注塑机电气控制系统.doc

第七章 注塑机电气控制系统第一节 概述注塑机控制系统是一套以控制器为控制核心，包括各种电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成，与液压系统配合，正确实现注塑机的压力、温度、速度、时间等各工艺过程以及调模、手动、半自动、全自动等各程序动作的系统设备。控制系统在注塑机中以独立部分而存在。从控制系统的质量将直接影响产品的成型质量，例如对合模速度、低压模保、及模具锁紧力的控制，将影响产品的成型周期、可靠的低压模保（模具保护）、准确的开模定位等等。另一个需要精确控制，是影响注塑成型工艺条件的注射速度、保压压力、螺杆转速及料筒的温度等。例如，由于原料的热性能不同对料筒的温度控制提出苛刻要求， 要有合理的控制系统来实现。 从当前塑机发展来看，用户的要求越来越高，各种特殊机、专用机越来越多，要求生产厂要作到多样化个性化，这些目标的实现，要依赖于注塑机控制。例如，现在塑机依赖控制系统提供高精度的控制，需要大容量、高响应速度的控制器，要实现闭环控制，使用的就是西门子公司生产的S7-300可编程控制器，还有的要用到变频器、饲服控制卡等控制设备。随着计算机技术、通迅技术、网络技术的发展，未来的塑机操作将趋向简便化、智能化、系统化、网络化方面发展，对控制系统提出更高的要求。一、控制与调节基础知识1自动控制系统概念自动控制是在无人直接参与条件下，利用控制器使被控对象（如机器、设备和生产过程）的物理量或工作状态能自动地按照预定的规律变化或运行。自动控制是把实现自动控制所需的各部件按一定规律组合，去控制被控对象，这个组合体即“控制系统”。分析与综合自动控制系统的理论称之“控制理论”。图7-1水池液面控制系统图自动控制系统被控制的物理量有温度、压力、流量、电压、转速、位移和力等。组成控制系统的元、部件虽然有较大差异，但是系统基本结构却类似，一般都是通过机械、电气、液压等方式组合代替人工控制。为了解自动控制系统的结构，以对液面高度控制为例，如图7-1所示。若人参与系统控制，应起哪些作用，如图7-2所示。为控制要求液面的高度为h0，人要不断地将液面的实际高度与要求液面高度作比较，根据比较的结果，调节其进水阀V2开度，以维持液面的高度不变。图7-2液面人控制系统框图由该图知，人在控制中起的作用：（1）测量实际液面的高度h1用眼睛。（2）将测得实际液面的高度h1与要求液面高度h0进行相比较用脑。（3）根据比较的结果，按照偏差去做调节动作用手。如果用自动控制系统去代替上述人的工功能，那么在自动控制系统中必须具有完成上述职能检测，逻辑比较和执行机构。人工调节不能保证系统的控制精度和减轻劳动强度。如改为自动控制系统，就可以实现如图7-3所示，不论放水阀V1输出流量如何变化，系统自动地维持液面高度在允差范围之内。如高水面高度因V1阀开度增大而稍有降低时，则系统立即产生一个与降落液面高度成比例的误差电压u，该电压经放大器放大，供给拖动电动机，使进水阀V2开度增大，使液面又恢复到所要求的高度。图7-3液面自动控制系统图液面自动控制系统组成：（1）被控对象水池。（2）测量元件浮子。（3）比较机构求浮子的指定与实际位置之差。（4）放大机构当测得信号与给定信号比较的偏差信号不足以使执行元件动作时，都需要加放大元件，提高系统控制灵敏度。（5）执行元件直接驱动被控对象，改变被控量。为改善控制系统的动、静态性能，通常还加上校正装置。常采用方框图表示系统关联中各组成部件，只注部件名称或功能函数表达式，不画具体结构。根据信号传递方向，用有向线段依次连接，如图7-4所示。h0uUPh1水池阀门V2电动机放大器图7-4自动控制框图为了改善控制系统的动、静态性能，在系统中加上串联和并联校正装置，如图7-5所示。执行组件改变被控对象的输出，虚线方框为控制器，简化的自动控制框图如图7-6所示。控制作用虎c(t)r(t) e(t)执行元件被控对象放大器串联校正给定环节 并联校正 反馈环节控制器r(t)e(t)被控制量控制作用被控对象控制器电位器b(t)c(t)图7-5自动控制框图反馈环节图7-6自动控制框图图中r(t) 系统指定输入（入量）；c(t) 系统被控制量（输出量）；b(t) 系统主反馈量与被控量成正比或呈某种函数关系的信号，其物理量纲必须与指定输入相同。