一個(gè)電控系統(tǒng)在注塑機(jī)調(diào)試方面的應(yīng)用

摘 要：傳統(tǒng)的注塑機(jī)裝配，調(diào)試往往依賴人工的方法，耗時(shí)費(fèi)力。針對(duì)上述問(wèn)題，文章中注塑機(jī)的控制系統(tǒng)采用PLC電控系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)可編程控制器把各種傳感信號(hào)作為輸入，各動(dòng)作工序作為輸出提高了系統(tǒng)的控制精度，可靠性好，且易于操作。文章介紹了注塑機(jī)的機(jī)件結(jié)構(gòu)和控制要求，其次分析了注塑機(jī)的工作原理和裝配調(diào)試流程，最后給出了PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；電控系統(tǒng)；可編程控制器

1 注塑機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)

塑料成型機(jī)（簡(jiǎn)稱注塑機(jī)），是集機(jī)、電、液于一體的典型系統(tǒng)，因具有能一次成型復(fù)雜制品、后加工量少、加工的塑料種類多等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為塑料成型加工的主要設(shè)備。

注塑機(jī)通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成注射系統(tǒng)是注塑機(jī)最主要的組成部分之一，其作用是，在注塑機(jī)的工作循環(huán)中，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將一定數(shù)量的塑料加熱塑化后，按工藝要求在一定的壓力和速度下，通過(guò)螺桿將熔融塑料注入模具型腔中。注射結(jié)束后，對(duì)注射到模腔中的熔料保持定型。

以海天公司HTF600W注塑機(jī)為例，注射系統(tǒng)主要由加料裝置、料筒、螺桿、止逆環(huán)、射嘴部分組成。動(dòng)力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動(dòng)油缸以及螺桿驅(qū)動(dòng)裝置（熔膠馬達(dá)）。

合模系統(tǒng)的作用是，合模系統(tǒng)的作用是保證模具閉合、開(kāi)啟及頂出制品。同時(shí)，在模具閉合后，供給予模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進(jìn)入模腔產(chǎn)生的模腔壓力，防止模具開(kāi)縫，造成制品的不良現(xiàn)狀。

以海天公司HTF600W注塑機(jī)為例，合模系統(tǒng)的組成：合模系統(tǒng)主要由合模裝置、調(diào)模機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、前后固定模板、移動(dòng)模板、合模油缸和安全保護(hù)機(jī)構(gòu)組成。

液壓系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)按工藝過(guò)程所要求的各種動(dòng)作提供動(dòng)力，并滿足注塑機(jī)各部分所需壓力、速度的要求。它主要由各自種液壓元件和液壓輔助元件所組成，其中油泵和電機(jī)是注塑機(jī)的動(dòng)力來(lái)源。各種閥控制液壓油壓力和流量，從而滿足工藝各項(xiàng)要求。

電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)合理配合，可實(shí)現(xiàn)注射機(jī)的工藝過(guò)程要求（壓力、溫度、速度、時(shí)間）和各種程序動(dòng)作。主要由電器、電子元件、儀表、加熱器、傳感器等組成。一般有四種控制方式，手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)、調(diào)模方式。

加熱系統(tǒng)的作用是加熱料筒及注射噴嘴，注塑機(jī)料筒一般采用電熱圈作為加熱裝置，安裝在料筒的外部，并用熱電偶分段檢測(cè)。熱量通過(guò)筒壁導(dǎo)熱為物料塑化提供熱源；冷卻系統(tǒng)主要是用來(lái)冷卻液壓油溫。

潤(rùn)滑系統(tǒng)是注塑機(jī)的動(dòng)模板、調(diào)模裝置、連桿機(jī)鉸等處有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位提供潤(rùn)滑條件的回路，以便減少能耗和提高零件壽命，潤(rùn)滑可以是定期的手動(dòng)潤(rùn)滑，也可以是自動(dòng)電動(dòng)潤(rùn)滑。

注塑機(jī)的安全裝置主要是用來(lái)保護(hù)人、機(jī)安全的裝置。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要對(duì)注塑機(jī)的油溫、料溫、系統(tǒng)超載，以及工藝和設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況進(jìn)行提示或報(bào)警。

