计算机在注塑机上的应用

近年来由于微处理机迅速发展，在注塑机上的应用日益普遍，把注塑机控制水平提高到一个崭新阶段。注塑机采用的微机控制器本质上与PLC（可编程序控制器）是一致的，都属于微机控制范围，只不过前者是专为注塑机设计使用的微机系统，结构设计相对合理、成本较低，一般配有显示器和键盘，使得注塑过程参数更加方便直观，同时对于复杂的控制系统，利用微机控制器会更加容易实现，只是相对PLC而言，微机控制器程序更改较难，灵活性较差（用户一般很难更改内部软件，遇到规格与动作较特殊的注塑机，只能由专业人员重新进行软件编制），而PLC为工业自动化控制通用的微机系统，程序更改易于实现。注塑机和微处理机联用不仅像微型计算机那样，具有解决程序数据处理方法和打印输出、显示数据等方面功能、而且还能对注塑机实现实时性控制，即用计算机实时控制注塑机的注塑过程。提高了注塑机的控制精度和灵敏度，降低了噪音，并简化了电气系统及维修工作量。下面简述注塑机专用微机系统组成与控制功能。 　　微机控制器硬件 　　与一般微机系统一样，注塑机的微机控制器也是由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等部分构成： 　　◆ 中央处理单元（CPU）。目前多用八位微机芯片。为省电及在工业环境中应用，多选用COMS工艺制造的芯片。包括四则运算和逻辑运算单元（运算器）及控制单元等功能。这些单元大都装在2～3片的大规模集成电路（LSI）芯片上，因此注塑机的微电脑控制系统也具有LSI所具有的体积小、成本低、集成度高的特点。 　　◆ 存储器。ROM为只读存储器存放程序，一旦程序编好后它就有只读能力对注塑机实行指定的程序控制，现多用EPROM(光可擦的可编程只读存储器）；RAM（随机存储器）是存放运算的中间结果和工作参数，借助于各种行程限位开关、拨码、电位器，通过接口电路输入数字信号和模拟信号，实现注塑机的各种循环程序和预选动作。但RAM属于非永久性的存储器，为了断电后不丢失数据，应备有维持电源。为了保存输入的工作参数，并能断电后不丢失数据，可以用EEPROM（电可改写只读存储器）或者用FLASH存储器来完成。 　　◆ 输入输出接口。这部分比较复杂，功能各异。一般依注塑机的需要确定，就采用比例阀的注塑机而言，数字量输入点数为24点，输出点数为16点，模拟量输出口2点即可满足。而且为了抗外部干扰，输入输出口都应有隔离措施，一般采用光电隔离。数字量输入口连接个限位开关或近接开关，键盘输入口连接键盘，使主机能输入各工作参数和命令；脉冲量输入口，在使用脉冲光电编码器的注塑机上应用，接受脉冲量加以整形后供主机计数；模拟量输入口，当注塑机使用电位式位移传感器或压力传感器时，把传感器来的模拟量转换为数字量供主机使用；数字量输入口，连接各电磁阀，并驱动他们工作；模拟量输出口，当使用比例阀的液压系统时，由它们产生的模拟量控制比例放大器。 　　微机控制器软件 　　微机控制器软件主要包括以下三个方面内容。 　　◆ 监控程序。主要完成参数的输入、内容的显示、运行过程的监测和故障的处理等。 　　◆ 工作程序。控制完成注塑机成型过程的各种动作。 　　◆ 诊断程序。完成对微机控制器的各组成部分的自诊断，以便于维修。 　　注塑机微机控制系统的主要功能 　　注塑机在工作前，将所要求的各种基准数据，例如注射速度、注射压力、保压压力、背压、螺杆转速、各段控制时间或切换位置等数据输入给微机，当注塑机进入注塑状态时，各工艺参数（控制变量）要通过各种类型的检测元件（传感器）进行检测和监控。