这样才能在比较点处进行加、减运算。e(t) 系统的偏差，等于指定输入与主反馈量之差，即：e(t)r(t)b(t)。指定环节产生指定输入信号的组件，如电位器、旋转变压器等。控制器的输入是系统的偏差信号，经变换器运算后，产生所期望的控制信号去控制被控对象。被控对象受控制器输出量的控制，输出是系统的被控量。反馈环节被控量转换为主反馈信号的装置，一般为检测组件。2开、闭环控制（1）开环控制如系统输出量不与指定输入相比较，系统的输出与输入量之间不存在反馈通道，比种称开环控制，如图7-7所示。此控制系统结构简单、元器件少、成本低、系统容易稳定。由于不对被控量进行检测，当系统受干扰时，被控量一旦偏离原有平衡状态，再没有消除这种偏差的功能限制了系统的应用。c(t)被控制量被控对象控制器给定输入r(t)图7-7开环控制系统框图图7-8示出一个开环直流调速系统。图7-8（1）示出带有晶体管的调速系统；图7-8（2）示带有晶闸管的直流调速系统。图中Ug指定输入，经触发器和晶闸管整流转变为直流电压Ud，提供给直流电动机，产生一个Ug所要求的转速n。但是，当电动机的负载、交流电网的电压以及电动机的励磁有变化时，电机转速就会变化，不再维持Ug及其转速n。如果系统指定输入与被控量之间关系固定，内部参数及外部干扰动较小，则开环控制也能取得满意效果。（1）（2）图7-8开环直流调速系统框图（2）闭环控制把系统被控制量反馈到输入端，并与指定输入相比较，此为闭环控制，由于存在被控制量经反馈环节至比较点的反馈通道，又称反馈控制，如上一节图7-4和图7-6所示的系统均属闭环控制系统。特点是：连续地对被控量检测，把测得值与指定作减法运算，求得的偏差信号经控制器的变换运算和放大器的放大，驱动执行组件，使被控量按照指定输入的要求去变化。如果受内部和外部干扰信号时，通过闭环控制，能自动地消除或削弱干扰信号对被控制的影响，有抗扰动功能，在控制工程中广泛地应用。（1）Uk偏差控制电压转速UD电动机 晶闸管整流装置触发器放大器nUUg测速发电机Ufn测速发电机（2）图7-9闭环直流调速系统框图图7-9示出的闭环框图，具有自动抗扰动的功能。例如，当电动机负载增大时，流经电动机电枢中的电流增大，电枢电阻上的压降变大，电动机转速降低，测速发电机的输出电压Ufn减小，偏差电压u增大，经放大器放大后，使触发脉冲前移，晶闸管整流装置的输出电压Ud增大，从而补偿了由于负载增大而造成的电动机转速下降，使电动机转速基本保持不变，其调节过程，如图7-10所示。TL n ufnu=(Ug-ufn) ukudnu 图7-10闭环直流调节过程原理图3自动控制系统的分类自动控制系统按分析和设计方法，分线性与非线性，时变与非时变系统；按系统指定输入信号变化规律，分恒值与随动控制系统；按照系统内部传输信号的性质，分连续与离散控制系统；按组成系统组件的特征，分机电、液压、气动控制系统和生物控制系统等；按被控制量的名称，分温度、转速、张力控制系统等。（1）线性与非线性控制系统若系统组件都具有线性特性，则称线性控制系统。系统输入与输出间的关系，一般用微分方程、传递函数来描述，也可用状态空间表示式来表示。线性系统特点是具有齐次性和适用叠加原理。若线性系统参数不随时间而变化，称线性定常系统，反之，称为线性时变系统。在控制系统中，只要有一个组件有非线性特性，则称为非线性控制系统。非线性系统一般不具有齐次性，也不适用叠加原理，输出响应和稳定性与初始状态密切关系。严格地说，绝对的线性控制系统（或组件）是不存在的，因为所有的物理系统和组件在不同的程度上都具有非线性特性，为了简化对系统的分析和设计，在一定的条件下，可以对某些非线性特性作线性化处理。这样，非线性系统就近似为线性系统，可以用分析线性系统的理论和方法对它进行研究。工程上为了改善控制系统的性能，人为地引入某种非线性组件。例如为实现最短时间控制，采用开关型控制方式；在晶闸管整流装置的直流调速系统中，为改善系统的动态特性限制电动机的最大电流，人们把速度调节器和电流调节器设计成饱和非线性的特性。（2）恒值和随动控制系统恒值控制系统的指定输入为常量，要求被控量在任何扰动下能尽快地恢复或接近到原有稳态值。