第3章注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)3.1注塑機(jī)系統(tǒng)組成注塑機(jī)又稱啤機(jī)，它主要由四部分組成：電氣部分、機(jī)械部分、液壓部分和輔助部分。雖然種類繁多，品牌不一，功能各異，但最基本的工作原理是一樣的。如第2章圖2-1所示為注塑成型循環(huán)動(dòng)作。為完成這個(gè)循環(huán)，機(jī)械、電氣及其它部件，都在這個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，圍繞這個(gè)動(dòng)作協(xié)調(diào)工作。電路設(shè)計(jì)要遵循動(dòng)作圖，機(jī)械運(yùn)動(dòng)要遵循，液壓傳動(dòng)也要遵循。在完成整個(gè)動(dòng)作循環(huán)后，周而復(fù)始的進(jìn)行，就達(dá)到了自動(dòng)狀態(tài)。若用一部件來(lái)觸發(fā)，如常用安全門來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，成為半自動(dòng)狀態(tài)。電氣、機(jī)械、液壓關(guān)系非常密切，互相牽制，互相制約，另外，對(duì)成型產(chǎn)品也有很大影響。它們之間的關(guān)系如圖3-1。電氣控制液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械■■采集和反饋信—圖3-1注塑機(jī)控制方框圖Fig.3-1blockdiagramofinjectionmouldcontrol3.1.1注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)組成注塑機(jī)的電控系統(tǒng)是整機(jī)的一個(gè)重要的組成部分，其性能之優(yōu)劣，對(duì)整機(jī)至關(guān)重要。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在注塑機(jī)中的應(yīng)用使注塑機(jī)的控制技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新的水平。電氣部分的主要作用是：驅(qū)動(dòng)油泵電機(jī)以供給液壓部分的動(dòng)力；供給電加熱電源，并能自動(dòng)控制注塑溫度，供給調(diào)模電機(jī)電源，調(diào)校注塑機(jī)定模位置以及供給程序控制俄動(dòng)作電源；程序控制，按動(dòng)作循環(huán)圖提供各種控制信號(hào)進(jìn)行組合運(yùn)算、放大、反饋并輸出控制電壓控制電磁閥線圈等負(fù)載。注塑機(jī)電控系統(tǒng)按其組成可分成以下三個(gè)部分：加熱控制部分；電動(dòng)機(jī)及其控制部分；順序控制器部分。下面介紹一下注塑機(jī)控制工作原理。溫度控制部分在注塑機(jī)中，料簡(jiǎn)溫度控制是十分重要的。如果溫度過(guò)高，料筒中的塑料會(huì)發(fā)生分解而變質(zhì)；如果溫度過(guò)低會(huì)使塑料塑化不良，流動(dòng)性變差，制品成型不好。目前，注塑機(jī)采用的加熱方式多是料簡(jiǎn)外緊固幾段加熱圈，每段加熱圈的溫度可獨(dú)立控制。一般中型機(jī)多為四段或三段加熱，不同機(jī)型規(guī)格，其加熱段數(shù)不同，每段溫度的高低可根據(jù)工藝需要而調(diào)整。為了控制溫度，首先要解決好溫度檢測(cè)問(wèn)題，常用的溫度檢測(cè)元件是熱電偶。溫度控制目前最普遍的是選用溫度儀表。溫度儀表的種類很多，從顯示方法上講，有指針式和LED數(shù)碼管顯示的；從溫度設(shè)置上講，有旋鈕式和撥碼盤式；從控制方式上講，有二位式、PDI式、時(shí)間比例式。選取這些儀表的原則是要根據(jù)溫度控制的精度要求、配套的熱電偶、加熱的控制機(jī)構(gòu)、價(jià)格等方面來(lái)綜合考慮。一般若控制精度要求不高時(shí).可采用二位式的控制儀表、加熱控制用接觸器開斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于溫度精度要求較高時(shí)，特別是小注塑量、精密的注塑機(jī)，就需要選用則控制或時(shí)間比例控制的儀表。而此時(shí)加熱控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也應(yīng)相應(yīng)改動(dòng)，如果控制儀表的輸出是4—20mA電流的話，則要配用相應(yīng)的品閘管和相應(yīng)的控制觸發(fā)電路；如果控制儀表的控制輸出是脈沖調(diào)寬方式的話，則要配用固態(tài)繼電器或品閘管觸發(fā)電器，在這種情況下選用有觸點(diǎn)開關(guān)是不允許的，因?yàn)殚_關(guān)太頻繁了。隨著微機(jī)技術(shù)在注塑機(jī)上的推廣應(yīng)用，使用微機(jī)同時(shí)控制幾個(gè)溫段的加熱，越來(lái)越受到人們的重視。用微機(jī)控制加熱溫度，可以得到很高的溫控精度。同時(shí)，可方便地達(dá)到具有超溫度報(bào)警和低溫度報(bào)警功能。