基于PLC的注水控制系统设计及其在水辅助（共）注塑中的应用

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________工程硕士学位论文基于PLC的注水控制系统设计及其在水辅助（共）注塑中的应用学位申请人：杨帆学科领域：控制工程校内导师：匡唐清教授校外导师：陈碧龙高工答辩日期：华东交书脊通大1学028届工程硕士学位论文的基应C于用LP的注水控制系统设计及其在水辅助(共)注塑成型中机电与车辆工程学院杨帆独创性

2、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分

3、内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师签名日期摘要基于PLC的注水控制系统设计及其在水辅助（共）注塑中的应用摘要水辅助注塑（Water-AssistedInjectionMolding，WAIM）是利用高压水在聚合物熔体中的穿透和保压以获得中空塑件的新型注塑工艺。水辅助共注塑（Water-AssistedCo-InjectionMolding，WACIM）则将WAIM工艺和共注塑（Co-InjectionMolding，CIM）工艺结合起来，成型具

4、有双层包覆结构的中空注塑制品。WAIM和WACIM工艺通过注塑机与注水系统系统协调动作来完成。水的注入时间及时长、水温及水压对成型质量都有一定的影响，需加以准确控制。为实现现有实验平台的自动控制，设计了基于PLC控制器的注水控制系统，并成功应用于水辅助（共）注塑中。本文主要工作如下：1．介绍了水辅助注塑和水辅助共注塑的工艺过程及优点，说明了介质水的压力、温度和注入时间等工艺参数对制品的性能有明显影响，介绍了国内外PLC及其应用的研究现状，肯定了基于PLC的注水控制系统的应用研究意义，确定了本文的研究内容和组织结构。2．根据水辅助(共)注塑工艺成

5、型过程要求，设计了控制系统的总体方案：一是水针控制系统，控制对象是水针和水泵，即用于控制注水延迟时间和保压时间参数；二是PID温度控制系统，控制对象是水箱中水的温度，用于控制注水温度参数。3．根据总体方案设计，实现了控制系统的硬件设计。本文主要对PLC控制器以及触摸屏、测温元件、变送器、电加热管等系统硬件进行了选型：PLC控制器选择S7-200CUP222，触摸屏选择SMART700IE，测温元件选择PT100温度传感器，变送器选择电流输出型变送器，电加热管选择功率为2000W单U型的电加热管，PLC的扩展模块选择了EM235。系统中PLC和S

6、mart700IE与PC计算机之间采用的是USB/PPI-RS485数据线通讯方式。4．根据总体方案设计，实现了控制系统的软件设计。软件设计分为两个部分，一部分为PLC的控制程序，采用STEP7软件构造系统硬件组态和编写控制程序，完成现场对水针的自动控制和注水温度的PID控制；一部分为触摸屏实时监控程序，选用工业组态软件WinCC编写监控界面，控制程序编好后下载到Smart700IE触摸屏中，通过HIM完成对现场的实时控制。5．对设计的注水控制系统进行了调试并应用于水辅助注塑工艺：采用了溢流法进行调试得到常温水温和40℃水温的对比试样，通过对对

7、比试样的分析，得知在相同条件下，较高的注水温度得到的残余壁厚比较低的注水温度得到的残余壁厚总体更薄。该控制系统在水辅助注塑工艺中应用效果良好。它具有较强的可靠性和实用性，能够满足现场控制的要求，可以实时控制注水延迟时间和保压时间、注水温度等参数，达到研究设I摘要计目的。关键词：注水控制系统，PLC，PID，水辅助（共）注塑IIAbstractDevelopmentofaWater-InjectionControlSystemBasedonPLCControllerandItsApplicationinWater-Assisted(Co-)Inj

8、ectionMoldingProcessABSTRACTWater-AssistedInjectionMolding(WAIM)isanewinjec