精密注塑機料筒溫度的閉環控制
1注塑工藝過程以常用的螺桿式注塑機為例,注射過程如所示注保冷開頂+合塑料從料斗落入料筒后,隨著注射螺桿的轉動被輸送注塑工藝流程圖模向前,在輸送過程中逐漸被壓實,在料筒外部加熱和螺桿的剪切熱作用下,其物理狀態發作變遷,最后成為粘流態并具有一定的壓力。當螺桿頭部熔料壓力大于注射油缸背壓時,螺桿沿軸向挪動后退,同時開端計量容積,直到頭部熔料抵達預定注射量后,計量裝置使行程開關動作,螺桿停止后退和轉動,預塑完畢。挪動模板在合模油缸推動下使模具閉合,隨之注射座前移,注射油缸動作,活塞帶動螺桿按要求的壓力和速度將頭部的熔料注入模腔內。注射完畢后,螺桿仍對熔料堅持一定的壓力,防止倒流和停止補縮隨著模腔中熔料的冷卻,塑料從粘流態恢復到玻璃態而定型,合模油缸活塞后退使模具翻開,同時在頂出機構作用下,將制件頂出,從而完成一個工作循環注塑機的料筒溫度是注塑工藝的重要參數,直接影響到制品的質量。由噴嘴、前段、中段后段4個加熱區組成料筒的外加熱部分,由溫度傳感器單片機固態繼電器等組成閉環控制回路,實現對*:2001- 11孫衛女河河南省社旗縣人碩士講師1鉆研方向這機電1體化Mlrightsreserved,http://www.cnki.rn加熱器的調理與控制,以滿足精細注塑料筒加溫系統控制精度的要求〔2. 2料筒溫度控制系統及其控制戰略制微機儀控-~|a/d轉換I隔離度傳感器料筒溫度控制系統的CPU采納89C51單片機,全副電路采納模塊化設計,其溫控部分框圖如所示。料筒溫度由量程為0~400°C的K型熱電偶測得,通過冷端補償,熱電偶輸出的毫伏級電壓信號經隔離放大讀入計算機,停止A/D轉換,再調用PID算法子程序求出控制量單片機PWM輸出的通斷信號經隔離放大后,直接驅動固態繼電器(SSR)的直流端,對加熱器功率停止比例控制,以調理料筒溫度由于采納SSR實現了強電(加熱線圈部分)與弱電(微機部分)的光電隔離,系統的抗干擾才干加強,牢靠性進步,簡化了控制及輔助裝置。
料筒溫度控制框圖注塑機料筒加熱段的溫度數字控制系統原理如所示,其中T為采樣周期,T7為該加熱段溫度設定值,T(t)為溫度實測值,加熱段溫度設定值與實測值的偏向e⑴是工夫t的函數,e(k)為采樣時刻k(k=t/T)時的溫度偏向離散值,u⑷為對應于e⑷的控制量(一個采樣周期T中SSR導通與截止的比率),P(t)為一個采樣周期T中對應于u(k)時施加在加熱器上的加熱功率溫度控制主程序模塊流程如所示料筒外加熱部分每個加熱區的溫度不只與本區的加熱功率有關,而且與相鄰加熱區的溫度存在較強的耦合作甩采納〔3〕中介紹的一種簡略直觀且易于工程實現的多變量解耦辦法,使得僅根據各控制通道的輸入、輸出值便可以按照無耦合的單通道控制方式停止多變量控制,這樣系統就可簡化為單輸入單輸出環節料筒加熱數學模型采納時域法建設,各加熱區模型均具有一階響應特性(帶時滯),其傳送函數為G(s)= 22料筒溫度控制系統的控制算法非線性數字PID及其改進模式具有運算速度快占用內存小、易于實現等特點,適用于實時控制。地位式PID控制算法可表示為:+隹oJ 0~1k,K贏比例增益積分撕丨間罐位為工夫常數(單位為痘,(單位為s)。
由此可見:增量式只須堅持現時以前3個時刻的誤差(0,e- 2)即可。
積分項對靜態控制精度起決定作用,通常增大積分工夫常數T可進步靜態精度,但Ti太大,在停止啟動控制或階躍輸入值變遷很大時,超調量便會較大,甚至引起振蕩,因此采納PID算法的改進模式,即遇限制削弱積分法根本思路為:一開端積分后,一旦控制變量進入飽和區,停止停止增大積分項的運算,亦即在計算Ui時,判斷系統是否已超出限制范圍,如已超出,則根據偏向的符號,判斷系統是否在超調區域,從而決定是否將相應偏向計入積分項,從而有效地抑制積分飽和現象程序框圖如所示2.3PWM輸出原理及特點在一個采樣周期T中,根據溫度偏向離散值e(k)計算得到SSR導通與截止的比率,再經SSR來控制加熱器的加熱功率,即對料筒加熱段停止脈寬調制(PWM)輸出,抵達調理料筒加溫過程的宗旨輸出功率與控制信號具有線性關系,只有扭轉每個采樣周期T中電源接通與切斷的工夫比,就能調理輸出功率控制及輔助裝置簡略,對控制信號要求不高,而且容易實現SSR既有微弱控制信號的傳送和轉換作用,又起光電隔離作用,可有效地防止強弱電信號的串擾,從而使控制裝置工作牢靠,抗干擾才干強。PWM控制模塊流程圖如所示,米樣周期為T=1s,觸發導通周期20msM/‘(k)為溫度控制通道j在采樣時刻k的控制量,P/為對應于溫度控制通道/的料筒加熱段的最大加熱功率,T/'為該加熱段溫度的設定值,T/(t)為該加熱段的實測溫度,R/為溫度控制通道/在每個采樣周期T中的觸發脈沖次數,即SSR導通次數,N/為溫度控制通道/的SSR在該采樣周期T中的截止次數1在現算法中中中。u(ktN選用規則如下順3House.All電平,即:3完畢語利用89C51單片機實現精細注塑機料筒溫度的控制,并與速度、壓力控制獨特造成完好的閉環控制系統,取代注塑機上大量采納的獨立溫度控制系統U,具有溫度設定、顯示和實時監控功能,滿足精細注塑機料筒加溫系統控制精度要求,使動、靜態(熱冷態)溫度控制精度別離抵達±Q5C和士2C,進步了注塑機的消費效率