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XS Z Y一 1 2 5 注 塑 机 的 P L C 控 制 系 统 设 计 口王志辉 口熊亮 武汉理工大学 机电工程学院武汉4 3 0 0 7 0 摘 要采用可编程序控制器 P L C 实现 X S ． Z Y ． 1 2 5 注塑机 的 自动控制 ， 给 出了由公 共控 制部分、 点动控制部分 、 手 动控制部 分、 半 自动控 制部分和全 自动控制部分组成的控制 系统以及 P L C输入输 出接线 图和梯形图程序 ， 与传统注塑机 控制 系统相 比， 提 高了可靠性 ， 减小了维修、 维扩的工作量。 关键词 P L C控制系统注塑机 中图分类号 T P 3 3 2 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 0 8 0 7 0 0 1 6 0 3 A b s t r a c t A u t o ma t i c c o n t r o l o f X S o Z Y一 1 2 5 p l a s t i c i n j e c t i o n mo l d i n g ma c h i n e i s i mp l e me n t e d w i t h t h e h e l p o f p r o g r a mma b l e l o g i c c o n t r o l l e r P L C ．T h e c o n t r o l s y s t e m c o m p o s e d of c o mm o n c o n t r o l s e c ti o n ，i n c h i n g m o t i o n s e c t i o n ，m a n u a l c o n t r o l s e c t l o n ， s e mi a ut o ma t i c c on t r o l s e c t i o n a n d f u l l y a u t o ma t i c c on t r o l s e c t i o n，t he PL C I ／O wi r i n g d i a g r a m a n d t h e p r og r a m o f l a d d e r d i a g r a m a r e p r o v i d e d． Co mp a red wi t h t h e c o nv e n t i o n al c o nt r o l s y s t e m，t h i s c o n t r o l s y s t e m f e a t u r e s h i g h e r r e l i a bil i t y a n d l e s s ma i n t e n a n c e ． Ke y W o r d s P L C C o n t r o l S y s t e m P l a s t i c I n j e c t i o n Mo l d i n g Ma c h i n e 传 统 的注 塑机 电气 控 制 系统 虽然 有 较好 的 性能 ， 能达 到所 需要 达 到 的控 制要 求 ， 但使 用 了大量 的机 械 触 头 ， 使 设 备 连 线 复 杂 。 由于 器 件 的 老 化 、 脱 焊 、 触 头 的 抖 动及 触头 在开 闭 时受 到 电弧 的损 害 ， 大 大降低 了系 统 的可靠 性 。 而 采用 P L C控 制 的注 塑 机控 制 系 统 ， 大 量 的开 关 动作 由无 触点 的电子 存储 器 件来 完成 ， 大部 分 继 电 器 和 繁 杂 的 连 线 被 软 件 程 序 所 取 代 ， 具 有 很 多 优 点 。 为 此 ， 我 们 根 据 XS Z Y． 1 2 5 注塑 机 的特 点 ， 采用 日本 三 菱 F X2 N． 8 0 MR 型 系 列 P L C对 其 控 制 系 统 进 行 了 改 造 。 1 注塑机的工作特点及控制要求 1 ． 