一個電控系統(tǒng)在注塑機調(diào)試方面的應(yīng)用

摘 要：傳統(tǒng)的注塑機裝配，調(diào)試往往依賴人工的方法，耗時費力。針對上述問題，文章中注塑機的控制系統(tǒng)采用PLC電控系統(tǒng)進行控制，通過可編程控制器把各種傳感信號作為輸入，各動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。文章介紹了注塑機的機件結(jié)構(gòu)和控制要求，其次分析了注塑機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；電控系統(tǒng)；可編程控制器

1 注塑機的原理及結(jié)構(gòu)

塑料成型機（簡稱注塑機），是集機、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，目前已成為塑料成型加工的主要設(shè)備。

注塑機通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等組成注射系統(tǒng)是注塑機最主要的組成部分之一，其作用是，在注塑機的工作循環(huán)中，能在規(guī)定的時間內(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，通過螺桿將熔融塑料注入模具型腔中。注射結(jié)束后，對注射到模腔中的熔料保持定型。

以海天公司HTF600W注塑機為例，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。動力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動油缸以及螺桿驅(qū)動裝置（熔膠馬達）。

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

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

液壓系統(tǒng)的作用是實現(xiàn)注塑機按工藝過程所要求的各種動作提供動力，并滿足注塑機各部分所需壓力、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，其中油泵和電機是注塑機的動力來源。各種閥控制液壓油壓力和流量，從而滿足工藝各項要求。

電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)合理配合，可實現(xiàn)注射機的工藝過程要求（壓力、溫度、速度、時間）和各種程序動作。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、半自動、全自動、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。熱量通過筒壁導(dǎo)熱為物料塑化提供熱源；冷卻系統(tǒng)主要是用來冷卻液壓油溫。

潤滑系統(tǒng)是注塑機的動模板、調(diào)模裝置、連桿機鉸等處有相對運動的部位提供潤滑條件的回路，以便減少能耗和提高零件壽命，潤滑可以是定期的手動潤滑，也可以是自動電動潤滑。

注塑機的安全裝置主要是用來保護人、機安全的裝置。監(jiān)測系統(tǒng)主要對注塑機的油溫、料溫、系統(tǒng)超載，以及工藝和設(shè)備故障進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況進行提示或報警。

2 電控系統(tǒng)在注塑機調(diào)試的應(yīng)用

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

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)試在于二個方面，即座臺子系統(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，使座臺部件和注射部件的機械部份移動平滑，無滯感。

以海天公司HTF600W注塑機為例，調(diào)試時，首先應(yīng)在PLC的人機界面中，設(shè)置座臺和注射運動的相應(yīng)壓力/流量參數(shù)，例如40%流量和50Bar壓力，然后，開啟電機，使油泵正常工作，接下來，通過人機界面，給出座臺進/退指令，同時用肉眼觀察座臺系統(tǒng)的雙缸是否同步工作。如果注塑機是第一次調(diào)試，因為裝配時有誤，有極大概率此時雙缸不協(xié)調(diào)導(dǎo)致不同步，此時應(yīng)校準二個油缸的活塞桿頭與機械活動部件的固定處壓板的螺栓，適當?shù)姆潘珊蛪壕o，使雙缸同步。

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

2.2.2 合模系統(tǒng)調(diào)試方案

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

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

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，應(yīng)注意旋轉(zhuǎn)方向。操作方法應(yīng)在PLC的人機界面中，轉(zhuǎn)到調(diào)模模式，再設(shè)定調(diào)模進/退的壓力流量，然后給PLC調(diào)模進/退指令，最后觀察齒圈是正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，從而進行相應(yīng)校準。

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點的診斷以及模擬量輸入的校準。

在可編程控制器的人機界面中，有專門的畫面進行IO點的診斷功能。其中，數(shù)字量的輸入點可以在外部的監(jiān)測機構(gòu)得到信號，例如行程開關(guān)，液位計，壓力開關(guān)，接近開關(guān)，光電開關(guān)等。當這些開關(guān)動作的時候，組態(tài)軟件就可以在畫面上顯示，方便調(diào)試人員操作。而數(shù)字量的輸出可以通過該畫面進行強制輸出，方便檢查。

模擬量輸入的校準，在CP251中，已經(jīng)作為成熟的應(yīng)用可以進行自動校準，大大提高工作效率。該項自動校準，在控制器軟件中，編制了特殊代碼，可以通過驅(qū)動油缸的動作，在規(guī)定時間內(nèi)，抓取模擬量輸入變化的脈沖，從而取得油缸機械行程的實際數(shù)值和實際模擬量值進行自校準。目前該功能已經(jīng)做為標準功能編制到合模/注射/頂針/座臺位置尺的校準中。

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)字量輸出進行。比例閥的校準，則可以在模擬量輸入校準完畢后自動運行或者通過肉眼觀察油壓計等手動操作。

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。電控系統(tǒng)的精度往往體現(xiàn)在注塑機動態(tài)工況下，料筒的溫度是否能夠保證穩(wěn)定，可使塑料的力學性能大為改善，使塑件具有良好的機械強度，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，夾生料等工藝問題。

溫度輸入通過熱電偶，將采集到的各段料筒溫度電壓信號傳送到控制器的溫度輸入模塊，從而進行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，一個周期內(nèi)高電平的所占的比例就是占空比，該占空比通過溫度PID控制固態(tài)繼電器的輸出給加熱圈進行加熱。

本電控系統(tǒng)的PID參數(shù)通過PID自整定，對七段料筒加熱進行相應(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，再打開人機界面中的自整定功能，此時系統(tǒng)會自動加熱到200℃，并保存各段的PID參數(shù)。

2.2.6 潤滑系統(tǒng)調(diào)試方案

潤滑系統(tǒng)的調(diào)試也屬于強電調(diào)試，調(diào)試的內(nèi)容也包括潤滑電機通/斷路與三相相序，三相過載等方面。

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注塑機為例，根據(jù)國家標準，包括機械，液壓，電氣三重保護，其中的電氣保護通過電控系統(tǒng)實現(xiàn)，重點檢查緊急停止回路和安全門的狀態(tài)。如果能通過安全繼電器實現(xiàn)效果更佳。對調(diào)試中出現(xiàn)的各種異常，通過人機界面中的提示進行交互，更加適宜排查問題，解決問題。

參考文獻

[1]王興天.技術(shù)與注塑機[M].化學工業(yè)出版社，2005（8）.

[2]王興天.注塑工藝與設(shè)備[M].化學工業(yè)出版社，2010（1）.