注塑机电气控制系统的结构特点

来源:电工之家 时间:2017-03-09 12:54

注塑机电气控制系统的结构特点
1  注塑机系统组成
注塑机又称啤机,它主要由四部分组成:电气部分、机械部分、液压部分和辅助部分。虽然种类繁多,品牌不一,功能各异,但最基本的工作原理是一样的。

为完成这个循环,机械、电气及其它部件,都在这个循环周期内,围绕这个动作协调工作。电路设计要遵循动作图,机械运动要遵循,液压传动也要遵循。在完成整个动作循环后,周而复始的进行,就达到了自动状态。若用一部件来触发,如常用安全门来进行动作,成为半自动状态。电气、机械、液压关系非常密切,互相牵制,互相制约,另外,对成型产品也有很大影响。它们之间的关系如图。


1.1  注塑机电气控制系统组成
注塑机的电控系统是整机的一个重要的组成部分,其性能之优劣,对整机至关重要。微型计算机技术在注塑机中的应用使注塑机的控制技术发展到一个新的水平。

电气部分的主要作用是:驱动油泵电机以供给液压部分的动力;供给电加热电源,并能自动控制注塑温度,供给调模电机电源,调校注塑机定模位置以及供给程序控制俄动作电源;程序控制,按动作循环图提供各种控制信号进行组合运算、放大、反馈并输出控制电压控制电磁阀线圈等负载。

注塑机电控系统按其组成可分成以下三个部分:

加热控制部分;电动机及其控制部分;顺序控制器部分。下面介绍一下注塑机控制工作原理。

(1)温度控制部分
在注塑机中,料简温度控制是十分重要的。如果温度过高,料筒中的塑料会发生分解而变质;如果温度过低会使塑料塑化不良,流动性变差,制品成型不好。

目前,注塑机采用的加热方式多是料简外紧固几段加热圈,每段加热圈的温度可独立控制。一般中型机多为四段或三段加热,不同机型规格,其加热段数不同,每段温度的高低可根据工艺需要而调整。

为了控制温度,首先要解决好温度检测问题,常用的温度检测元件是热电偶。
   
温度控制目前最普遍的是选用温度仪表。温度仪表的种类很多,从显示方法上讲,有指针式和LED数码管显示的;从温度设置上讲,有旋钮式和拨码盘式;从控制方式上讲,有二位式、PDI式、时间比例式。选取这些仪表的原则是要根据温度控制的精度要求、配套的热电偶、加热的控制机构、价格等方面来综合考虑。一般若控制精度要求不高时.可采用二位式的控制仪表、加热控制用接触器开断来实现。

对于温度精度要求较高时,特别是小注塑量、精密的注塑机,就需要选用则控制或时间比例控制的仪表。而此时加热控制的执行机构也应相应改动,如果控制仪表的输出是4—20mA电流的话,则要配用相应的晶闸管和相应的控制触发电路;如果控制仪表的控制输出是脉冲调宽方式的话,则要配用固态继电器或晶闸管触发电器,在这种情况下选用有触点开关是不允许的,因为开关太频繁了。

随着微机技术在注塑机上的推广应用,使用微机同时控制几个温段的加热,越来越受到人们的重视。用微机控制加热温度,可以得到很高的温控精度。同时,可方便地达到具有超温度报警和低温度报警功能。

(2)电动机控制部分
①电动机的选取  电动机的选取是指对电动机的类型和容量进行选择,根据工作条件确定外壳和安装的型式,根据负载的转速和动力电压来确定电动机的转速和电压,根据负载的大小确定电动机的容量。注塑机电动机常常是以液压泵作为负载的。

②电动机的起动控制  电动机起动一般为宣接起动或减压起动,对小
容量电动机可直接起动,容量较大的电动机,为了不造成电网上的波动,需要考虑减压起动。

对于注塑机生产厂来说,由于难以确定用户的变压器容量,可以简单地把11kw电动机作为界限。

减压起动方法较多,如电阻降压起动、电抗器降压起动、自耦变压器起动,星-三角变换起动。在注塑机中较为常用的是星-三角变换起动。

(3)顺序控制器部分 
顺序控制器是注塑机电控系统的核心。注塑机主要是用液压系统与控制器配套,使机器的执行机构(电动机、阀门等)按一定顺序来完成工艺过程。顺序控制器有继电器控制器,近代注塑机很多都采用了比例阀液压系统,在合模、开模、注射、保压等工步中分为几级,每级使用不同的压力和流量,以满足制品质量和整机运行稳定的需要。     在各工步之间的顺序转换中,有的以执行机构位置为条件,有的以时间为条件。

动作执行到位目前多采用限位开关、接近开关或位移传感器来检测。在继电器控制中,限位开关是作为触点来控制相应的继电器动作;而在微机控制器中,限位开关、接近开关是作为输入开关量点,位移传感器是作为模拟量来使用的。