電動(dòng)機(jī)控制部分電動(dòng)機(jī)的選取電動(dòng)機(jī)的選取是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的類型和容量進(jìn)行選擇，根據(jù)工作條件確定外殼和安裝的型式，根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)速和動(dòng)力電壓來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電壓，根據(jù)負(fù)載的大小確定電動(dòng)機(jī)的容量。注塑機(jī)電動(dòng)機(jī)常常是以液壓泵作為負(fù)載的。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)一般為宣接起動(dòng)或減壓起動(dòng)，對(duì)小容量電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)，容量較大的電動(dòng)機(jī)，為了不造成電網(wǎng)上的波動(dòng)，需要考慮減壓起動(dòng)。對(duì)于注塑機(jī)生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)，由于難以確定用戶的變壓器容量，可以簡(jiǎn)單地把11kw電動(dòng)機(jī)作為界限。減壓起動(dòng)方法較多，如電阻降壓起動(dòng)、電抗器降壓起動(dòng)、自耦變壓器起動(dòng)，星一三角變換起動(dòng)。在注塑機(jī)中較為常用的是星一三角變換起動(dòng)。順序控制器部分順序控制器是注塑機(jī)電控系統(tǒng)的核心。注塑機(jī)主要是用液壓系統(tǒng)與控制器配套，使機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動(dòng)機(jī)、閥門等)按一定順序來(lái)完成工藝過(guò)程。順序控制器有繼電器控制器，近代注塑機(jī)很多都采用了比例閥液壓系統(tǒng)，在合模、開模、注射、保壓等工步中分為幾級(jí)，每級(jí)使用不同的壓力和流量，以滿足制品質(zhì)量和整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定的需要。在各工步之間的順序轉(zhuǎn)換中，有的以執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置為條件，有的以時(shí)間為條件。動(dòng)作執(zhí)行到位目前多采用限位開關(guān)、接近開關(guān)或位移傳感器來(lái)檢測(cè)。在繼電器控制中，限位開關(guān)是作為觸點(diǎn)來(lái)控制相應(yīng)的繼電器動(dòng)作；而在微機(jī)控制器中，限位開關(guān)、接近開關(guān)是作為輸入開關(guān)量點(diǎn)，位移傳感器是作為模擬量來(lái)使用的。時(shí)間控制多由計(jì)時(shí)器完成，在繼電器控制中，多采用時(shí)間繼電器，定時(shí)到后觸點(diǎn)動(dòng)作帶動(dòng)繼電器動(dòng)作；微機(jī)控制中則是利用其中內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)完成。從注塑機(jī)順序控制器的發(fā)展來(lái)看，越來(lái)越多的注塑機(jī)控制器采用了可編程控制器和微機(jī)系統(tǒng)，并使用位移傳感器、壓力傳感器等來(lái)代替限位開關(guān)、接近開關(guān)進(jìn)行反饋控制等。3.1.2注塑機(jī)機(jī)械、液壓及輔助部分機(jī)械控制一般包括鎖模部分、射膠部分和其它部分，如連軸器、安全門等。另外還涉及機(jī)械裝置感應(yīng)部分如安全門限位、機(jī)架、機(jī)鉸等感應(yīng)模塊，光學(xué)解碼器及齒條等機(jī)電信號(hào)采集部分。液壓部分一般包括油泵、油管路及各類型的電磁閥體。最重要的是比例流量閥、比例壓力閥和組合單元閥。輔助部分包括冷卻泵及管路，油過(guò)濾器及潤(rùn)滑部分，自動(dòng)上料系統(tǒng)和機(jī)械電氣保護(hù)裝置。機(jī)械部分的主要作用是：收控制閥作用退回具有壓力、速度的液壓推動(dòng)各油缸動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件動(dòng)作，按照動(dòng)作循環(huán)圖進(jìn)行動(dòng)作。由受控閥驅(qū)動(dòng)油電機(jī)使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生射膠壓力，進(jìn)行注塑；機(jī)械各部件位置的信號(hào)采集，反饋給電氣部分進(jìn)行處理。液壓部分的作用是：由油泵產(chǎn)生油壓供給各電磁閥體及管路，產(chǎn)生工作壓力及流量；由比例流量、比例壓力閥驅(qū)動(dòng)其它閥進(jìn)行工作；液壓閥圈均受電氣控制而動(dòng)作，并且配合機(jī)械部分來(lái)完成注塑工作。3.2傳統(tǒng)繼電器型與可編程控制器型的比較傳統(tǒng)繼電器型包括傳統(tǒng)的繼電器控制箱、由數(shù)碼一電壓轉(zhuǎn)換器組成的電型控制柜、以及有關(guān)的信號(hào)檢測(cè)及輸出控制線路等。其中，數(shù)碼一電壓轉(zhuǎn)換器連接邏輯開關(guān)控制線路與模擬控制閥，將撥盤數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并經(jīng)比例放大器控制比例閥。