摘 要：软PLC是一种基于PC机的新的自动控制技术,与传统的PLC控制方式相比,它不仅能够实现硬PLC的所有功能,而且它遵循IEC61131-3编程标准,为用户提供了更多的开放性,本文通过介绍使用德国3S公司的软PLC产品CoDeSys在注塑机控制系统设计中的应用,为传统控制系统的改造提供一种全新的控制方案。
关键词：软PLC;注塑机;控制系统
Abstract: Soft PLC is a new technology in the world industrial automation field ,It is based on the PC,Contrast to the traditional hardware PLC control system ,It provide more open opportunity to the customers.This paper based on new automation software CoDeSys ,and illustrate an example in the Plastic Injection Molding Machine to introduces the new control mothod to replace the traditional control system and realize the auto-control.
Key words: SoftPLC,Plastic Injection Molding Machine,Control System
1 前言
注塑机是目前广泛应用的高分子材料加工机械，目前在国内大量使用的注塑机基本上是采用机械或液压驱动的，控制系统大多采用触点继电器逻辑控制电路，这种控制系统的最大的弊端是控制系统自动化程度不高、精度较低、生产效率较低。采用硬件PLC的控制系统虽然能够实现各种控制功能，由于每个厂家的硬件专有性，封闭性使的用户升级和改造困难。随着自动化和计算机技术的发展，利用计算机的软硬件资源，通过软件可以实现硬件PLC的功能，并能实现精确的电子齿轮和电子凸轮的高精度同步运动控制，即软件PLC技术。它遵循IEC61131-3的国际标准。
采用软PLC的典型的系统结构是工控机加I/O接口加软PLC软件包。软PLC产品是基于PC机开放结构的控制装置，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，利用软件技术可将标准的工业PC转化成全功能的PLC过程控制器。软PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、通信网络等功能，通过一个多任务控制内核，提供了强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统及网络的开放式结构。通过采用软PLC和高精度控制性能的伺服电机作为驱动系统的全电动注塑机能极大的提高设备的易操作性，产品的质量和生产效率。
2 全电动注塑机结构及工作原理
2.1 全电动注塑机的结构
全电动注塑机主要由注射装置、合模装置和电气控制系统组成。如图1所示，和通用的注射机相比，采用了高精度控制性能的伺服电机和滚珠丝杠实现圆周运动到直线运动的转换。注射装置的作用是将塑料均匀地塑化,并注射到模具型腔中。注射装置由塑化部件（螺杆,料筒,加热装置,喷嘴）,料斗、计量装置、传动装置、注射电机及基座电机等组成。合模装置实现模具的开闭,在注射时应保证模具可靠地合紧。合模装置主要由前后固定模板,移动模板,连接拉杆,连杆机构,调模装置,合模伺服电机,脱模伺服电机组成。电气控制系统提供动力并使注射机按预定的工艺过程要求（压力,速度,时间,温度）和动作顺序工作。
图1 注塑机系统组成示意图
2.2 工作原理
注塑机生产一件产品的过程一般要经过合模、注射、保压、冷却（塑化）、开模、顶出制品工序
操作方式：
（1）手动操作 利用手动操作可以进行单步的调试，包括手动设置开合模，手动模高调整，螺杆的手动操作，注射座的前后移动的手动调节等。
（2）半自动操作 按下半自动操作按钮，注塑机开始合模、注射等工作，直到产品加工完成，然后处于等待状态，当再次按下半自动操作按钮时，将开始下一次循环。
（3）自动操作 完成一个注射和计量周期后，程序自动进入下一个循环周期。
3 系统设计
全电动注塑机控制系统设计中需要解决三大问题：一是采用了伺服电机后如何保证高精度的运动控制，如何在程序中实现位置控制、速度控制、力矩控制以及这几种控制之间进行切换的问题。二是如何实现温度、压力模拟量的精确控制，来确保每个注射周期都能保证塑胶原料充分加热至合适的温度和确保注射压力、保压压力的精确控制。三是如何设计人机界面来实时状态的监控、在线数据的修改、出错报警的处理、对错误进行及时的诊断及消除。
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