传感器（压力传感器、速度传感器、电子尺、温度传感器等）将所检测的模拟信号接入多路输入通道和模数转换（A/D）装置，进入微机基本系统并与预先存储的基本数据进行比较或运算，得出偏差信号的数字量，再通过数模转换（D/A）装置和多路输出通道输出给电流、电压控制元件，对注塑机的各执行机构进行压力、速度、位置、时间、温度等方面的控制。 　　注塑机微机控制系统具有完善的控制功能(以台湾谛洲电脑为例)： 　　1. 硬体自我检测功能。当系统投入电源时，既自动进入硬体自我检测，并于LCD上显示PC板正常或损坏之讯息，检测功能有： 　　◆ 驱动界面，显示系统，周边控制系统及传输界面记忆体检测。 　　◆ 储存记忆体检测。 　　◆ 温度转换IC检测。 　　◆ 定位转换IC检测。 　　◆ 操作面板传输界面检测。 　　◆ 压力速度斜率控制检测。 　　◆ 外部输入输出硬体板检测。 　　◆ 机器动作程序检测。 　　◆ 字型及各种文字书面检测。 　　◆ 程序之撰写日期,时间,及版本显示。 　　2. 软体功能与标准动作流程控制 　　◆ 锁模分为快速、慢速、低压、高压四个流程，开模分为前段慢速，快速，中速，后段慢速四个流程，并可监督开锁模之总时间。 　　◆ 射出四速控制,可选用时间或位置控制速度之变化。 　　◆ 四段保压控制,时间控制之基本单位为0.01秒。 　　◆ 可设定射出总时间监督射出速度转保压点是否异常并产生报警。 　　◆ 可设定射出终点范围,检测射出量不足或溢料并产生报警。 　　◆ 依据射出之设定值可画出射出设定之参考曲线图。 　　◆ 三段储料控制及储料时间监视。 　　◆ 依据储料设定值可画出储料设定之参考曲线图。 　　◆ 射座前进,后退之快速与慢速控制。 　　◆ 托模前进慢速与快速控制,托模后退控制。 　　◆ 自动调模功能，警报选择功能，机械手连锁功能，加料转速显示，包装计速及成品良品与不良品控制。 　　◆ 每段压力速度可设定上升及下降时间来控制斜率之功能。 　　◆ 模组记忆之名称,日期及时间记录。 　　◆ 列表机功能,可列印画面,模组记忆资料及SPC100组追踪记录等。 　　3. 软体调整类比信号输入之定位控制 　　◆ 4支定位尺输入：开锁模,射出,顶针及射座。 　　◆ 软体调整定位尺之线性与比例，安装容易。 　　◆ mm与inch之单位与设定值自动转换。 　　◆ 高精密之开模止位置控制。 　　◆ 射出终点之射出量不足或溢料检测。 　　4. 高精密脉冲波宽度调制(PWM)之压力速度控制 　　◆ 软体式斜率控制,每组压力皆有斜率时间设定。 　　◆ 2组电流输出型控制。 　　◆ 5组电压输出型控制。 　　5. 比例微分积分(PID)之温度控制 　　◆ 多达12段温度控制(含油温、模温控制)。 　　◆ 设定值与动态值之条状图形显示。 　　◆ 每段皆可设定上限、下限及警报控制。 　　◆ 可设定每段温度之使用与不使用。 　　◆ 感温线，电热片断线之检测及警报。 　　◆ 油温预热，冷却器及过高警报控制。 　　6.射出系统之闭回路控制（CLOSED LOOP） 　　◆ 射出速度及背压之闭回路控制。 　　◆ 射出速度转保压可选择位置、时间、或压力3种控制方式。 　　◆ 自动校正射出终点位置。 　　◆ 射出速度，保压及背压之图形监视及警报。 　　7. 自动调模控制 　　8. 模组记忆资料储存与管理 　　9. SPC周期追踪记录 　　微处理机还具有图显系统，可显示出需要控制的参数曲线，高速之周期动作控制，产量之报表分析与百分比统计,快速之资料设定,提高了射出成品之品质及效率。注塑机微机控制系统由于设计为塑胶机专用专业控制系统,操作画面简单并有求助解说画面,使用更具亲和力。 汪存亮，男，(1965.8-)， 深圳市龙华清湖：力劲集团深圳领威科技公司研究部 信息来源于：中国数控机床网