2 電控系統(tǒng)在注塑機(jī)調(diào)試的應(yīng)用

注塑機(jī)在各部件安裝裝配完成以后，需要進(jìn)行整體的試車以保證各動(dòng)作的準(zhǔn)確性和精度，其中，最主要工作是對(duì)注塑機(jī)各大部件的校準(zhǔn)，以及整車試運(yùn)行。現(xiàn)根據(jù)本文所提供的一個(gè)基于可編程控制的電控方案對(duì)注塑機(jī)各部件的校準(zhǔn)進(jìn)行分別論述。

2.1 電控方案描述

2.2 調(diào)試方案

2.2.1 注射系統(tǒng)調(diào)試方案

注射系統(tǒng)的調(diào)試在于二個(gè)方面，即座臺(tái)子系統(tǒng)的雙油缸平衡調(diào)試和注射子系統(tǒng)的雙油缸平衡調(diào)試，牽涉到油缸活塞桿的協(xié)調(diào)配合，使座臺(tái)部件和注射部件的機(jī)械部份移動(dòng)平滑，無(wú)滯感。

以海天公司HTF600W注塑機(jī)為例，調(diào)試時(shí)，首先應(yīng)在PLC的人機(jī)界面中，設(shè)置座臺(tái)和注射運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)壓力/流量參數(shù)，例如40%流量和50Bar壓力，然后，開(kāi)啟電機(jī)，使油泵正常工作，接下來(lái)，通過(guò)人機(jī)界面，給出座臺(tái)進(jìn)/退指令，同時(shí)用肉眼觀察座臺(tái)系統(tǒng)的雙缸是否同步工作。如果注塑機(jī)是第一次調(diào)試，因?yàn)檠b配時(shí)有誤，有極大概率此時(shí)雙缸不協(xié)調(diào)導(dǎo)致不同步，此時(shí)應(yīng)校準(zhǔn)二個(gè)油缸的活塞桿頭與機(jī)械活動(dòng)部件的固定處壓板的螺栓，適當(dāng)?shù)姆潘珊蛪壕o，使雙缸同步。

注射部件的雙缸注射系統(tǒng)也照此方案進(jìn)行操作，注射觀察射嘴中心孔的位置，可由射臺(tái)螺栓調(diào)整。

2.2.2 合模系統(tǒng)調(diào)試方案

合模系統(tǒng)的調(diào)試在于三個(gè)方面，即合模大油缸的校準(zhǔn)，頂針油缸的校準(zhǔn)以及調(diào)模厚大齒圈的校準(zhǔn)。

以海天公司HTF600W注塑機(jī)為例，調(diào)試時(shí)，首先應(yīng)在PLC的人機(jī)界面中，設(shè)置開(kāi)/合模的相應(yīng)壓力/流量參數(shù)，例如40%流量和50Bar壓力，然后，開(kāi)啟電機(jī)，使油泵正常工作，接下來(lái)，通過(guò)人機(jī)界面，給出開(kāi)/模指令，同時(shí)用肉眼觀察開(kāi)/合模系統(tǒng)的動(dòng)作方向是否反向。頂針油缸的校準(zhǔn)也同樣操作。

模厚大齒圈的工作牽涉到調(diào)模工藝狀態(tài)下的模厚調(diào)試，調(diào)試時(shí)，應(yīng)注意旋轉(zhuǎn)方向。操作方法應(yīng)在PLC的人機(jī)界面中，轉(zhuǎn)到調(diào)模模式，再設(shè)定調(diào)模進(jìn)/退的壓力流量，然后給PLC調(diào)模進(jìn)/退指令，最后觀察齒圈是正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行相應(yīng)校準(zhǔn)。

