環(huán)保式伺服電動(dòng)注塑機(jī)控制技術(shù)研究

中國(guó)注塑網(wǎng)

橡塑技術(shù)與裝備環(huán)保式伺服電動(dòng)注塑機(jī)控制技術(shù)研究傅南紅，張建國(guó)，高世權(quán)（中國(guó)寧波海天機(jī)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(jī)界面、邏輯控制器、運(yùn)動(dòng)中心、伺服驅(qū)動(dòng)、溫度控制和傳感器六個(gè)控制部分構(gòu)成。伺服電動(dòng)注塑機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)來(lái)進(jìn)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(jìn)行的，為實(shí)現(xiàn)高精人機(jī)界面運(yùn)動(dòng)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(jī)的射出螺桿移動(dòng)速度的控制是把安裝在馬達(dá)后的編碼器信號(hào)作為輸入信號(hào)，和在控制器內(nèi)設(shè)定的速度指令相比較實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)控制。射出壓力的控制是測(cè)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(guò)光柵尺來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。其中溫度和壓力等傳感器信號(hào)的高速處理是控制過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hào)，所以可實(shí)現(xiàn)高精度微小量的控制，控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)零飄、穩(wěn)定?！　∽⑸渌艈卧獆一》~1注射馬達(dá)1-）移模伺y單元I―HHH-en）-丨脫模馬達(dá)丨一1壓力轉(zhuǎn)換單元h―I丨位置光a尺I伺服注塑機(jī)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(jìn)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(gè)層的分工規(guī)定獨(dú)立設(shè)計(jì)?！　】刂栖浖哟螛?gòu)架系統(tǒng)監(jiān)控、顯示層主要承擔(dān)人機(jī)接口參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、警報(bào)安全和人機(jī)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(guò)程要求，并提出系統(tǒng)需求。同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)掃描采樣來(lái)監(jiān)視機(jī)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(lái)自系統(tǒng)需求的具體指示，完成注塑工藝的選擇和組合，對(duì)各種復(fù)合工藝進(jìn)行解釋和I/O輸出控制。同時(shí)通過(guò)檢測(cè)諸多傳感器信號(hào)維護(hù)系統(tǒng)和機(jī)器的安全運(yùn)作。伺服控制軟件主要承擔(dān)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(gè)CPU，能達(dá)到自由度很高的工藝程序控制。　　3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(dòng)注塑機(jī)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(gè)中心控制環(huán)節(jié)。其核心主要是數(shù)字PID控制，由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、精度高的特點(diǎn)，數(shù)字PID充分發(fā)揮軟件技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有完成復(fù)雜控制規(guī)律的計(jì)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(qiáng)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(shí)施基于壓力開環(huán)控制的保壓工程時(shí)，樹脂冷卻收縮，壓力發(fā)生變化，但是保壓工程卻不能補(bǔ)償伴隨著樹脂收縮而產(chǎn)生的體積變化?！　∫虼巳缢荆ㄟ^(guò)壓力傳感器測(cè)定實(shí)際發(fā)生的力，把力指令和用傳感器檢測(cè)的力輸入進(jìn)入比較器，把它們兩個(gè)的差置換成速度控制指令，實(shí)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(jì)算的力偏差叫做AF（N），對(duì)應(yīng)這個(gè)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(guò)。圖中記錄了具有代表性的Kpv注入金屬模具過(guò)程中樹脂的流動(dòng)狀態(tài)，加在射出用的伺服馬達(dá)上的負(fù)荷是變動(dòng)的。考察熔融樹脂注入金屬模具三個(gè)階段，根據(jù)不同特點(diǎn)，需要對(duì)增益進(jìn)行跟蹤控制。　　中A階段是把熔融樹脂快速注入金屬模具的過(guò)程，比B、C階段速度快，并且一邊改變速度一邊往前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)樹脂流動(dòng)途經(jīng)路徑形狀復(fù)雜，特別是當(dāng)穿過(guò)狹小的縫隙部分時(shí)，負(fù)荷的變動(dòng)會(huì)很大。因此，在A階段增益較大并且需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整。　　B階段出現(xiàn)在樹脂填充接近尾聲時(shí)，射出絲杠負(fù)荷急劇增大，同時(shí)射出速度急劇減小，這種減速如果不正常進(jìn)行，在壓力波形上就會(huì)發(fā)生被稱為尖峰壓力值的現(xiàn)象，制品就會(huì)產(chǎn)生條痕等成形不良現(xiàn)象。因此，在這個(gè)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(dá)需要高的負(fù)荷，但是運(yùn)動(dòng)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(guò)程中必須根據(jù)射出馬達(dá)的狀態(tài)來(lái)分辨A、B、C各個(gè)階段，以實(shí)驗(yàn)方法求得C階段的增益為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算A區(qū)和B區(qū)的增益值，通過(guò)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?！　?結(jié)束語(yǔ)向，本文就電動(dòng)伺服注塑工藝的相關(guān)控制技術(shù)作了研究和討論，對(duì)開發(fā)和應(yīng)用高精確度和高穩(wěn)定性的注射成型機(jī)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(dòng)注塑機(jī)將具有更加卓越的表現(xiàn)。