信號(hào)輸入及數(shù)值顯示單元只能是數(shù)碼撥盤電位計(jì)。在1987年以前，我國(guó)注塑機(jī)大多采用這種控制系統(tǒng)，目前仍有一定市場(chǎng)，而國(guó)外已完全淘汰。由于該系統(tǒng)采用導(dǎo)線連接方式，僅適用于某個(gè)固定的工藝流程，存在研制周期和調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)、修改不方便、壽命短、可靠性差、故障檢查和尋錯(cuò)困難、控制精度低等不足，由此而制約了我國(guó)注塑機(jī)水平的提高，失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格也相對(duì)便宜?？删幊炭刂破餍蚉LC是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，30多年來(lái)先后經(jīng)歷了實(shí)用、成熟和加速發(fā)展三個(gè)階段，形成三代產(chǎn)品。現(xiàn)代PLC具有以下功能：小型與大型化，高速、大存儲(chǔ)容量；體系結(jié)構(gòu)多樣化，其中，小型PLC采用非總線式結(jié)構(gòu)，大型PLC則采用自己的總線結(jié)構(gòu)，還發(fā)展了以標(biāo)準(zhǔn)總線為基礎(chǔ)的產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為低速和高速兩種，不但可以級(jí)聯(lián)，而且網(wǎng)上還可以兼容不同類型的PLC和計(jì)算機(jī)，組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成基于PLC實(shí)現(xiàn)FA多層網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，并遵守制造制動(dòng)化(MAP)協(xié)議。FA多層網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分為四級(jí)，包括實(shí)時(shí)控制級(jí)，進(jìn)行順序控制；協(xié)調(diào)控制級(jí)，用于協(xié)調(diào)各種機(jī)13械的配合問(wèn)題；PLC的裝入，管理數(shù)據(jù)的采集和調(diào)度；數(shù)據(jù)處理，并由上級(jí)計(jì)算機(jī)處理各種數(shù)據(jù)；智能外圍模塊發(fā)展迅速，智能接口模塊作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，有獨(dú)立的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及外界過(guò)程與控制系統(tǒng)總線相連的接口環(huán)節(jié)，并通過(guò)系統(tǒng)總線與控制器的CPU模板連接和交換數(shù)據(jù)，在CPU模板的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立且并行工作。這類模板包括溫度PID、高速計(jì)數(shù)、位置控制、聯(lián)網(wǎng)通訊、遠(yuǎn)程I/O、模糊控制、編程協(xié)處理器、圖形顯示協(xié)處理器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器等，有助于提高PLC的信息處理能力和孔子功能，保證PLC滿足過(guò)程控制、批量控制的要求，并拓寬PLC的應(yīng)用領(lǐng)域；編程與控制功能更強(qiáng)，采用多種編程語(yǔ)言，使得用戶能夠面向過(guò)程進(jìn)行編程；集成可編程控制器(IntegratedPLC,IPLC)能夠運(yùn)行DOS，包括1998年美國(guó)A-B公司推出的IPLC-PyramidIntegrator,1994nian奧地利B&R公司推出的可編程計(jì)算機(jī)控制器(PPC)。其中，PPC兼有PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)的功能，采用多吃力和模塊化結(jié)構(gòu)，具有多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)，以及良好的開放性、網(wǎng)絡(luò)通訊能力和高度的安全性，采用PG200圖形編程系統(tǒng)，利用PL2000面向控制的結(jié)構(gòu)化高級(jí)語(yǔ)言編程。PLC完全能夠代替電氣系統(tǒng)中的繼電器部分，具有性能優(yōu)良、價(jià)格低、指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單易學(xué)、以及方便操用使用和維護(hù)管理的要求不高等特點(diǎn)，與模擬電壓輸出裝置(數(shù)碼一電壓轉(zhuǎn)換器、電位計(jì)等)結(jié)合，可用來(lái)對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行定值控制。其中，數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)生緩沖、斜坡信號(hào)