时间控制多由计时器完成,在继电器控制中,多采用时间继电器,定时到后触点动作带动继电器动作;微机控制中则是利用其中内部的定时器来完成。
从注塑机顺序控制器的发展来看,越来越多的注塑机控制器采用了可编程控制器和微机系统,并使用位移传感器、压力传感器等来代替限位开关、接近开关进行反馈控制等。

1.2 注塑机机械、液压及辅助部分
机械控制一般包括锁模部分、射胶部分和其它部分,如连轴器、安全门等。另外还涉及机械装置感应部分如安全门限位、机架、机铰等感应模块,光学解码器及齿条等机电信号采集部分。

液压部分一般包括油泵、油管路及各类型的电磁阀体。最重要的是比例流量阀、比例压力阀和组合单元阀。

辅助部分包括冷却泵及管路,油过滤器及润滑部分,自动上料系统和
机械电气保护装置。

机械部分的主要作用是:收控制阀作用退回具有压力、速度的液压推动各油缸动作,驱动机械部件动作,按照动作循环图进行动作。由受控阀驱动油电机使螺杆转动,产生射胶压力,进行注塑;机械各部件位置的信号采集,反馈给电气部分进行处理。

液压部分的作用是:由油泵产生油压供给各电磁阀体及管路,产生工作压力及流量;由比例流量、比例压力阀驱动其它阀进行工作;液压阀圈均受电气控制而动作,并且配合机械部分来完成注塑工作。

2 传统继电器型与可编程控制器型的比较
(1)传统继电器型
包括传统的继电器控制箱、由数码-电压转换器组成的电型控制柜、以及有关的信号检测及输出控制线路等。其中,数码-电压转换器连接逻辑开关控制线路与模拟控制阀,将拨盘数字转换成模拟电压,并经比例放大器控制比例阀。信号输入及数值显示单元只能是数码拨盘电位计。

(2)可编程控制器型
PLC是以微处理器为核心的工业控制装置,30多年来先后经历了实用、成熟和加速发展三个阶段,形成三代产品。现代PLC具有以下功能:

①小型与大型化,高速、大存储容量;

②体系结构多样化,其中,小型PLC采用非总线式结构,大型PLC则采用自己的总线结构,还发展了以标准总线为基础的产品。网络系统分为低速和高速两种,不但可以级联,而且网上还可以兼容不同类型的PLC和计算机,组成控制范围很大的局部网络,构成基于PLC实现FA多层网络控制系统,并遵守制造制动化(MAP)协议。FA多层网络控制系统分为四级,包括实时控制级,进行顺序控制;协调控制级,用于协调各种机械的配合问题;PLC的装入,管理数据的采集和调度;数据处理,并由上级计算机处理各种数据;

③智能外围模块发展迅速,智能接口模块作为一个独立的系统,有独立的CPU、系统程序、存储器以及外界过程与控制系统总线相连的接口环节,并通过系统总线与控制器的CPU模板连接和交换数据,在CPU模板的协调管理下独立且并行工作。这类模板包括温度PID、高速计数、位置控制、联网通讯、远程I/O、模糊控制、编程协处理器、图形显示协处理器、网络协处理器等,有助于提高PLC的信息处理能力和孔子功能,保证PLC满足过程控制、批量控制的要求,并拓宽PLC的应用领域;

④编程与控制功能更强,采用多种编程语言,使得用户能够面向过程进行编程;

⑤集成可编程控制器(Integrated PLC,IPLC)能够运行DOS,包括1998年美国A-B公司推出的IPLC-Pyramid Integrator,1994nian 奥地利B&R公司推出的可编程计算机控制器(PPC)。其中,PPC兼有PLC和工业控制计算机(IPC)的功能,采用多吃力和模块化结构,具有多任务分时操作系统,以及良好的开放性、网络通讯能力和高度的安全性,采用PG200图形编程系统,利用PL2000面向控制的结构化高级语言编程。

PLC完全能够代替电气系统中的继电器部分,具有性能优良、价格低、指令系统简单易学、以及方便操用使用和维护管理的要求不高等特点,与模拟电压输出装置(数码-电压转换器、电位计等)结合,可用来对注塑机进行定值控制。其中,数据处理和产生缓冲、斜坡信号由其他辅助功能完成。

PLC采用程序存贮方式,具有修改方便、结构小巧、可靠、反应灵敏、运行速度快等特点,不仅可以进行开关逻辑控制,同时,具有模拟量(如压力、流量等)闭环控制功能,借助液晶或数码显示管和键盘设定、修改工艺参数,监测生产过程,极大的提高了注塑机的整体水平,使之能够达到国外同类产品20世纪80年代初的水平。

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