注射式塑料成型機(jī)全自動控制的實(shí)現(xiàn)

1、注射式塑料成型機(jī)全自動控制的實(shí)現(xiàn)        摘要：本文介紹注射式塑料成型機(jī)專用控制器的研制，使注射式塑料成型機(jī)在塑料制品的生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)溫度、過程和液壓系統(tǒng)的壓力、流量控制自動化。    關(guān)鍵詞：注塑機(jī)  控制器注射式塑料成型機(jī)（以下簡稱注塑機(jī)）是塑料制口行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備之一，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)水平的不斷提高。目前，注塑機(jī)生產(chǎn)廠家普遍采用專用電腦控制器作為其生產(chǎn)的注塑機(jī)的控制系統(tǒng)，注塑機(jī)專用電腦控制器很大一部分為進(jìn)口產(chǎn)品。我們按注塑機(jī)生產(chǎn)行業(yè)的特點(diǎn)和要求設(shè)計(jì)制造了注塑機(jī)專用微機(jī)控制

2、器，完全達(dá)到了生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求。注塑機(jī)的工作過程注塑機(jī)主要由開合模機(jī)構(gòu)、射臺、射筒螺桿機(jī)構(gòu)、脫模頂針、調(diào)模機(jī)構(gòu)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(dá)到設(shè)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(jìn)到位，螺桿將塑料注射到模腔內(nèi)，注射完成后，射筒重新加料，同時模腔內(nèi)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(chǎn)品后一個生產(chǎn)過程結(jié)束，可以進(jìn)行第二個工作過程。在注塑機(jī)的整個工作過程中受控制的主要由以下三點(diǎn)：    1 溫度控制注塑機(jī)的射筒必須加熱到一定的溫度以后才能工作

3、，它分成數(shù)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(shè)計(jì)溫度控制部分時，我們采用脈寬調(diào)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(jī)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(diào)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(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的流量和壓力。    3 過程控制注塑機(jī)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(jù)產(chǎn)品要求自行選擇。根據(jù)注塑機(jī)的生產(chǎn)工藝，控制器設(shè)有三種工作流程，通過操作面板讓用戶選擇。在生產(chǎn)過程中，當(dāng)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(jī)運(yùn)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(chǎn)品數(shù)統(tǒng)計(jì)、各種參數(shù)設(shè)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(jī)、溫度變送、驅(qū)動放大、操作面格和電源等組成。主機(jī)采用MCS-51系列單片機(jī)作為CPU，同時配以64K程序存儲器和32K數(shù)據(jù)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(jī)對話。設(shè)有兩路脈寬調(diào)制輸出，通過光耦隔離，經(jīng)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(shù)字量輸入信號進(jìn)入檢測和三十二路輸出量進(jìn)行控制。熱電耦信號經(jīng)處理后送A/D轉(zhuǎn)

5、換，主機(jī)采樣A/D數(shù)據(jù)后對溫度進(jìn)行PID控制?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖一所示。為了提高控制器在運(yùn)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(yùn)行提供了一組獨(dú)立電源?？刂屏鞒毯透鞣N狀態(tài)介紹按照注塑機(jī)的工藝要求，我們編制了控制流程如圖二所示。開機(jī)時，控制器工作在手動狀態(tài)，當(dāng)溫度加熱達(dá)到設(shè)定值后用戶有即可選擇以上任何一種狀態(tài)進(jìn)行工作。半自動狀態(tài)時，控制器按圖二所示的控制流程進(jìn)行工作，當(dāng)一個流程結(jié)束后，操作為員打開安全門取出產(chǎn)品，合上安全門后，控制器按流程重復(fù)工作。時間自動狀態(tài)時，控制器按圖二所示的控制流程進(jìn)行工作，當(dāng)一個流程結(jié)束后，產(chǎn)品從模具自動脫落，延時一段時間后，控制器按流程重復(fù)

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(jìn)行工作，當(dāng)一個流程結(jié)束后，產(chǎn)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(fù)工作。工作中用戶可隨時設(shè)定或修改控制器的技術(shù)參數(shù)，為技術(shù)為調(diào)試注塑機(jī)提供了極大的方便。同時為保證所設(shè)參數(shù)不被任意修改，用戶可對控制設(shè)置密碼。當(dāng)密碼設(shè)置完成后，必須輸入密碼才能修改參數(shù)，不知密碼者將不能修改任何參數(shù)。用戶可隨時對所設(shè)密碼進(jìn)行修改。軟件程序主程序完成注塑機(jī)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(jù)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(jī)才能進(jìn)行；螺桿動作需開啟電熱并溫度達(dá)到設(shè)定值才能運(yùn)行

7、；三種自動工作過程需先開啟電機(jī)和加熱后才能進(jìn)入；工作過程中可隨時設(shè)置參數(shù)，當(dāng)參數(shù)被確認(rèn)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(jì)時條件，如開合模計(jì)時、射筒缺料計(jì)時、周期計(jì)時等，若某一條件不符工藝要求，機(jī)器將停機(jī)報警，待技術(shù)為員處理。定時器0用于產(chǎn)生200HZ的脈沖來控制二路脈寬調(diào)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(shè)置成高優(yōu)先級。定時器1設(shè)置成定時方式1，每10毫秒產(chǎn)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(jì)數(shù)器作為機(jī)內(nèi)時鐘；同時定時中斷每一秒鐘取一個A/D轉(zhuǎn)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(nèi)（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(jì)時精度，該中斷被設(shè)置成高優(yōu)先級。外部中斷0用于處理A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果、動作過程中的報警處理。中斷程序接收到A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后，先進(jìn)行A/D濾波，再調(diào)用溫度控制算法得出加熱寬度P。針對注塑機(jī)的溫度使用范圍在100400，采用雙極性輸入，A/D轉(zhuǎn)換為12位，則實(shí)際溫度值為：200×1+4095-(A/D轉(zhuǎn)換值)/4095其中A/D轉(zhuǎn)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(jù)模糊算法的概念，當(dāng)實(shí)際溫度小于設(shè)置溫度時，計(jì)算機(jī)應(yīng)

9、輸出的加熱寬度較大，且實(shí)際溫度越低，加熱寬度應(yīng)越大，直至全加熱。而當(dāng)實(shí)際溫度大于設(shè)置溫度時，計(jì)算機(jī)應(yīng)輸出加熱寬度較大，且實(shí)際溫度越高，加熱寬度越小，直至全斷開。假如有如下函數(shù)Y=f(x)，x為誤差（溫度實(shí)際值-溫度設(shè)置值），Y為加熱寬度p，則f（x）為遞減函數(shù)，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(jù)我們反復(fù)的經(jīng)驗(yàn)，為a0和al取一定數(shù)值。為使在100400的范圍內(nèi)控溫精度都能滿足要求，可對函數(shù)進(jìn)行修正，Y=f(x)+(T-200)×，式中T為實(shí)際溫度為補(bǔ)償系數(shù)，但一般情況下，f(x)并不能以某一數(shù)字表達(dá)式表示，我們可以將它離散化，將離散值固化進(jìn)EPROM，成為一個表格控制函數(shù)，這種方法來控制溫度來實(shí)