环保式伺服电动注塑机控制技术研究

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橡塑技术与装备环保式伺服电动注塑机控制技术研究傅南红，张建国，高世权（中国宁波海天机械有限公司研发中心，浙江宁波315821）环控制算法思想。并经，由人机界面、逻辑控制器、运动中心、伺服驱动、温度控制和传感器六个控制部分构成。伺服电动注塑机驱动伺服马达来进行熔融树脂的流体控制（刚体一培融树脂），以位置、速度、压力、温度为基础的工艺程序控制是基于传感器信息进行的，为实现高精人机界面运动控制中心模拟量注逻塑辑控艺制数字量温度控制单元通讯软忭系统监拧、示注塑工艺流程控制温度控制伺服控制应r层软件操作系统系统硬件构架密注塑工艺而建立了诸多闭环环节。注塑机的射出螺杆移动速度的控制是把安装在马达后的编码器信号作为输入信号，和在控制器内设定的速度指令相比较实现半闭环控制。射出压力的控制是测定螺杆后的压力传感器信息构成射出压力全闭环控制。　　超低速位置控制则通过光栅尺来实现闭环控制。其中温度和压力等传感器信号的高速处理是控制过程系统设计的关键。工艺程序控制装置和伺服系统之间采用数字接口，他们之间仅传递数字信号，所以可实现高精度微小量的控制，控制系统抗干扰能力强、无零飘、稳定。　　注射伺单元|一》~1注射马达1-）移模伺y单元I―HHH-en）-丨脱模马达丨一1压力转换单元h―I丨位置光a尺I伺服注塑机硬件框架表示控制系统软件的基本构成层次。系统以通讯软件公用模块为中心进行工作。按照一定的通讯协议，层与层之间建立了良好的数据接口。因此软件功能模块根据各个层的分工规定独立设计。　　控制软件层次构架系统监控、显示层主要承担人机接口参数设置、状态监控、警报安全和人机交互等工作，此模块接收软件所必需的数据和注塑工艺过程要求，并提出系统需求。同时通过数据扫描采样来监视机器状态、生产状况、工作曲线等。注塑工艺流程控制层主要是接收来自系统需求的具体指示，完成注塑工艺的选择和组合，对各种复合工艺进行解释和I/O输出控制。同时通过检测诸多传感器信号维护系统和机器的安全运作。伺服控制软件主要承担伺服系统的位置控制、速度控制和电流控制。特别是伺服CPU控制软件和工艺流程CPU控制软件关系密切，协调使用这两个CPU，能达到自由度很高的工艺程序控制。　　3控制方法分析和讨论3.1基于速度环节的压力闭环控制伺服电动注塑机的性能在很大程度上依赖于伺服控制系统的精密性和稳定性，现代伺服控制主要包含电流环、速度环和位置环三个中心控制环节。其核心主要是数字PID控制，由于计算机运算速度快、精度高的特点，数字PID充分发挥软件技术的优势，具有完成复杂控制规律的计算能力，容易应用现代控制论和智能控制理论，具有精度高、速度快的强大性能。　　在注塑精密成型领域中，压力控制是非常重要的环节，但压力控制性能不仅受摩擦等外围因素的影响很大，而且在实施基于压力开环控制的保压工程时，树脂冷却收缩，压力发生变化，但是保压工程却不能补偿伴随着树脂收缩而产生的体积变化。　　因此如所示，通过压力传感器测定实际发生的力，把力指令和用传感器检测的力输入进入比较器，把它们两个的差置换成速度控制指令，实现压力闭环控制。以下研究把力偏差变换成速度命令的方式。其中比较器计算的力偏差叫做AF（N），对应这个偏差规定的速度命令为AV（r/min），它们之间的变换系数为Kpv，那么为寻求理想的Kpv值，通过。图中记录了具有代表性的Kpv注入金属模具过程中树脂的流动状态，加在射出用的伺服马达上的负荷是变动的。考察熔融树脂注入金属模具三个阶段，根据不同特点，需要对增益进行跟踪控制。　　中A阶段是把熔融树脂快速注入金属模具的过程，比B、C阶段速度快，并且一边改变速度一边往前运动。当树脂流动途经路径形状复杂，特别是当穿过狭小的缝隙部分时，负荷的变动会很大。因此，在A阶段增益较大并且需要动态调整。　　B阶段出现在树脂填充接近尾声时，射出丝杠负荷急剧增大，同时射出速度急剧减小，这种减速如果不正常进行，在压力波形上就会发生被称为尖峰压力值的现象，制品就会产生条痕等成形不良现象。因此，在这个阶段为了抑制射出速度，必须有合适的增益。C阶段是树脂填充完毕后的保压工程。射出马达需要高的负荷，但是运动速度很低，所以用比较小的增益就能够稳定控制。由此可见，在控制过程中必须根据射出马达的状态来分辨A、B、C各个阶段，以实验方法求得C阶段的增益为基础来计算A区和B区的增益值，通过闭环增益跟踪调整使射出成型全领域的控制更加稳定、精确。　　4结束语向，本文就电动伺服注塑工艺的相关控制技术作了研究和讨论，对开发和应用高精确度和高稳定性的注射成型机具有很好的借鉴作用。此外，集人工智能和网络化技术于一体的“傻瓜式”电动注塑机将具有更加卓越的表现。