塑膠模具廠注塑機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

    塑膠模具廠家注塑機(jī)的基本結(jié)構(gòu)可以用下式說明：注塑機(jī)控制系統(tǒng)=驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)+電子控制器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，如合模機(jī)構(gòu)、塑化機(jī)構(gòu)、注射機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)等。

  自注塑機(jī)出現(xiàn)以來，其控制系統(tǒng)也隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。目前，注塑機(jī)的控制系統(tǒng)種類繁多，性能各異，但是總的說來，它的基本結(jié)構(gòu)可以用下式說明：注塑機(jī)控制系統(tǒng)=驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)+電子控制器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，如合模機(jī)構(gòu)、塑化機(jī)構(gòu)、注射機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)等。

   注塑機(jī)的控制技術(shù)是提升注塑機(jī)整體技術(shù)水平的關(guān)鍵技術(shù)之一。注塑機(jī)的控制技術(shù)歷經(jīng)了繼電器、接觸器控制及可編程序控制器控制和計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展過程。

   注塑機(jī)由于使用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使智能控制注塑工藝過程各參數(shù)達(dá)到最佳成為可能，同時(shí)控制方式也發(fā)生了從開環(huán)到閉環(huán)的轉(zhuǎn)變。

一、注塑過程的控制變量

    從目前的技術(shù)發(fā)展水平來看，注塑機(jī)的過程控制主要是通過對注塑過程的可控工藝參數(shù)進(jìn)行控制。

   注塑機(jī)的可控變量有兩種，一類是基本以模擬量形式的輸入變量，如料筒各段溫度、聚合物熔體溫度、螺桿溫度、模具溫度、注射系統(tǒng)壓力、螺桿轉(zhuǎn)速等；另一類是數(shù)字量形式的輸入變量，如螺桿后退停止位置、注射座前后位置、模板向前和向后運(yùn)動(dòng)以及超行程等。

   根據(jù)這些輸入變量，我們可以進(jìn)行對注塑參數(shù)和溫度的控制。

   注塑參數(shù)的控制

    注塑參數(shù)的控制主要有對注射速度與注射壓力的控制、PVT保壓過程控制、緩沖量控制、背壓控制等。注射速度是指螺桿向前推進(jìn)的速度，其速度快慢會(huì)影響到注射壓力、熔體流率等參數(shù)，并直接影響到制品質(zhì)量。

    對注射速度的控制包含兩種含義：一個(gè)是對螺桿（或柱塞）推進(jìn)物料的速度進(jìn)行開環(huán)或閉環(huán)控制。另一個(gè)是對螺桿推進(jìn)速度同時(shí)進(jìn)行位置和速度值的多級切換，稱為多級注射速度切換或控制。

    對于注射壓力的控制，傳統(tǒng)注塑機(jī)一般基于行程和時(shí)間來進(jìn)行壓力切換，其控制也包含兩層含義：一個(gè)是對螺桿推進(jìn)物料的壓力進(jìn)行開環(huán)或閉環(huán)控制。另一個(gè)是對螺桿推進(jìn)壓力同時(shí)進(jìn)行位置和壓力值的多級切換，稱為多級注射壓力切換或控制。傳統(tǒng)注塑機(jī)的這種從注射壓力到保壓壓力采用位置切換，而到保壓階段就從位置切換轉(zhuǎn)入用時(shí)間切換多級保壓壓力的控制方法，其精度和穩(wěn)定性都較差。先進(jìn)注塑機(jī)的注射壓力控制是依靠檢測模腔壓力來實(shí)現(xiàn)壓力切換的，即通過一個(gè)預(yù)先設(shè)定的程序來控制。也就是切換點(diǎn)的壓力值先存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)中，其后轉(zhuǎn)換成邏輯控制信號(hào)，如果模腔中的壓力與設(shè)定值相同，則立即切換到保壓控制。

      現(xiàn)代注塑機(jī)的保壓控制采用精度和穩(wěn)定性較高的PVT保壓控制，即先用壓力和溫度傳感器對模腔壓力和模腔溫度及噴嘴處的物料溫度進(jìn)行檢測，并作為反饋信號(hào)輸入給控制裝置進(jìn)行“PVT”（T—模腔中物料的溫度，V—比容，P—模腔壓力）邏輯運(yùn)算，再發(fā)出指令對比例壓力電磁閥進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，從而使注射與保壓時(shí)的系統(tǒng)油壓能按PVT特性曲線的指令變化。模內(nèi)熔體的溫度是時(shí)間的函數(shù)，該溫度是通過傳感器進(jìn)行連續(xù)地檢測來獲得的。

    緩沖量控制是對螺桿頭部余料的控制，它起著緩沖與控制注塑量精度的作用。它是通過位移傳感器對螺桿位置的檢測，并根據(jù)前次螺桿位置檢測的記憶信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后而獲得下次螺桿位置的設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)控制的。

    螺桿在預(yù)塑時(shí)，計(jì)量室中熔體的壓強(qiáng)稱為背壓。背壓控制是為了減少軸向溫差，有利于熔體壓實(shí)。它是通過預(yù)選油壓的多級控制來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)螺桿預(yù)塑時(shí)，其在物料的作用下要后退，這就會(huì)使注射油缸腔的回油經(jīng)過背壓閥流回油箱，因此通過調(diào)整背壓閥在螺桿不同位置時(shí)的泄油壓力可調(diào)節(jié)螺桿頭部熔體的壓力（剪切熱），從而使其軸向溫差得到調(diào)節(jié)。

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