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基于PLC的注塑机自动控制系统设计

戴本尧

【摘要】为了使注塑机在塑料加工过程中有较好的稳定性、安全性、协调性,以及

可以直观地进行监控,设计了基于可编程控制器(PLC)与触摸屏相结合的三级递阶控

制系统.介绍了注塑机结构并分析了其工艺流程,在分析硬件结构的基础上对注塑机

的全自动控制进行了软件设计.结果表明:该系统以PLC为主控,触摸屏为上位机,采

用多个传感器相互配合,极大地提高了注塑机的自动化程度.

【期刊名称】《合成树脂及塑料》

【年(卷),期】2019(036)001

【总页数】4页(P72-75)

【关键词】注塑机;可编程控制器;触摸屏;三级递阶;软件

【作者】戴本尧

【作者单位】浙江工贸职业技术学院,浙江省温州市325000

【正文语种】中文

【中图分类】TQ320.66

塑料因具有生产成本低、物理和化学性质稳定、绝缘性好等优点，在航空航天、药

品包装、高端医疗器械等领域广泛使用［1-3］。塑料的加工主要由注塑机完成，

注塑机通过成型模具将融化后的塑料颗粒加工成不同形状的塑料制品。据统计，

80%以上的塑料制品是通过注塑成型生产的。注塑成型是个复杂的工艺过程，注

塑制品质量受到工艺参数、模具精度、材料参数等多重因素影响。早期注塑机控制

系统采用继电器搭建，占用空间大，接线复杂，智能化程度低，机组出现故障时，

故障原因不能直观地被呈现。随着可编程控制器（PLC）控制技术的快速发展，

PLC技术在现代化工业控制中广泛使用。PLC拥有可编程性好、稳定性强、不易

受外部干扰等优点，在注塑机控制系统设计中成为首选［4］。为提高注塑机生产

自动化程度以及整个系统的可监控性，本工作在控制系统中引入触摸屏，通过触摸

屏实现注塑机参数的设置、各种参数的显示以及故障信息的监控等。

1注塑机结构和工艺流程

1.1注塑机结构

注塑机由锁模系统、加热冷却系统、注射系统、液压系统以及控制系统组成（见图

1）。注射系统是将融化的塑料颗粒，以一定压力和速度注射到模具内腔中，该系

统是注塑机最主要的部分。为了保证注塑制品的质量，要求注射系统具有精确的压

力和速度控制。锁模系统为模具提供足够的紧缩力从而实现模具的锁紧，塑料产品

经过冷却后通过顶出机构顶出。液压系统为注塑机各运动机构的动作提供动力，主

要由油箱、比例阀以及液压油泵组成。控制系统是注塑机的大脑，通过人机触摸屏

进行参数设置，采用PLC逻辑控制完成整个注塑工艺流程。加热和冷却系统用于

控制模具内腔已融化的塑料温度。

图1注塑机结构组成Fig.1Structureofinjectionmoldingmachine

1.2工艺流程

注塑机的工作原理：真空条件下将物料吸入料筒中，对物料进行烘干处理，再将物

料传送到注塑机内部，通过料筒内的加热圈使物料融化，融化后的物料经过螺杆进

行螺旋推送，传送到闭合的模具内腔中，冷却降温后，模具开模，顶针将注塑成型

后的物料推出，机械手将成品取走。在注塑机各模块中，模具是最重要的模块，其

质量的好坏直接影响制品质量。在实际生产过程中，由于材料性能、生产环境以及

注塑机振动等因素的影响，经常会发生模具内腔存在残留物的现象，这样不仅影响

制品质量，甚至会直接损坏模具，从而造成生产效率低下，使企业遭受重大经济损

失。注塑工艺流程示意见图2。

图2注塑工艺流程Fig.2Processflowofinjectionmolding

2控制系统硬件设计

为了实现注塑机自动注塑工艺的有效监控和高效运动，注塑机控制系统采用三级递

阶控制模式，主要包括管理级、协调级和执行级。三级递阶控制方法是将一个复杂

的系统进行分层，每层作为一个递阶小系统，每个递阶小系统又对应一个子系统，

进而对各子系统中的控制量进行控制［5-7］。递阶控制系统的优点在于局部故障

不会影响整个注塑机系统，全局控制系统稳定性高，编程更加灵活方便，任何子系

统只能影响注塑机系统的局部。注塑机控制系统的组织结构见图3。

图3注塑机控制系统的组织结构Fig.3Structureofcontrolsystemininjection

moldingmachine

2.1管理级

注塑机管理系统作为系统的监控中心，以MT6070iH型触摸屏作为注塑机递阶控

制系统的上位机，上位机为第一级。该级主要负责系统运行状态的监控，以及温度

参数、压力参数等的设置，并指导协调级的运行和停止。触摸屏根据注塑生产线整

体要求，设计整个