前述液面控制系统和直流调速系统均属恒值控制系统。由于这类系统能自动地消除或削弱各种扰动对被控量的影响，又称自镇定系统。随动系统的指定输入是一个变化量，一般是随机的。要求系统被控量能快速、准确地跟随指定输入信号而变化。连续与离散控制系统控制系统中各信号若是时间t的连续函数，为连续控制系统，如前述的液面控制系统。 A D被控对象r(t)c(t)放大器D A计算机在控制系统中各部信号中只要有一个是时间t的离散信号，即为离散控制系统。所以，脉冲、数码都属离散信号，计算机控制系统就是离散控制系统，如图7-11所示。检测元件图7-11计算机控制系统框图二、注塑机控制系统要求1电路基础知识电路即导电的回路，由电源、负载、连接导线、控制设备等组成，是供给电能传输、分配、转换能量和电气信号的载体。（1）电流导体电荷的定向运动称为电流，单位为A（安培）。1A电流表示1s内导体横截面流过1Q的电量。电流交流和直流。交流电流大小、方向随时间变化；直流电流大小、方向不随时间变化。（2）电压电荷之流动由于有电位差，电位差即为电压。电压的单位为V（伏特）。（3）电阻电路中对电流有阻碍作用，造成能耗叫做电阻。电阻的单位为（欧姆）。（4）单位换算电压、电流服从欧姆定律。IU / R式中I 电流U 电压R 电阻（5）电源把其它形式的能转换成电能的装置称为电源，电源分直流与交流电源。直流电流方向一定，如干电池或整流电源。交流电源流动方向随时间而改变。（6）频率交流电每秒钟的峰点或谷点的数目称为频率，单位为Hz（赫），我国电网频率（工频）为50Hz。（7）电功率每秒钟电流做的功叫电功率。电功率与时间乘积就电功。电工也用马力作为电功率单位。1马力735W。电功的单位用kW/h表示。电的计量单位常称做度。电功率用千瓦表示，符号为kW。电气设备标称功率常采用kW。1kW1.36马力。2注塑机电控系统要求注塑机工作循环：闭脱注塑机液压系统控制框图，如图7-12所示。图7-12液压系统控制框图注塑工艺对电控系统要求：（1）抽、插芯动作必须按照一定的顺序平稳完成；（2）动、定模板闭合时运动要平稳，不得有冲击，因此，其合模动作又分为：慢快慢合模、锁模；（3）注塑前，合模机构必须保持足够的合模压力，防止被注入模腔的塑料从模缝中逃出；（4）注塑后，注射器必须保持注射压力，避免充满模具型腔的塑料倒流；（5）预塑螺杆转动，粒状塑料被推到螺杆前端，为使注射器中的塑料具有一定密度，要求螺杆后退时必须有一定的阻力；（6）为实现粒状塑料的塑化，必须使料筒保持一定的温度；（7）控制系统必须提供恰当的人机交互界面，保证生产人员能够调整和判断机器的参数和工作情况；（8）为方便人员的操作和维护，系统必须有一定的诊断功能；（9）为保证安全生产，系统必须设有安全保护装置。三、注塑机电控系统组成1概述电控系统是注射机的“神经中枢”系统，控制各种程序动作，实现对时间、位置、压力、速度和转速等控制与调节，由各种继电器组件、电子组件、检测组件及自动化仪表所组成。电控与液压系统相结合，对注射机的工艺程序进行精确而稳定的控制与调节。电气部分有控制电箱包括主电机（马达）、电加热、工作过程控制装置和控制电源、调模电路等。种类也多，如继电器控制、单板机控制、微电脑PC机控制等等。电气部分作用是：驱动油泵电机供油；供给电加热电源并能自动控制温度；供给调模电机电源，给过程控制工作电源。2电控系统硬件组成（1）检测系统电器：行程开关、接近开关、位移及速度传感器、光电开关、热电偶、压力传感器、压力继电器、应力传感器（2）执行系统电器：电磁阀线圈、加热线圈、电动机、接触器、报警灯、蜂鸣器（3）逻辑判断及指令形成系统电器：各类通用或者专用控制器、显示器、继电器、按钮、拨吗开关、电源器（4）其它电气系统主要电器：刀闸开关、空气开关、低压断路器、快速熔断器、变压器、导线、电阻、电容、过渡电器、冷却风扇、电流表第二节 注塑机常用电器一、检测系统电器1行程开关 行程开关（限位开关）是以机械动作发出控制指令的主令电器。用于控制运动方向、行程或位置保护。符号： SQ（LS）图形： 行程开关由操作机构、触头系统和外壳等组成，如图7-13所示。（2）（1）图7-13旋转式行程开关示图（1）单轮 （2）双轮行程开关在用于检测活动部件，如安全门等的当前状态，并将限位信号传送给控制器，以保护机械设备。