2.2.3 電氣系統(tǒng)調(diào)試方案

電氣系統(tǒng)的調(diào)試分為強(qiáng)電控制電路（220V及以上交流電）和弱電控制電路（48伏及以下直流電）。

弱電控制電路中，主要牽涉到數(shù)字量IO點(diǎn)的診斷以及模擬量輸入的校準(zhǔn)。

在可編程控制器的人機(jī)界面中，有專門的畫(huà)面進(jìn)行IO點(diǎn)的診斷功能。其中，數(shù)字量的輸入點(diǎn)可以在外部的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)得到信號(hào)，例如行程開(kāi)關(guān)，液位計(jì)，壓力開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)等。當(dāng)這些開(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)候，組態(tài)軟件就可以在畫(huà)面上顯示，方便調(diào)試人員操作。而數(shù)字量的輸出可以通過(guò)該畫(huà)面進(jìn)行強(qiáng)制輸出，方便檢查。

模擬量輸入的校準(zhǔn)，在CP251中，已經(jīng)作為成熟的應(yīng)用可以進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，大大提高工作效率。該項(xiàng)自動(dòng)校準(zhǔn)，在控制器軟件中，編制了特殊代碼，可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)油缸的動(dòng)作，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，抓取模擬量輸入變化的脈沖，從而取得油缸機(jī)械行程的實(shí)際數(shù)值和實(shí)際模擬量值進(jìn)行自校準(zhǔn)。目前該功能已經(jīng)做為標(biāo)準(zhǔn)功能編制到合模/注射/頂針/座臺(tái)位置尺的校準(zhǔn)中。

2.2.4 液壓系統(tǒng)調(diào)試方案

液壓系統(tǒng)的調(diào)試分為方向閥的調(diào)試和比例閥的調(diào)試，其中，方向閥的調(diào)試可以參照電氣系統(tǒng)調(diào)試方案中的數(shù)字量輸出進(jìn)行。比例閥的校準(zhǔn)，則可以在模擬量輸入校準(zhǔn)完畢后自動(dòng)運(yùn)行或者通過(guò)肉眼觀察油壓計(jì)等手動(dòng)操作。

2.2.5 加熱系統(tǒng)調(diào)試方案

加熱系統(tǒng)的校正，是電控系統(tǒng)的控制重點(diǎn)。電控系統(tǒng)的精度往往體現(xiàn)在注塑機(jī)動(dòng)態(tài)工況下，料筒的溫度是否能夠保證穩(wěn)定，可使塑料的力學(xué)性能大為改善，使塑件具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，保證塑件的尺寸精度，有效地改善塑件外觀質(zhì)量，使塑件表面光滑，具有光澤，避免出現(xiàn)黑斑，燒焦，夾生料等工藝問(wèn)題。

溫度輸入通過(guò)熱電偶，將采集到的各段料筒溫度電壓信號(hào)傳送到控制器的溫度輸入模塊，從而進(jìn)行PID控制。

溫度輸出回路，在控制器中，一般采用PWM技術(shù)，即Pulse Width Modulation脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫(xiě)，一個(gè)周期內(nèi)高電平的所占的比例就是占空比，該占空比通過(guò)溫度PID控制固態(tài)繼電器的輸出給加熱圈進(jìn)行加熱。

本電控系統(tǒng)的PID參數(shù)通過(guò)PID自整定，對(duì)七段料筒加熱進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定。首先應(yīng)使料筒保持在室溫，然后設(shè)定自整定溫度為200℃及以上，再打開(kāi)人機(jī)界面中的自整定功能，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加熱到200℃，并保存各段的PID參數(shù)。

2.2.6 潤(rùn)滑系統(tǒng)調(diào)試方案

潤(rùn)滑系統(tǒng)的調(diào)試也屬于強(qiáng)電調(diào)試，調(diào)試的內(nèi)容也包括潤(rùn)滑電機(jī)通/斷路與三相相序，三相過(guò)載等方面。

2.2.7 安全系統(tǒng)調(diào)試方案

安全系統(tǒng)的調(diào)試方案，以海天公司HTF600W注塑機(jī)為例，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，包括機(jī)械，液壓，電氣三重保護(hù)，其中的電氣保護(hù)通過(guò)電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)檢查緊急停止回路和安全門的狀態(tài)。如果能通過(guò)安全繼電器實(shí)現(xiàn)效果更佳。對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)的各種異常，通過(guò)人機(jī)界面中的提示進(jìn)行交互，更加適宜排查問(wèn)題，解決問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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