計算機在注塑機上的應用
近年來由于微處理機迅速發展,在注塑機上的應用日益普遍,把注塑機控制水平提高到一個嶄新階段。注塑機采用的微機控制器本質上與PLC(可編程序控制器)是一致的,都屬于微機控制范圍,只不過前者是專為注塑機設計使用的微機系統,結構設計相對合理、成本較低,一般配有顯示器和鍵盤,使得注塑過程參數更加方便直觀,同時對于復雜的控制系統,利用微機控制器會更加容易實現,只是相對PLC而言,微機控制器程序更改較難,靈活性較差(用戶一般很難更改內部軟件,遇到規格與動作較特殊的注塑機,只能由專業人員重新進行軟件編制),而PLC為工業自動化控制通用的微機系統,程序更改易于實現。注塑機和微處理機聯用不僅像微型計算機那樣,具有解決程序數據處理方法和打印輸出、顯示數據等方面功能、而且還能對注塑機實現實時性控制,即用計算機實時控制注塑機的注塑過程。提高了注塑機的控制精度和靈敏度,降低了噪音,并簡化了電氣系統及維修工作量。下面簡述注塑機專用微機系統組成與控制功能。
微機控制器硬件
與一般微機系統一樣,注塑機的微機控制器也是由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入輸出接口等部分構成:
◆ 中央處理單元(CPU)。目前多用八位微機芯片。為省電及在工業環境中應用,多選用COMS工藝制造的芯片。包括四則運算和邏輯運算單元(運算器)及控制單元等功能。這些單元大都裝在2~3片的大規模集成電路(LSI)芯片上,因此注塑機的微電腦控制系統也具有LSI所具有的體積小、成本低、集成度高的特點。
◆ 存儲器。ROM為只讀存儲器存放程序,一旦程序編好后它就有只讀能力對注塑機實行指定的程序控制,現多用EPROM(光可擦的可編程只讀存儲器);RAM(隨機存儲器)是存放運算的中間結果和工作參數,借助于各種行程限位開關、撥碼、電位器,通過接口電路輸入數字信號和模擬信號,實現注塑機的各種循環程序和預選動作。但RAM屬于非永久性的存儲器,為了斷電后不丟失數據,應備有維持電源。為了保存輸入的工作參數,并能斷電后不丟失數據,可以用EEPROM(電可改寫只讀存儲器)或者用FLASH存儲器來完成。
◆ 輸入輸出接口。這部分比較復雜,功能各異。一般依注塑機的需要確定,就采用比例閥的注塑機而言,數字量輸入點數為24點,輸出點數為16點,模擬量輸出口2點即可滿足。而且為了抗外部干擾,輸入輸出口都應有隔離措施,一般采用光電隔離。數字量輸入口連接個限位開關或近接開關,鍵盤輸入口連接鍵盤,使主機能輸入各工作參數和命令;脈沖量輸入口,在使用脈沖光電編碼器的注塑機上應用,接受脈沖量加以整形后供主機計數;模擬量輸入口,當注塑機使用電位式位移傳感器或壓力傳感器時,把傳感器來的模擬量轉換為數字量供主機使用;數字量輸入口,連接各電磁閥,并驅動他們工作;模擬量輸出口,當使用比例閥的液壓系統時,由它們產生的模擬量控制比例放大器。
微機控制器軟件
微機控制器軟件主要包括以下三個方面內容。
◆ 監控程序。主要完成參數的輸入、內容的顯示、運行過程的監測和故障的處理等。
◆ 工作程序。控制完成注塑機成型過程的各種動作。
◆ 診斷程序。完成對微機控制器的各組成部分的自診斷,以便于維修。
注塑機微機控制系統的主要功能
