基于PLC的精密微型注塑机控制系统的研制

摘要

近年来，随着注塑成型技术的高速发展，塑料制品已经应用到了国民经济的各个领域。目前，微细塑料制品的需求不断增大，而且成型精度要求越来越高，传统注塑成型设备已经很难满足微注塑成型的工艺要求。因此，国外学者纷纷致力于微注塑成型工艺和装备的研究，也取得了不错的进展。然而，国内在微注塑成型方面的研究成果远远落后于国外。本文以精密微注塑成型设备为研究对象，从精密微注塑成型设备及其控制系统等方面进行研究，主要研究内容及结论如下:
　　1.结合国内外对微型注塑机的最新研究动态，本文采用了步进电机与液压混合驱动双阶螺杆-柱塞微型注塑机的设计方案。通过改变步进电机的转速、转角和扭矩对螺杆的精密控制，从而实现了精确计量。设计了其液压控制系统原理图，选用了合适的液压零配件与步进电机，定制了一套动力控制系统。另外，还改进了注射装置关键零部件的结构。经调试，该系统能满足微注塑成型工艺的基本要求。
　　2.以微型注塑机控制系统为研究对象，利用GX Developer和Levi Studio开发微型注塑机控制系统。首先，根据微注塑成型的工艺要求，设计了微型注塑机的硬件电路，采购了相关的电气元件，制作了微型注塑机的电气控制柜。其次，编制了基于三菱FX-3U64 MT的控制程序，主要包括:步进电机控制程序、模拟量控制程序、手动控制程序、半自动控制程序、全自动控制程序、温度控制程序、报警程序等。另外，使用维控777A触摸屏为人机交互界面，编制了与PLC对接的控制程序。形成了以触摸屏为上位机、PLC为下位机的微型注塑机控制系统，具备了模糊控制、模具温度控制、上下位机通讯、保存和显示测试数据、生成测试曲线等功能。
　　3.设计了基于模糊PID的料筒温度控制系统，将模糊控制技术与PID控制系统相结合，编制了模糊PID控制程序，实现了在线查表方式的模糊PID控制，并将模糊PID控制技术应用于料筒温度的控制中。实践证明:料筒温度控制系统运行稳定，超调量减小了3.1℃，稳态误差仅为±0.75℃，加热曲线更加平稳，控制精度高。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 微注塑成型的定义

1．1．2 微注塑成型的特点

1．2 微注塑成型技术的研究现状

1．2．1 微注塑成型工艺研究现状

1．2．2 微注塑成型装备研究现状

1．3 选题意义及课题的主要研究内容

1．3．1 选题意义

1．3．2 课题的主要研究内容

1．4 本章小结

第二章 微注塑成型装备总体设计

2．1 微型注塑机的总体设计方案

2．1．1 微型注塑机结构形式

2．1．2 微型注塑机设计要求

2．1．3 总体设计方案

2．2 微注塑机液压系统设计

2．2．1 液压系统基本方案

2．2．2 执行元件负载计算

2．2．3 各液压缸主要尺寸的计算

2．2．4 液压标准件的选用

2．3 微型注塑机注射装置结构设计

2．3．1 螺杆的设计

2．3．2 喷嘴设计

2．3．3 单向阀结构设计

2．4 本章小结

第三章 基于PLC的微型注塑机控制系统设计

3．1 微型注射机的工作过程与控制要求

3．1．1 微型注射机的工作过程

3．1．2 微型注射机的控制要求

3．2 微型注射机的电气系统硬件设计

3．2．1 硬件配置清单

3．2．2 系统硬件电路

3．3 PLC控制程序设计

3．3．1 微型注塑机控制程序结构

3．3．2 步进电机控制程序

3．3．3 模拟量控制程序

3．3．4 手动控制程序

3．3．5 全自动控制程序

3．3．6 报警程序

3．4 人机界面设计

3．4．1 人机界面总体设计方案

3．4．2 触摸屏人机界面的设计

3．5 本章小结

第四章 基于模糊PID的料筒温度控制系统设计

4．1 模糊PID控制理论

4．1．1 PID控制原理

4．1．2 数字PID控制算法

4．1．3 模糊控制原理

4．1．4 模糊PID控制技术

4．2 模糊PID控制器的设计

4．2．1 料筒温度控制模糊化

4．2．2 隶属度函数的建立

4．2．3 模糊推理规则的确定

4．2．4 模糊推理与解模糊

4．2．5 模糊控制规则表的编制

4．3 模糊PID温度控制在PLC中的实现

4．3．1 程序结构

4．3．2 初始化程序

4．3．3 模糊量化程序

4．3．4 查表程序

4．3．5 PID程序

4．3．6 实验结果

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