6月份我在生产车间用了近一周的时间，全面搞清楚了该机实际的电路系统与气路系统的控制工作原理（见图2-1，见图3-1，见图3-2）。 该机的工作过程为:合上控制箱的电源总闸,打开控制箱面板上的电源开关(注：在绘制控制原理系统流程图时，发现该机以前的控制系统还存在安全隐患。以前该机没有运行准备按扭，这是我技改时加上的用起动/停止即琴键互锁按扭控制,按动运行准备按扭，可以防止在手动状态下各执行机构误动着，造成意外人身伤害或者机器损坏），可选择手动或自动操作模式。(旧机电箱面板实物图见附图12 -2 ) 1.当需要生产，选择自动操作时：在自动开关闭合的状态下,按动启动按扭,滑进气动电磁阀 作,滑进/滑退气缸在气压力的作用下驱动拉杆动作,使动模板向前滑行。当碰到滑进接近开关时，停止滑进，接着合模气动电磁阀得电工作，合模/开模气缸在气压力的作用下驱动导杆动作，使动模板向上面与定模板快速地闭合。（注：在模具滑进与合模阶段时，一旦出现异常的紧急状况，安全光栅 感应工作或踩动脚踏非常停止开关，合模电磁阀就断电自复位，该气缸在气压力的作用下变换成开 模动作，当开模位置到达开模限位接近开关时，滑退电磁阀得电工作，滑进/滑退气缸在气压力的作用下使动模板向后滑行，完成人机保护过程）。合模时间到时，射胶/射退气动电磁阀与加料气动电磁阀同时得电。当加料气缸驱动导杆到达加料行程时，加料气动电磁阀断电，结束加料过程；当射胶时间到达设定值时，射胶进气动电磁阀断电自复位，气缸在气压力的作用下变换成射胶杆返回的动作（即射胶退）。接着，当模腔中的塑胶制品冷却成型时间到达时，产品开始计数，计数信号结束，合模电磁阀就断电自复位直至滑退电磁阀得电工作，自动完成一个生产周期。 2.当需要调机，选择手动操作时：分别打开各个转换开关，即可使各个气动电磁阀得电工作或断电自复位，使气缸在气压力的作用下驱动导杆分别进行加料、滑进/滑退、合模/开模、射胶/射退动作，完成调机工作。 （注：框中的箭头表示各执行机构的动着方向;带虚线的箭头1为技改时添加的,是为了该机更安全！） 旧气压式注塑机电气控制原理系统流程图2-1 旧气压式注塑机主体外观图3-1 旧气压式注塑机的气路控制系统图3-2 根据该机的气路控制系统（图3-2）可以分析到：打开气压开关，压缩空气通过虑水干燥器，压缩空气分别经过标示“1”、标示“2”减压阀进行两部份的工作。①．第一部份： 标示“3”：当2位5通气压电磁单控阀得电时，A点经过调压阀通气，使开（合）模气缸导杆向上进行合模动作；当断电时，B点通气其动作向下进行开模动作。标示“6”：当2位5通气压电磁单控阀得电时，A点经过调压阀通气，使加料气缸导杆向前进行加料动作；当断电时，B点通气其动作向后停止加料动作。②．第二部份：标示“4”：当2位5通气压电磁单控阀得电时，A点经过调压阀通气，使射进（退）气缸导杆向下进行射进（射胶）动作；当断电时，B点通气其动作向下进行射退动作。标示“5”：当2位5通气压电磁双控阀B点得电时，经过调压阀通气，使滑进（退）气缸导杆向前进行滑进动作；当A得电时，A点通气使其动作向后进行滑退动作。 三．编制旧气压式注塑机安全实用的控制程序： 1．确定I/O点、PLC、触摸屏的型号配置： ⑴.系统地了解了全机的工作过程与控制原理后（见图2-1，图3-1，图3-2），为编写该机PLC的控制程序提供了实用的理论依据。为了便于编写程序，首先确定该机的信号输入点（I）与信号输出点（O）及与之对应的元器件明细表。