1注 塑 机 的 动 作 程 序 注塑 机 的工作 部 件 ， 即锁 模 机构 、 注座 移动 机构 、 注 射 包 括预 塑 机 构 和顶 出机 构 机械 顶 出 ， 是 按 照 一 定 的时 间和顺 序按 图1 注塑 机动作程 序循 环动作 ， 其 各个 动作 由电磁 阀 YV1 ． YV9 的状态决定 。 1 ． 2 XS ． ZY． 1 25 注 塑 机 主 电 路 设 计 主电路如 图2 所示 ， 三 相交流 电源经 过低压 断路器 Q S引 入 ， 液 压泵 电 动机 M1由接 触 器 KM1 直接 起 动 。 预 塑 电 动 机 M2由 接 触 器KM2 控 制 。 接 触 器 KM3、 KM4 、 KM5 分别 控制 热 电偶 R1 、 R 2 、 R 3 。 收稿 日期 2 0 0 7 年1 2 月 2 O O 8／ 7 2 采用 P L C的注塑机控制系统的设计 通过 对 XS ． Z Y 一 1 2 5 注 塑 机 电气 控制 系统 的分 析 ， 该控 制系统 可分 为五大部 分 1 公共 控制 部分 ； 2 点动 操 作部 分 ； 3 手 动操 作 部分 ； 4 半 自动 操作 部分 ； 5 全 自动 操 作 部 分 。 2． 1确 定 I ／O 点 数 2 ． 1 ． 1 输 入设备 数量 注 塑 机 输 入 设 备 有 按 钮 开 关 S B 1～S B9 ， 行 程 开 关 S Q1～S Ql O， 热 继 电器手 动复位开 关 F R1 、 F R 2 ， 旋纽开 关 S A1～S A3 ， 主 令开 关 S A5 ，3 个 热 电偶继 电器 S T1 、 S T 2 、 S T 3 分 别 用 来 控 制 接 触 器 K M3、 KM4 、 KM5 线 圈 的 得 电 与 否 。 一 个 万 能 转 换 开 关 S A4 用 来 控 制 系 统 的 四 机械制造4 6 卷 第5 2 7 期 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m s 1 C O M C 0 闲 模指示灯 H L I 手动 一 H卜 r H H卜 ． 十 F _ 二 一 手动闭模 1 M 1 6 Y0 0 1 X 0 1 2 } S A 2 U 起模指示灯 H L 2 0 I 整体前进指示灯 H L 3 M 1 3 M 6 X 0 1 6 M l 1 M 6 ⋯‘ M l 0 Y O 0 3 H卜 r 斗 卜 F 二 一 注座前进 保压指示灯 H L 4 X 0 1 3 』 X O 0 3 M I 2 Y0 0 4 J L J X O 0 4 电 Y 0 2 1 Y 0 0 5 整体后退指示灯 H L 5 X 0 l 4 T 2 X O 0 5 。 _ _ 预塑指示灯 H L 6 0 J、 一 X O 0 6 豫 M S o o 0 Y 0 0 6 I T 2 而 _ 1 f _ _ 电 豫 指 示 灯H L 7 S A 5 L T _ X O 0 7 q M l 5 X 0 2 4 M l 4 X 0 2 3 Y 0 0 7 F __ S B 1 0 l 0 _ T 1 L _ r 利 一 。 ． 一 电磁阉Y y 1 驱动 l T 3 M 1 0 高压注射 M 1 6 I M 1 5 I l 延时岳保压 S B 2 l l 1 H l M l 3 M 1 2 x 0 1 3 X 0 2 7 Y 0 2 1 M 1 2 S B 3 m ， 0 n M 1 4 M 7 l H卜 r 斗 卜 斗 卜 二 一 注麈詹退 S B 4 r 。 】 0 l 2 X O 1 6 f 、H L 】 M l 5 Y 0 1 0 L J S B 5 甲 电磁闽Y y 2 驱动 M l 3 Y 0 2 1 X O 1 4 X O 2 0 X 0 3 0 M 1 2 X O 3 4 Y 0 2 1 H卜『 ． 