wincc的注塑机监控系统设计【字数：12174】
塑料，被誉为20世纪最伟大的发明之一。在当下社会，塑料被广泛运用于航空、航天、通讯工程、计算机、军事以及农业、轻工业的食品工业等各行各业之中。塑料的制造设备也随着塑料制品的需求提升而有了长足的进步。本课题运用西门子200 PLC为硬件控制核心，使用西门子组态软件Wincc作为上位机监控软件，设计了包括主画面、报警画面和实时温度显示的组态画面，完成了“上位机监控，下位机操控”的注塑机监控系统。在PLC程序设计中，利用PID算法对采样数据进行处理，使得被控温度可以维持在一个设定值，以此达到更好的注塑效果。此外，本课题采用Wincc对整个注塑过程进行监控，当Wincc运行时可以对工作过程中的数据进行采样及显示，可以生动地、直观地对工业生产进行监控，提高了注塑机的自动化程度。
目录
1.绪论 1
1.1注塑机监控系统的现状和发展 1
1.2课题研究的目的和意义 2
1.3课题的主要研究内容 2
2.注塑机结构及工艺流程分析 3
2.1注塑机的结构 3
2.2注塑机工艺流程分析 4
3.注塑机控制系统硬件设计 6
3.1注塑机电路设计 6
3.2传感器的选择 7
3.3电机的选择与启动方式 7
3.4 PLC的选型 8
3.5扩展模块选择 8
3.6 I/0分配表的确定 8
3.7 PLC输入输出接线图 10
4.注塑机控制程序设计 12
4.1编程方式 12
4.2程序流程图 12
4.3顺序功能图 14
4.4 逻辑控制程序设计 15
4.5模拟量程序设计 16
5.上位机Wincc监控画面设计 20
5.1 Wincc简介 20
5.2 PC ACCSEE简介 20
5.3 Wincc界面设计 21
5.4变量连接 27
5.5动画设计 28
6.系统调试 29
6.1 PLC逻辑控制调试 29
6.2模拟量的调试 30
总结 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
3
参考文献 34
致谢 36
附录 37
1.绪论
1.1注塑机监控系统的现状和发展
随着科技的进步，自动化产业的发展，人们对塑料制品的需求越来越大，并且要求塑料制品更加精细和安全，由此，精密化的注塑机需求就增长了。在我国，注塑机处于塑料加工设备的主导地位，产值达到了40%的占比。注塑机也是我国产量最大、设备最齐全、出口量最多的塑料机械设备。
注塑机的控制系统一直是整个注塑机的核心部分。早年间，因为可编程控制器的发展限制，早期注塑机以继电器控制系统为主。但是维护性差、控制器响应速度慢、安全效果较低和继电器寿命短和自动化程度低等缺点成了制约当时注塑机的发展。此外，因为继电器控制系统的柔性差，在需要注塑机控制功能改变时，需要改变整个控制电路，所以实属不方便。如今，可编程控制器（PLC）的迅速发展推动了注塑机的发展。PLC具有工作效率高、响应速度快、自动化程度高和维护性强的特点。当前，注塑机的控制系统多由PLC来组成控制核心。PLC可利用中间继电器来控制，实现了小电流控制大电流。通过反复快速地通断电路，实现对注塑机的控制。在对注塑机进行升级或改造时，只需改变PLC几个I/O口接线和PLC 程序，就可实现所需要求[1]。
我国的注塑机虽然随着时代和政策的倾斜得到了长足的发展，但是受制于国内可控制编程器的发展，我国注塑机的精密化和小型化仍然进度缓慢。反观国外，有老牌的科技和自动化公司作为依托（例如克劳斯玛菲公司，东芝机械公司和恩格尔公司等），注塑机的发展速度明显高于我国。所以，一些欧美的高端塑料行业所使用的注塑机大都使用了这些公司的产品作为控制核心。相比我国注塑机优势出口地区多为越南、泰国等东南亚国家，依托国家产业转移，国内注塑机生产厂家在这些国家拥有较大的市场份额。此外，随着智能控制行业的兴起和发展，注塑机的控制在向智能控制的方向发展，例如可以自动整定控制参数从而达到最优控制，节能减排。我国在注塑机的智能控制方面仍然处于起步阶段[2]。
