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摘要：针对传统的压铸机控制系统采用继电器控制,微机控制,通过分析压铸机及其工作流程,PLC控制器的硬件选择梯形图和接线图设计、控制系统设计、抗干扰设计等等,我们设计一个包括手动控制,半自动控制和全自动控制方式的压铸机PLC控制系统，该系统具有良好的抗干扰性能，通过系统仿真软件的调试和现场调试，结果表明系统安全、可靠、高效。
关键词：压铸机；控制系统；PLC；抗干扰
压铸机具有节能、节材等优点，在现代工业生产中得到了广泛的应用。与传统的继电器和微机控制相比，可编程控制器(PLC)具有成本低、操作简单、功能灵活、使用方便、维护工作量小等优点，在工业生产过程自动化应用中越来越受欢迎。基于PLC控制技术取代传统的机械和电气接触器和微机控制压铸机控制系统,本文设计一个手动控制,半自动控制和自动控制三种控制方式的压铸机控制系统,通过实验,提高了自动化程度的压铸机,提高设备的可靠性,使操作更人性化。
一、压铸机系统建模及控制原理分析
金属压铸机控制系统设计主要分为两种控制模式。单周操作和自动连续操作。单周操作是指按下金属压铸机控制系统的启动按钮，压铸工件在关模、射料、冷却、开模的循环周期后，直接等待下次的启动信号。自动连续运行，采用PLC设计，在自动连续运行中，按下启动按钮，进入连续压铸型自动循环操作，
在连续压铸状态下，按下停止按钮才能停止作业。
PLC在金属压铸机控制系统中，根据控制要求，规划出不同工步的电磁阀通断电状态，主要控制关模阀、开模阀、下移阀、洗模阀、冷却阀、射料阀、上移阀，分配好PLC自动化的控制资源，满足金属压铸机控制系统的设计要求，完善控制系统的运行。
二、PLC控制系统设计
（1）基于PLC顺序功能压铸机控制设计
在分析压铸机控制原理的基础上，本文首先基于西门子S7-200软件对设备的工作过程进行了顺序功能图的建立，通过顺序功能图的绘制，明确显示了整个压铸机设备的工作步进情况，便于PLC程序的编写及后期的调试与修改。
（2）硬件选型
根据压铸机具体型号和特征，选用配套的电子元器件，在此基础上，通过采取硬件抗干扰措施和软件抗干扰设计增强系统的抗干扰性。
（3）压铸机PLC控制系统梯形图设计
为了进一步增加压铸机控制系统的应用性、可调试性和可维护性，所设计的控制系统具备手动操作、半自动操作和全自动操作3种功能。采用主程序和子程序相结合的二级程序系统，主程序可以调用不同功能的子程序，从而满足3种操作功能的需求。系统软件设计采用PLC控制，使用最为广泛的编程语言———梯形图设计。
主程序除自身调用程序外，又包含公用子程序、手动子程序和自动子程序3个子系统。公用子程序包含系统运行的基本任务（3种操作方法都需要运行的任务）和特殊情况下的冗余程序；手动子程序更倾向于单个步骤运行，便于系统设计与调试；自动子程序即按照压铸流程逐步进行的全自动控制程序。
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（4）抗干扰设计
在硬件方面，首先为了抑制来自外部电网的信号干扰，在PLC控制系统的PLC电源与外部电网之间采用隔离变压器，屏蔽接地，其次对压铸机的PLC控制系统采用专用接地，PLC、电源设备、接触器等都放在控制柜内，屏蔽外部电磁场对设备的干扰。最后，选用金属铠装屏蔽型电缆，防止信号线之间由于电磁耦合诱发的相互干扰，同时将动力电缆和控制电缆分开，以防止两者相互之间的影响，尤其是动力电缆会对控制电缆带来干扰。
在软件方面，对压铸机的抗干扰方面主要从压铸机工作阶段，对控制系统中重要部分进行延时确认控制，比如对一些报警信号延时15ms后再次读入，两次均报警才确认为故障信号，避免系统由于受某些特殊出现假报警现象而导致不必要的停机。在程序编制时，编制一些常见故障的异常逻辑关系，如果异常逻辑关系为ON状态，就可以判断为出现了故障。