件 斗F _ 件 甘 卜 十 卜 卜 预塑、计量 S B 6 m X 0 l 4 Y O 0 1 H L 3 一H X O I 5 l _ J L J S B 7 X 0 1 5 Y O 0 2 H L 4 H - 4 M 1 5 M 4 X 0 2 1 X 0 3 1 T 1 全 自 动时对闭模 S B 8 m X 0 l 6 Y 0 0 3 芈自 动 _r 厂 T ] 一 『T I M 5 X 0 2 2 M 1 5 厂-[ 8 0 0 避行延时控制 S B 9m X O l 7 T O 0 4 叵 _ 1 H 闭模 X 0 2 0 Y 0 0 5 M 1 0 l 全自动 } 卡 J l S Q 2 一 X 02 1 Y 00 6 端 Ml2 } S Q 3一 X 0 2 2 Y O 0 7 _ j l T 1 M 5{ S Q 4一 X 0 2 3 Y O l 0 Y V 2 - I j - - 电 磁阉Y V 9 驱动 ”f、 i ／l o o X 0 0 0 X 0 3 5 Y 0 2 2 I X 0 3 4 Y 0 2 l _ { Hl _ _ 热电偶R 1 加热接触器 K M 3 } T 0 X O 3 0 H l 2 x 0 3 4 Y 0 2 1 S T I， X 0 3 5 Y 0 2 2 K M 3 - { 1 一 热 电 偶 R 2 加 热 接 触 器K M 4 H 卜 _ 预 塑 计 量 S T 2 X 3 Y 0 2 3 lu K M 4 L 一 热电偶R 3 加热接触器 K M 5 H F F 注座整 体后退 -5 M 11 M1 2 Y 0 21 T 4 ⋯ 而 延时慢速开模 S T 3 ， 『 ⋯ 』 lK M 5 0 1 I I o 3 3 Y 0 2 0 M l启 封 接 触 器瑚 1 矿 r 一‘ -5 卜 ； 开 模 忡0 X O 0 6 l、 h 卜 _ 卡 舯 l_ 卜 ▲图3 输入输出设备与 P L C的接线图 _ 1 广 一 卜 _ -{ l_ _ M I 3 一 M I 3 M 1 6 M I 3 x 0 2 5 种 操 作 方 式 点 动 、 手 0 D ] 啪 4 卜 『 一 点动 H卜 - _ 怍 H卜 _ 二卜 町5 点动闭模 f 一I M 1 4 X 0 1 T l 动 、 半 自动 、 全 自 动 。 因 此 。 I X 0 1 3 X 0 1 6 l M 6 f { H卜 卜 注座前进 i 0 2 l i X 0 1 6 X 0 l 3 X 0 2 7 Y 0 2 I m 2 输入 设 备 总 共 需 要 开 关 量 H卜 卜 注 麈 岳 逼 ] H 卜 f _ f _ - - - 舯斗 F _ 二卜_Y 0 2 l 预塑 计量 输 入 3 2 点 。 f X 0 3 2 M 1 4 M I 7 i r il、⋯{ ⋯ 2 ． 1 ． 2输 出设 备 的 数 量 输出 设备有电 磁阀 ▲图4 X S - Z Y - 1 2 5 注塑机 的 P L C控制梯形 图 YV1～YV9 驱 动 ， 工 作 状 况 指 示 灯 7个 ， 加 热 接 触 器 KM3～KM5， 接 触 器 KM1 、 KM2 分 别 用 来 控 制 电 动 机 M1 、 M2 的运转 。 因此 ， 输 出设 备共 需开 关量 输 出2 1 点 。 2 ． 2 PLC 的 选 型 需 要输 入3 2 点 ， 输 出21 点 ， 并且 采 用 的是 继 电器输 出 。 故 采用 三 菱 F X2 N一6 4 MR的 P L C可 以 满足 要 求 。 但 考 虑 到 应 该 留 有 些 余 量 ， 改 选 用 F X2 N一8 0 MR 4 0 点 输 入 、 4 0 点 输 出 的 P L C。 2 ． 3 输 入 输 出设 备 与 P L C的 接 线 图 图3 2 ． 4梯 形 图 的 设 计 2 、 4 ． 1料 筒 加 热 控 制 过 程 注塑机用 电阻加热 圈对料 筒进行加 热 ， 用热 电偶 温 度计测 量 ， 通 过 温度控 制 仪表对 温 度实现 自动控制 。 控 制 料 筒温 度 有 自动 和手 动 两种 控 制 方式 。 本 文 介 绍 自动 方 式 自动 控 制 用 于 料 筒 加 热 合 上 开 关 S A1 、 S A2、 S A3， 触 点 X O 0 0、 X0 01 、 x0 0 2 接通 ， 使 接 触器 KM3、 KM4、 KM5 得 电 ， 加热 回路 接 触器 主触 头 闭合 ， 开 始 对 料 筒 进 行 加 热 。 加 热 电 流 由 电 流 表 A3～A5 显 示 。 当3 个 热 电偶继 电器 主触 头 S T1 、 S T 2、 S T 3 断开 时 ， 接触 机械制造4 6 卷第5 2 7 期 器 KM3 、 KM4、 KM5 断 电 ， 则 接 触 器 KM3 、 KM4、 KM5 的 主触头 断开 ， 加 热停止 。 