環(huán)保式伺服電動注塑機控制技術(shù)研究

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橡塑技術(shù)與裝備環(huán)保式伺服電動注塑機控制技術(shù)研究傅南紅，張建國，高世權(quán)（中國寧波海天機械有限公司研發(fā)中心，浙江寧波315821）環(huán)控制算法思想。并經(jīng)，由人機界面、邏輯控制器、運動中心、伺服驅(qū)動、溫度控制和傳感器六個控制部分構(gòu)成。伺服電動注塑機驅(qū)動伺服馬達來進行熔融樹脂的流體控制（剛體一培融樹脂），以位置、速度、壓力、溫度為基礎(chǔ)的工藝程序控制是基于傳感器信息進行的，為實現(xiàn)高精人機界面運動控制中心模擬量注邏塑輯控藝制數(shù)字量溫度控制單元通訊軟忭系統(tǒng)監(jiān)擰、示注塑工藝流程控制溫度控制伺服控制應(yīng)r層軟件操作系統(tǒng)系統(tǒng)硬件構(gòu)架密注塑工藝而建立了諸多閉環(huán)環(huán)節(jié)。注塑機的射出螺桿移動速度的控制是把安裝在馬達后的編碼器信號作為輸入信號，和在控制器內(nèi)設(shè)定的速度指令相比較實現(xiàn)半閉環(huán)控制。射出壓力的控制是測定螺桿后的壓力傳感器信息構(gòu)成射出壓力全閉環(huán)控制?！　〕退傥恢每刂苿t通過光柵尺來實現(xiàn)閉環(huán)控制。其中溫度和壓力等傳感器信號的高速處理是控制過程系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。工藝程序控制裝置和伺服系統(tǒng)之間采用數(shù)字接口，他們之間僅傳遞數(shù)字信號，所以可實現(xiàn)高精度微小量的控制，控制系統(tǒng)抗干擾能力強、無零飄、穩(wěn)定?！　∽⑸渌艈卧獆一》~1注射馬達1-）移模伺y單元I―HHH-en）-丨脫模馬達丨一1壓力轉(zhuǎn)換單元h―I丨位置光a尺I伺服注塑機硬件框架表示控制系統(tǒng)軟件的基本構(gòu)成層次。系統(tǒng)以通訊軟件公用模塊為中心進行工作。按照一定的通訊協(xié)議，層與層之間建立了良好的數(shù)據(jù)接口。因此軟件功能模塊根據(jù)各個層的分工規(guī)定獨立設(shè)計?！　】刂栖浖哟螛?gòu)架系統(tǒng)監(jiān)控、顯示層主要承擔人機接口參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、警報安全和人機交互等工作，此模塊接收軟件所必需的數(shù)據(jù)和注塑工藝過程要求，并提出系統(tǒng)需求。同時通過數(shù)據(jù)掃描采樣來監(jiān)視機器狀態(tài)、生產(chǎn)狀況、工作曲線等。注塑工藝流程控制層主要是接收來自系統(tǒng)需求的具體指示，完成注塑工藝的選擇和組合，對各種復合工藝進行解釋和I/O輸出控制。同時通過檢測諸多傳感器信號維護系統(tǒng)和機器的安全運作。伺服控制軟件主要承擔伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制和電流控制。特別是伺服CPU控制軟件和工藝流程CPU控制軟件關(guān)系密切，協(xié)調(diào)使用這兩個CPU，能達到自由度很高的工藝程序控制?！　?控制方法分析和討論3.1基于速度環(huán)節(jié)的壓力閉環(huán)控制伺服電動注塑機的性能在很大程度上依賴于伺服控制系統(tǒng)的精密性和穩(wěn)定性，現(xiàn)代伺服控制主要包含電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)三個中心控制環(huán)節(jié)。其核心主要是數(shù)字PID控制，由于計算機運算速度快、精度高的特點，數(shù)字PID充分發(fā)揮軟件技術(shù)的優(yōu)勢，具有完成復雜控制規(guī)律的計算能力，容易應(yīng)用現(xiàn)代控制論和智能控制理論，具有精度高、速度快的強大性能?！　≡谧⑺芫艹尚皖I(lǐng)域中，壓力控制是非常重要的環(huán)節(jié)，但壓力控制性能不僅受摩擦等外圍因素的影響很大，而且在實施基于壓力開環(huán)控制的保壓工程時，樹脂冷卻收縮，壓力發(fā)生變化，但是保壓工程卻不能補償伴隨著樹脂收縮而產(chǎn)生的體積變化。　　因此如所示，通過壓力傳感器測定實際發(fā)生的力，把力指令和用傳感器檢測的力輸入進入比較器，把它們兩個的差置換成速度控制指令，實現(xiàn)壓力閉環(huán)控制。以下研究把力偏差變換成速度命令的方式。其中比較器計算的力偏差叫做AF（N），對應(yīng)這個偏差規(guī)定的速度命令為AV（r/min），它們之間的變換系數(shù)為Kpv，那么為尋求理想的Kpv值，通過。圖中記錄了具有代表性的Kpv注入金屬模具過程中樹脂的流動狀態(tài)，加在射出用的伺服馬達上的負荷是變動的。考察熔融樹脂注入金屬模具三個階段，根據(jù)不同特點，需要對增益進行跟蹤控制?！　≈蠥階段是把熔融樹脂快速注入金屬模具的過程，比B、C階段速度快，并且一邊改變速度一邊往前運動。當樹脂流動途經(jīng)路徑形狀復雜，特別是當穿過狹小的縫隙部分時，負荷的變動會很大。因此，在A階段增益較大并且需要動態(tài)調(diào)整?！　階段出現(xiàn)在樹脂填充接近尾聲時，射出絲杠負荷急劇增大，同時射出速度急劇減小，這種減速如果不正常進行，在壓力波形上就會發(fā)生被稱為尖峰壓力值的現(xiàn)象，制品就會產(chǎn)生條痕等成形不良現(xiàn)象。因此，在這個階段為了抑制射出速度，必須有合適的增益。C階段是樹脂填充完畢后的保壓工程。射出馬達需要高的負荷，但是運動速度很低，所以用比較小的增益就能夠穩(wěn)定控制。由此可見，在控制過程中必須根據(jù)射出馬達的狀態(tài)來分辨A、B、C各個階段，以實驗方法求得C階段的增益為基礎(chǔ)來計算A區(qū)和B區(qū)的增益值，通過閉環(huán)增益跟蹤調(diào)整使射出成型全領(lǐng)域的控制更加穩(wěn)定、精確。　　4結(jié)束語向，本文就電動伺服注塑工藝的相關(guān)控制技術(shù)作了研究和討論，對開發(fā)和應(yīng)用高精確度和高穩(wěn)定性的注射成型機具有很好的借鑒作用。此外，集人工智能和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)于一體的“傻瓜式”電動注塑機將具有更加卓越的表現(xiàn)。