虽然我国的注塑机行业与国外存在较大的差距，但是在国家政策的倾斜，高科技企业的培养及越来越多的有志之士的加入，我国注塑机行业的发展势头越来越迅猛，追上甚至超过这些欧美老牌企业还是有希望的，我们要对此抱有信心。
1.2课题研究的目的和意义
随着科技和生活水平的提高，我国人民的人均塑料消费量从2005年的29.5千克增长到了2014年的54千克，基本实现了翻一番。塑料生产制造行业成为了与钢铁、木制品和水泥一起拉动基本材料市场的四架马车。我国的某些塑料制品精密度越来越高，有些甚至可以与从国外进口的塑料一较高下。在塑料制造行业的发展中虽然仍存在或多或少的问题，但是国内行业做出的努力和贡献还是有目共睹的。得益于塑料行业的发展，国家从中得到了巨大的经济利益，与此同时，国家也在扶持塑料制造行业向更加精密，更加环保发展，形成了一个良性循环[3]。
注塑机行业的自动化程度越高，那么生产效率就越高，进而使得每单位的塑料的成本越低，对环境影响越低。所以发展自动化程度高的注塑机就成了现代机械制造业的研究方向。本课题以PLC作为注塑机的控制单元，Wincc作为上位机监控界面，可以提高注塑机的自动化程度，并且方便了操作人员。
1.3课题的主要研究内容
本课题主要从国内的注塑机控制系统发展情况着手研究，结合注塑机的工艺流程，PLC的特点及Wincc的特点，设计以PLC为主控制器的注塑机控制系统，完成包括闭模闸板闭合稳压注射台前进高压注射保压预塑卸压闸板开启启模的工作。此外，设计以西门子Wincc为核心的上位机软件，以便于操作和监控生产流程，并在Wincc界面实时显示注塑机模塑温度。PLC程序的设计包括I/O分配的确定、主电路和控制电路的设计和程序的编写。Wincc的设计主要为组态画面的绘制和温度曲线的显示[4]。系统结构图如图11所示。
图11 系统结构图
2.注塑机结构及工艺流程分析
目录
1.绪论 1
1.1注塑机监控系统的现状和发展 1
1.2课题研究的目的和意义 2
1.3课题的主要研究内容 2
2.注塑机结构及工艺流程分析 3
2.1注塑机的结构 3
2.2注塑机工艺流程分析 4
3.注塑机控制系统硬件设计 6
3.1注塑机电路设计 6
3.2传感器的选择 7
3.3电机的选择与启动方式 7
3.4 PLC的选型 8
3.5扩展模块选择 8
3.6 I/0分配表的确定 8
3.7 PLC输入输出接线图 10
4.注塑机控制程序设计 12
4.1编程方式 12
4.2程序流程图 12
4.3顺序功能图 14
4.4 逻辑控制程序设计 15
4.5模拟量程序设计 16
5.上位机Wincc监控画面设计 20
5.1 Wincc简介 20
5.2 PC ACCSEE简介 20
5.3 Wincc界面设计 21
5.4变量连接 27
5.5动画设计 28
6.系统调试 29
6.1 PLC逻辑控制调试 29
6.2模拟量的调试 30
总结 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
3
参考文献 34
致谢 36
附录 37
1.绪论
1.1注塑机监控系统的现状和发展
随着科技的进步，自动化产业的发展，人们对塑料制品的需求越来越大，并且要求塑料制品更加精细和安全，由此，精密化的注塑机需求就增长了。在我国，注塑机处于塑料加工设备的主导地位，产值达到了40%的占比。注塑机也是我国产量最大、设备最齐全、出口量最多的塑料机械设备。
