注射式塑料成型機全自動控制的實現

1、注射式塑料成型機全自動控制的實現        摘要：本文介紹注射式塑料成型機專用控制器的研制，使注射式塑料成型機在塑料制品的生產過程中實現溫度、過程和液壓系統(tǒng)的壓力、流量控制自動化。    關鍵詞：注塑機  控制器注射式塑料成型機（以下簡稱注塑機）是塑料制口行業(yè)的主要生產設備之一，隨著現代電子技術水平的不斷提高。目前，注塑機生產廠家普遍采用專用電腦控制器作為其生產的注塑機的控制系統(tǒng)，注塑機專用電腦控制器很大一部分為進口產品。我們按注塑機生產行業(yè)的特點和要求設計制造了注塑機專用微機控制

2、器，完全達到了生產廠家的技術要求。注塑機的工作過程注塑機主要由開合模機構、射臺、射筒螺桿機構、脫模頂針、調模機構等組成。所有動作都是通過液壓系統(tǒng)來完成。工作時首先要對射筒加溫，為保證螺桿不受損壞，在射筒溫度未達到設定溫度時不充許螺桿動作。工作時先合上安全門，然后將模具閉合，射臺前進到位，螺桿將塑料注射到模腔內，注射完成后，射筒重新加料，同時模腔內的塑料制品冷卻，之后將模具打開，脫模頂針再將塑料制品頂出，取出產品后一個生產過程結束，可以進行第二個工作過程。在注塑機的整個工作過程中受控制的主要由以下三點：    1 溫度控制注塑機的射筒必須加熱到一定的溫度以后才能工作

3、，它分成數段加熱，其中第一段為噴咀，從二段起為射筒，采用熱電偶作為測溫元件。設計溫度控制部分時，我們采用脈寬調制的PID控制方法來控制溫度。    2 液壓系統(tǒng)的流量和壓力控制注塑機在工作過程中的每個動作及動作過程中都須通過切換電磁閥及調節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力和流量，因此控制器在控制換向電磁閥的同時必須隨時通過比例調節(jié)液壓系統(tǒng)的流量和壓力。    3 過程控制注塑機的工作過程控制主要有手動、半自動、時間自動和電眼自動四種形式，由用戶根據產品要求自行選擇。根據注塑機的生產工藝，控制器設有三種工作流程，通過操作面板讓用戶選擇。在生產過程中，當用

4、戶選擇好工作方式后，控制器能按照用戶的要求連續(xù)不斷的控制注塑機運行。此外，為了便于用戶的操作使用，在控制器中我們還加入了輸入/輸出檢測、產品數統(tǒng)計、各種參數設定和各種工作狀態(tài)選擇等其它功能?？刂葡到y(tǒng)的組成控制器主要由主機、溫度變送、驅動放大、操作面格和電源等組成。主機采用MCS-51系列單片機作為CPU，同時配以64K程序存儲器和32K數據存儲器。采用8279芯片組成操作鍵盤。用一塊液晶顯示器為用戶提供中文為機對話。設有兩路脈寬調制輸出，通過光耦隔離，經功率放大后控制液壓系統(tǒng)的流量和壓力。通過兩組光耦隔離器可對二十四路數字量輸入信號進入檢測和三十二路輸出量進行控制。熱電耦信號經處理后送A/D轉

5、換，主機采樣A/D數據后對溫度進行PID控制。控制系統(tǒng)框圖如圖一所示。為了提高控制器在運行時的可靠性和抗干擾能力，我們在軟、硬件方面都采取了措施，并為控制器運行提供了一組獨立電源。控制流程和各種狀態(tài)介紹按照注塑機的工藝要求，我們編制了控制流程如圖二所示。開機時，控制器工作在手動狀態(tài)，當溫度加熱達到設定值后用戶有即可選擇以上任何一種狀態(tài)進行工作。半自動狀態(tài)時，控制器按圖二所示的控制流程進行工作，當一個流程結束后，操作為員打開安全門取出產品，合上安全門后，控制器按流程重復工作。時間自動狀態(tài)時，控制器按圖二所示的控制流程進行工作，當一個流程結束后，產品從模具自動脫落，延時一段時間后，控制器按流程重復

6、工作。電眼自動狀態(tài)時，控制器按圖二所示的控制流程進行工作，當一個流程結束后，產品從模具上自行脫落，電眼被遮擋一下后，控制器按流程重復工作。工作中用戶可隨時設定或修改控制器的技術參數，為技術為調試注塑機提供了極大的方便。同時為保證所設參數不被任意修改，用戶可對控制設置密碼。當密碼設置完成后，必須輸入密碼才能修改參數，不知密碼者將不能修改任何參數。用戶可隨時對所設密碼進行修改。軟件程序主程序完成注塑機的各個工作過程，包括手動工作過程、半自動工作過程、時間自動工作過程、電眼自動工作過程等。根據工藝各個工作過程均有不同的限制條件：手動操作需先開啟電機才能進行；螺桿動作需開啟電熱并溫度達到設定值才能運行

7、；三種自動工作過程需先開啟電機和加熱后才能進入；工作過程中可隨時設置參數，當參數被確認后在下一個工作過程中被采用。工作過程中還能檢測輸入/輸出信號以檢測外圍信號情況。此外還有許多計時條件，如開合模計時、射筒缺料計時、周期計時等，若某一條件不符工藝要求，機器將停機報警，待技術為員處理。定時器0用于產生200HZ的脈沖來控制二路脈寬調制的比例閥輸出。為了保證控制比例閥的電流穩(wěn)定可靠，該中斷設置成高優(yōu)先級。定時器1設置成定時方式1，每10毫秒產生一次中斷，即1秒剛好執(zhí)行100次中斷。一組模為10的秒計數器作為機內時鐘；同時定時中斷每一秒鐘取一個A/D轉換值，得到的加熱寬度p,p的最大值為100，最小

8、值為0，這個p規(guī)定了100次中斷內（1秒鐘）的前p次控制加熱輸出，而后（100-p）次不加熱。為了保證計時精度，該中斷被設置成高優(yōu)先級。外部中斷0用于處理A/D轉換結果、動作過程中的報警處理。中斷程序接收到A/D轉換數據后，先進行A/D濾波，再調用溫度控制算法得出加熱寬度P。針對注塑機的溫度使用范圍在100400，采用雙極性輸入，A/D轉換為12位，則實際溫度值為：200×1+4095-(A/D轉換值)/4095其中A/D轉換值為-4095-4095。溫控算法采用靜態(tài)嚙合控制法，這種算法由模糊算法派生而來，是一種非線性的控制算法。根據模糊算法的概念，當實際溫度小于設置溫度時，計算機應

9、輸出的加熱寬度較大，且實際溫度越低，加熱寬度應越大，直至全加熱。而當實際溫度大于設置溫度時，計算機應輸出加熱寬度較大，且實際溫度越高，加熱寬度越小，直至全斷開。假如有如下函數Y=f(x)，x為誤差（溫度實際值-溫度設置值），Y為加熱寬度p，則f（x）為遞減函數，且要吧寫成：0 xa0Y=f(f) a0<XAL< DIV> 100 x>ala0為加熱全斷開時的誤差值，al為起控的誤差值，根據我們反復的經驗，為a0和al取一定數值。為使在100400的范圍內控溫精度都能滿足要求，可對函數進行修正，Y=f(x)+(T-200)×，式中T為實際溫度為補償系數，但一般情況下，f(x)并不能以某一數字表達式表示，我們可以將它離散化，將離散值固化進EPROM，成為一個表格控制函數，這種方法來控制溫度來實