当温度 下降 到 给定温 度 的下限 时 ， 热 电偶 继 电器 的 主 触头 S T1～S T 3 又 重 新 闭合 ， 重 复上 述过 程 ， 将 温度 保持 在所 给定 的范 围 内 。 2 ． 4 ． 2各种操 作方 式控 制过 程 注 塑机 的工 作是 以液压 泵 电动 机起 动 、 送 出压 力 油 为 前 提 ， 所 以 先 按 下 起 动 按 钮 S B1 ， X 0 1 0 接 通 。 接 触 器 KM1 通 电 并 且 自锁 ， 液 压 泵 电 动 机 M1 起 动 旋 转 ， 拖 动液 压泵产 生 高压油 。 半 自动 控制 有 三 种加 料 方 式 固定 加 料 、 前 加 料 、 后 加 料 。 半 自动 与 全 自动 控 制 基 本 相 同 。 经 分 析 后 结 合 控 制要求 设计 出完 整 的梯形 图 ， 如 图4 所示 。 点 动 控 制 将 万 能转 换 开 关 S A4 扳 到 点 动 位 置 ， XO 0 3 接 通 ， P L C内 部 继 电器 M1 4 得 电 。 当合 上 安 全 门 时 ， S Q1 、 S Q9 闭合 ， X 0 2 1 与 X0 3 1 接通 。 手 动控 制 将 S A 4 扳 到 手 动位 置 ， XO 0 4 接 通 ， P L C 内部 继 电器 M1 3 得 电 。 当合 上 安 全 门时 ， S Q1 、 S Q9 闭 合 ， X 0 21 与 X0 3 1 接 通 。 半 自动控 制 分 固定 加料 ， 前 加料 和后 加料 三种方 2 o o 8／ 7 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 基于 M A T L A B和 P r o ／ E的弧齿锥齿轮三维造型 口刘万春 口刘光磊 西北工业大学 机电学院西安7 1 0 0 7 2 摘要介绍 了以微分 几何和 空间啮合原理为基础 ， 通过仿真 刀具运动轨迹推导 出大齿轮齿 面方程 。 应用 M A T L A B 的数值计算功能采集齿面网格点坐标值 ， 在 P r o ／ E环境 下， 导入 MA T L A B生成 的齿面点坐标数据文件 建立轮齿齿面 ， 依赖 其强大的复杂 曲面造型功能， 完成齿轮的三维实体造型。 关键词 弧齿锥齿轮齿面方 程网格划分MA T L A B P r o ／ E 中图分类号 T H1 3 2 ． 4 2 1 T P 1 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 0 8 0 7 0 0 1 8 0 3 航空 弧齿锥齿 轮 的齿面是 各种 齿轮类 型 中齿 面几 何 非 常 复 杂 的 一 种 。 其 真 实 齿 面 的 有 限 元 模 型 建 立 比 较 困难 ， 影 响到后续 的齿 面几何 啮合 和承载 啮合仿 真 。 本文 以微 分 几何 和空 间 啮合原 理 为基 础 ， 准 确表 达 了齿 面方 程 。 在通 ／ J n a - q 3 真表 达轮 齿齿 面时 ， 需进 行多 次坐标转 换和矩 阵运算 ， 并 求解非 线性 方程 组 。 由 Ma t h Wo r k s公 司 开 发 的 MAT L AB 软 件 是 基 于 矩 阵 类 数据 结构 的运 算工具 ， 在 矩 阵运 算 、 数值 计算 方面 有着 显 著 的 优 越 性 。 应 用 该 软 件 进 行 编 程 计 算 能 够 大 大 简 化 编 程 的工 作 量 ， 可 以快 速 精 确 地 解 得 轮 齿 齿 面 点 的 坐标 值 。 然后 将 齿 面点 坐标 值数 据 文件 导入 P r o ／ E环 境 下 ， 应 用 其 强 大 的 复 杂 曲 面 造 型 功 能 完 成 轮 齿 的 三 维 建 模 ， 为 进 一 步 的 工 程 应 用 奠 定 了基 础 。 收稿 E l 期 2 0 0 8 年 l fl 1 大齿轮齿面方程 首 先 ， 根 据 加 工 时 被 加 工 大 齿 轮 与 刀 具 的 相 对 位 置关 系 ， 建立大 齿轮切 齿坐标 系 。 1 ． 