注塑機在工作前,將所要求的各種基準數據,例如注射速度、注射壓力、保壓壓力、背壓、螺桿轉速、各段控制時間或切換位置等數據輸入給微機,當注塑機進入注塑狀態時,各工藝參數(控制變量)要通過各種類型的檢測元件(傳感器)進行檢測和監控。傳感器(壓力傳感器、速度傳感器、電子尺、溫度傳感器等)將所檢測的模擬信號接入多路輸入通道和模數轉換(A/D)裝置,進入微機基本系統并與預先存儲的基本數據進行比較或運算,得出偏差信號的數字量,再通過數模轉換(D/A)裝置和多路輸出通道輸出給電流、電壓控制元件,對注塑機的各執行機構進行壓力、速度、位置、時間、溫度等方面的控制。
注塑機微機控制系統具有完善的控制功能(以臺灣諦洲電腦為例):
1. 硬體自我檢測功能。當系統投入電源時,既自動進入硬體自我檢測,并于LCD上顯示PC板正常或損壞之訊息,檢測功能有:
◆ 驅動界面,顯示系統,周邊控制系統及傳輸界面記憶體檢測。
◆ 儲存記憶體檢測。
◆ 溫度轉換IC檢測。
◆ 定位轉換IC檢測。
◆ 操作面板傳輸界面檢測。
◆ 壓力速度斜率控制檢測。
◆ 外部輸入輸出硬體板檢測。
◆ 機器動作程序檢測。
◆ 字型及各種文字書面檢測。
◆ 程序之撰寫日期,時間,及版本顯示。
2. 軟體功能與標準動作流程控制
◆ 鎖模分為快速、慢速、低壓、高壓四個流程,開模分為前段慢速,快速,中速,后段慢速四個流程,并可監督開鎖模之總時間。
◆ 射出四速控制,可選用時間或位置控制速度之變化。
◆ 四段保壓控制,時間控制之基本單位為0.01秒。
◆ 可設定射出總時間監督射出速度轉保壓點是否異常并產生報警。
◆ 可設定射出終點范圍,檢測射出量不足或溢料并產生報警。
◆ 依據射出之設定值可畫出射出設定之參考曲線圖。
◆ 三段儲料控制及儲料時間監視。
◆ 依據儲料設定值可畫出儲料設定之參考曲線圖。
◆ 射座前進,后退之快速與慢速控制。
◆ 托模前進慢速與快速控制,托模后退控制。
◆ 自動調模功能,警報選擇功能,機械手連鎖功能,加料轉速顯示,包裝計速及成品良品與不良品控制。
◆ 每段壓力速度可設定上升及下降時間來控制斜率之功能。
◆ 模組記憶之名稱,日期及時間記錄。
◆ 列表機功能,可列印畫面,模組記憶資料及SPC100組追蹤記錄等。
3. 軟體調整類比信號輸入之定位控制
◆ 4支定位尺輸入:開鎖模,射出,頂針及射座。
◆ 軟體調整定位尺之線性與比例,安裝容易。
◆ mm與inch之單位與設定值自動轉換。
◆ 高精密之開模止位置控制。
◆ 射出終點之射出量不足或溢料檢測。
4. 高精密脈沖波寬度調制(PWM)之壓力速度控制
◆ 軟體式斜率控制,每組壓力皆有斜率時間設定。
◆ 2組電流輸出型控制。
◆ 5組電壓輸出型控制。
5. 比例微分積分(PID)之溫度控制
◆ 多達12段溫度控制(含油溫、模溫控制)。
◆ 設定值與動態值之條狀圖形顯示。
◆ 每段皆可設定上限、下限及警報控制。
◆ 可設定每段溫度之使用與不使用。
◆ 感溫線,電熱片斷線之檢測及警報。
◆ 油溫預熱,冷卻器及過高警報控制。
6.射出系統之閉回路控制(CLOSED LOOP)
◆ 射出速度及背壓之閉回路控制。
◆ 射出速度轉保壓可選擇位置、時間、或壓力3種控制方式。
◆ 自動校正射出終點位置。
◆ 射出速度,保壓及背壓之圖形監視及警報。
7. 自動調模控制
8. 模組記憶資料儲存與管理
9. SPC周期追蹤記錄
微處理機還具有圖顯系統,可顯示出需要控制的參數曲線,高速之周期動作控制,產量之報表分析與百分比統計,快速之資料設定,提高了射出成品之品質及效率。注塑機微機控制系統由于設計為塑膠機專用專業控制系統,操作畫面簡單并有求助解說畫面,使用更具親和力。