（见表4-1） 项目 名称 序号 名称 所配元件 个数 备注栏 输 入 （I） X0 运行准备 直经30mm启动按扭 1 X1 手动模式 直经30mm双 向转换开关 1 手动/自动双向转换开关 X2 自动模式 X3 手动滑进 直经30mm双 向转换开关 1 与手动滑退共双向转换开关 X4 滑进接近开关 TL-N10ME 10-30VDC 1 NPN型 X5 非常停止/安全光栅 光栅OMRON E3JK-R4M1 脚踏开关5A 各1 两个装置串联可共享一个输入点 非常停止用脚踏开关 X6 手动合模 直经30mm双 向转换开关 1 合模/开模双向转换开关 X7 手动射胶 直经30mm双 向转换开关 1 射胶/射退双向转换开关 X10 手动滑退 直经30mm双 向转换开关 空白 与手动滑进共双向转换开关 X11 手动加料 直经30mm启动按扭 1 X12 加料行程 OMRON Z-10GHW78-B 1 X13 开模接近开关 TL-N10ME 10-30VDC 1 NPN型 输 出 (O) Y0 滑进 DC24V2位5通双控阀 1 滑进气动电磁阀 YI 合模 DC24V2位5通单控阀 1 合模/开模气动电磁阀 Y2 射胶 DC24V2位5通单控阀 1 射胶/射退气动电磁阀 Y3 滑退 DC24V2位5通双控阀 1 滑退气动电磁阀 Y4 加料 DC24V 1 加料气动电磁阀 Y5 运行指示灯 用直经30mm, DC24V 1 作为指示灯的开关用 旧气压式注塑机的PLC-I/O系统配置表4-1 ⑵.由上（表4-1）可以得出：要求的输入点12个、输出点6个全部的I/O点共18个点，由于三菱FXN系列的性价比较高，而选用FXS系列的性价比较底，查阅《FX1S系列微型可编程控制器使用手册》，FX1S的功能已能满足该机程序的编制，购进20个点的PLC输入点刚好够了，因FX1S-20MR的PLC的输入点只有13个，考虑到以后维修或添加别的功能等，所以选用三菱FX1S-30MR的PLC。接上该机全部的输入点还能剩下4个，这4个点还可以留做以后备用。 （3）．由该机电气控制原理系统流程(见图2-1)可以看出：根据生产状况需要经常调整的有3个时间的设定及1个计数的显示，考虑到所有按扭、开关须在控制电箱的面板上控制，所以选用画面为：“240×80 点”液晶，有效显示尺寸：117×42 mm（3″型）的三菱触摸屏GOT930-BWD-C作为人机界面，以方便车间工人的调机与操作。 2．PLC控制系统程的程序设计： ⑴.根据(图2-1;表4-1)合理配置PLC的输入与输出点,为编写好程序作更进一步的按排,该机PLC的I/O系统配置如下（ 图5-1），（需要说明的是：①．启动按扭与自动按扭串联后接入X2点。②．安全光栅与非常停止脚踏开关并联后接入X5点。③．Y10为DU内电池缺电在PLC的输出点的显示，方便维修人员以后的检修）。 旧气压式注塑机的PLC FX1S-30MR I/O系统配置图5-1 ⑵. 根据(图2-1,表4-1, 图5-1)得出该机各个工作过程是：在各输入信号及各时间控制的先后作用下；按照各自工况运行的顺序，各执行机构自动有序地依次工作。如按照该机的中间继电器的控制线路来编制PLC控制梯形图，即繁琐复杂、又给PLC的程序编制带来一定的难度，所以对该机PLC控制系统选用SFC（顺序功能图）的程序设计方法，可以很容易编制程序，达到合理安全的控制目的。在查阅《图形操作终端GOT-F900操作手册》时发现：<