1 建 立 加 工 左 旋 大 齿 轮 的 切 齿 坐标 系 图 1 给 出了加工左 旋 大齿轮 的切齿 坐标 系。 图 1 a 描 述 了刀 具 在 机 床 中 的安 装 位 置 。 其 中 ， 机 床 坐 标 系 ． 0 ， ， y Ⅱ z l 为 固 定 坐 标 系 ， 原 点 D m位 于 机 床 中 心 ， ， 与 机 床 主轴 重 合 。 摇 台 坐 标 系 乏 0 。 ， ， y c ， Z c 2 固连 于摇 台 ， 起始 位置 与 。 重合 ； 在 加 工 过 程 中 ， 摇 台绕 机 床 主轴 转 动 ， 即摇 台坐 标 系 绕 Z Jn 轴 转 动 ， 咖 。 为 其 当前 转 角 。 刀 盘 坐 标 系 O。 ， Xc ， y c ， zc 的 原 点O c位 于 刀 盘 中 心 ， 平 面 O。 Y c与 刀 尖 平 面 重 合 ， 坐标 轴z c为 刀 盘 的 回转 轴 线 ， 刀 盘 在 摇 式 。 固 定 加 料 时 主 令 开 关 S A5 扳 向 “ 固定 加 料 ” 位 置 ， 触 头 X O 0 7 断 开 。 若 选 用 “ 后 加 料 ” 方 式 ， 可 将 主 令 开 关 S A5 扳 向 “ 后 加 料 ” 位 置 ， 即 S A5 触 头 复 位 ， X O 0 7 接 通 ， 定 时 器 T O 得 电 同 时 ， 内 部 辅 助 继 电 器 M1 2 也 得 电 ， 使 电磁 阀 YV2 、 Y v6 得 电 吸 合 ， 注 座 整 体 后 退 。 同 时 常 闭 触 头 M1 2 断 开 KM2 电 路 ， 使 定 时 器 T O 延 时 到 时 ， 不 会 因触头 闭合 而使 KM2 通 电 ， 待整 体退 回碰到 行程 开关 S Q 7 时 ， 常闭 触点 X0 2 7 断开 。 辅助 继 电器 M1 2 失 电 ， 电 磁 阀 YV 2、 YV6 断 电释 放 ， 整 体 退 回 停 止 。 因 触 点 T O 已 经 接 通 ， 故 KM2 通 电 吸 合 进 行 预 塑 。 整 体 后 退 时 ， 虽 使 S Q6 复 位 ， 但 内部辅 助 继 电器 M1 1 在 定时器 T O 通 电 时 已经通 电吸 合 ， 先 已经 将 常 开触 点 M1 1 接通 ， 故 电路 T 2 仍成通路 。 全 自动 控 制 与 半 自动 基 本 一 致 ， 只 是 将 万 能 转 换 开 关 S A4 扳 到 “ 全 自动 ” 位 置 即 可 。 上 述 几 种 操 作 方 式 各 动 作 进 行 时 ， 相 应 指 示 灯 显 示 各 动 作 。 闭 模 指 示 灯 HL 1 由输 入 端 子 o o o 制 ， 起 20 08／7 模 指 示 灯 HL 2 由 输 入 端 子 YO 0 1 控 制 ， 整 体 前 进 指 示 灯 HL 3 由 输 入 端 子 YO 0 2 控 制 ， 保 压 指 示 灯 HL 4由输 入 端 子 o o 3 制 ， 整 体 后 退 指 示 灯 HL 5由 输 入 端 子 YO 0 4 控 制 ， 预 塑 指 示 灯 HL 6由 输 入 端 子 o o 5 制 ， 电 源 指 示 灯 HL 7由输 入 端 子 YO 0 5 控 制 。 3结束语 采用 P L C设 计 的 注塑 机控 制 系统具 有 硬件 少 、 系 统 简 单 、 维 修 方 便 、 可 靠 性 高 的 特 点 ， 可 使 产 品 的 质 量 和生产效 率得 到很大提高 ， 具 有较 高 的经济 效益 。 参 考 文 献 1 廖常初． P L C编程及应用[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 3 ． 2 吴宏歧． T 6 8 卧式镗床的P L C控制系统设计[ J ] _ 组合机床与 自动化加工， 2 0 0 4 ， 4 ． 3 王志新， 张华， 葛宜远． 现代注塑机控制[ M] ． 北京 中国轻工 业 出版社， 2 0 0 1 △ 编 辑 禾 禾 机械制造4 6 卷 第5 2 7 期 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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