注塑机的控制系统一直是整个注塑机的核心部分。早年间，因为可编程控制器的发展限制，早期注塑机以继电器控制系统为主。但是维护性差、控制器响应速度慢、安全效果较低和继电器寿命短和自动化程度低等缺点成了制约当时注塑机的发展。此外，因为继电器控制系统的柔性差，在需要注塑机控制功能改变时，需要改变整个控制电路，所以实属不方便。如今，可编程控制器（PLC）的迅速发展推动了注塑机的发展。PLC具有工作效率高、响应速度快、自动化程度高和维护性强的特点。当前，注塑机的控制系统多由PLC来组成控制核心。PLC可利用中间继电器来控制，实现了小电流控制大电流。通过反复快速地通断电路，实现对注塑机的控制。在对注塑机进行升级或改造时，只需改变PLC几个I/O口接线和PLC 程序，就可实现所需要求[1]。
我国的注塑机虽然随着时代和政策的倾斜得到了长足的发展，但是受制于国内可控制编程器的发展，我国注塑机的精密化和小型化仍然进度缓慢。反观国外，有老牌的科技和自动化公司作为依托（例如克劳斯玛菲公司，东芝机械公司和恩格尔公司等），注塑机的发展速度明显高于我国。所以，一些欧美的高端塑料行业所使用的注塑机大都使用了这些公司的产品作为控制核心。相比我国注塑机优势出口地区多为越南、泰国等东南亚国家，依托国家产业转移，国内注塑机生产厂家在这些国家拥有较大的市场份额。此外，随着智能控制行业的兴起和发展，注塑机的控制在向智能控制的方向发展，例如可以自动整定控制参数从而达到最优控制，节能减排。我国在注塑机的智能控制方面仍然处于起步阶段[2]。
虽然我国的注塑机行业与国外存在较大的差距，但是在国家政策的倾斜，高科技企业的培养及越来越多的有志之士的加入，我国注塑机行业的发展势头越来越迅猛，追上甚至超过这些欧美老牌企业还是有希望的，我们要对此抱有信心。
1.2课题研究的目的和意义
随着科技和生活水平的提高，我国人民的人均塑料消费量从2005年的29.5千克增长到了2014年的54千克，基本实现了翻一番。塑料生产制造行业成为了与钢铁、木制品和水泥一起拉动基本材料市场的四架马车。我国的某些塑料制品精密度越来越高，有些甚至可以与从国外进口的塑料一较高下。在塑料制造行业的发展中虽然仍存在或多或少的问题，但是国内行业做出的努力和贡献还是有目共睹的。得益于塑料行业的发展，国家从中得到了巨大的经济利益，与此同时，国家也在扶持塑料制造行业向更加精密，更加环保发展，形成了一个良性循环[3]。
注塑机行业的自动化程度越高，那么生产效率就越高，进而使得每单位的塑料的成本越低，对环境影响越低。所以发展自动化程度高的注塑机就成了现代机械制造业的研究方向。本课题以PLC作为注塑机的控制单元，Wincc作为上位机监控界面，可以提高注塑机的自动化程度，并且方便了操作人员。
1.3课题的主要研究内容
本课题主要从国内的注塑机控制系统发展情况着手研究，结合注塑机的工艺流程，PLC的特点及Wincc的特点，设计以PLC为主控制器的注塑机控制系统，完成包括闭模闸板闭合稳压注射台前进高压注射保压预塑卸压闸板开启启模的工作。此外，设计以西门子Wincc为核心的上位机软件，以便于操作和监控生产流程，并在Wincc界面实时显示注塑机模塑温度。PLC程序的设计包括I/O分配的确定、主电路和控制电路的设计和程序的编写。Wincc的设计主要为组态画面的绘制和温度曲线的显示[4]。系统结构图如图11所示。
图11 系统结构图
2.注塑机结构及工艺流程分析
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