三、PLC在金属压铸机控制系统中的软件设计
1.人机界面画面制作
金属压铸机控制系统的PLC，运用专业的绘图软件，绘制人机界面中的操作画面，需要在计算机上，制作出人机界面上的画面，通过SC-09电缆，将制作好的画面传送到人机界面内，或者直接上传到存储器卡中，完成画面地制造，同步画面对应的数据。人机界面的画面制作，主要包括图形、数据图形、工艺参数以及故障显示，运用指示器，显示故障，定位元件的位置，还要在PLC中实现闪图的效果，便于操作人员使用，促使操作人员可以迅速地找到故障的位置，提升PLC画图的整体性。
2. PLC的软件设计
（1）金属量地检测和控制，传感器设置了测量值，明确了测量值和初始值之间的差值，能够将金属的重量测量，直接转化成页面的实际测量值，测量值达到一定的给定值，运用PLC的软件程序，控制金属熔炉的控制时间，在编程的过程中，运用中断、输入、输出的指令，执行控制阀的命令，操作电磁阀的动作时间，避免PLC在金属量检测和控制方面，出现过冲误差，保障金属压铸机控制系统能够实现精确地控制。
（2）三段变速打料的无级变速调节，PLC划分了行程，根据金属压铸机控制系统的工艺参数，规划好自动调用的方式，给与流量、压力的定值，采用比例调节，控制放油的宿敌，还要通过PLC给与定值和实测流量，反馈出压力的数据。PLC软件设计方面，除了自动控制以外，还规划了手动子程序，用于实现设备地维护、调试，控制好金属压铸机的程序。系统中配置了紧急停止按钮，以便能够在紧急状态下处理事故。
（3）PLC编程软件设计中的计算机编制，在金属压铸机中选用了3种编程语言，分别是语句表、逻辑功能图、梯形图，在编制菜单中，转换3种编程语言，在菜单中，经过双击，才能进入到PLC编程的检查环境内，待程序完成后，安排程序调试，待PLC编程合格后，直接存储在PLC的内存中，实现了金属压铸机控制系统中的电、气、液一体化，保证PLC在金属压铸机中的稳定性，促使各项指标都能达到规范的要求。
四、基于PLC的压铸机控制系统调试
（1）PLC仿真调试
对压铸机的程序仿真调试，是在西门子软件中进行的，目的是检查程序中各个软元件是否按照之前设计好的来进行运行，也就是软元件满足转换条件时应当发生相应的变化。其调试过程为首先进行程序的转换。将编写的梯形图程序在软件上转换，如果程序中存在错误，那么程序的变换将会失败，不能完成程序。其次是进行逻辑测试。点击逻辑调试，测试所编写压铸机系统梯形图是否符合基本逻辑，寻找逻辑不完善部分进行修正改善。最后进行元件测试。元件测试需要逐一进行，选中启动触点元件，选取软件测试选项，改变某些元件强制ON/OFF，代表实际PLC中这些元件的通与断，通过模拟仿真，测试系统各个子程序的正确性。在进行仿真后，对不满足仿真调试的部分进行修正，并再次从第一部程序转换开始调试，直至系统满足仿真调试要求。
（2）现场调试
在进行压铸机控制系统PLC仿真后，还进行了对压铸机现场调试，对不满足现场调试的部分进行分析，硬件错误则更换电子元器件，并重新开始现场调试。软件错误则对系统软件进行修正，并返回仿真调试阶段重新调试，直至系统满足调试要求。
四、结语
PLC在金属压铸机控制系统中体积小、可靠性高的优点而且有较强的抗干扰能力，可以改善金属压铸机器控制系统的工作效率，有利于促进金属压铸机控制系统的设计保持高水平和高性能。
参考文献：
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[3]刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社，2010.
论文作者:关恒钊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/25
标签：控制系统论文; 压铸机论文; 金属论文; 子程序论文; 程序论文; 抗干扰论文; 操作论文; 《防护工程》2018年第17期论文;