2接近开关接近开关（无触点行程开关）代替有触点行程开关完成行程控制和限位保护，也可用于高频计数、液面控制、检测零件尺寸、加工程序的自动衔接等，具有稳定、可靠、寿命长、定位重复、精度高、适应较恶劣的工作条件，在工业生产方面到广泛应用。符号 PRS图形 接近开关按工作原理，分高频震荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等，其中高频震荡型最为常用。 高频震荡型接近开关的电路由震荡器、晶体管放大器和输出器三部分组成。基本工作原理当有金属物进入高频震荡器的线圈磁场（称感应头是）时，该物体内部产生涡流损耗，使震荡回路电阻增大，能耗增大，使震荡衰减至停止，开关输出控制信号。图7-14示出晶体管接近开关原理图。开关的振荡器为电容三点式振荡器，由三极管V1、振荡线圈L及电容C1、C2和C3组成。振荡器的输出加到三极管V2的基极上，经V2放大及二极管V7、V8整流，成为直流信号加至V3的基极，使V3导通。图7-14高频震荡式接近开关的电器原理图当没有金属物时，三极管V4截止，V5导通，V6截止开关无输出。当金属物靠近开关感辨头时，由于在物体内产生涡流损耗，振荡回路等效电阻值增加，能耗增加，振荡减弱到终止，V7、V8整流电路无输出电压，则V3截止，使V4导通，V5截止，V6导通并有信号输出。在注塑机电路中，接近开关和行程开关的用途相同。3位移传感器长线性电阻式位移传感器 符号：POS图形： 原理：电阻型线位移传感器采用可变电阻分压原理，将线位移转换成传感器的电阻变化，并变成电压信号传送。注塑机，利用模板、螺杆移动的线位移检测对其运动速度和转速进行控制。4光电开关符号：同接近开关原理：红外线光电开关（光电传感器）即光电接近开关，利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通被检测物体的有无，根据检测方式，红外线光电开关有： 漫反射式光电开关 、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关、光纤式光电开关等。用于注塑机移动部件的安全防护和制品落下检控。5热电偶热电偶是温度检测组件，优点：（1）测量精度高，因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响；（2）测量范围广，从-50+1600均可连续测量，特殊热电偶最低可测到-269（金铁镍铬），最高可达+2800（钨-铼）；（3）构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。65符号：BT T/C原理：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图7-15所示。当导体A和B的两个执着点之间存在温差时，由于热电效应，两者之间产生电动势，在回路中形成电流。热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，工作端置于温度为t的被测介质中，另一自由端在t0的恒定温度下。当工作端的介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势输入显示仪表指示、记录，或送入微机进行处理，获得温度值。热电势值与热电极本身的长度和直径无关，只与热电极材料的成分及两端的温度有关，因此，用不同的导体或半导体材料可做成各种用途的热电偶，满足不同温度对象测量的需要。热电偶分标准与非标准热电偶，前者是指国家标准规定了热电势与温度的关系和允许误差、有统一标准的热电偶及其配套的显示仪表。非标准化热电偶没有标准化热电偶，和统一分度表，用于特殊场合测量。我国从1988年起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准为我国统一设计型热电偶。如表7-1所列。注塑机的料筒温度、油温、模具热流道的温度控制，就需要用热电偶进行检测再送入计算机中。表7-1序号分度号热电偶名称热电偶丝直径（mm）等级偏差IIIIII温度范围允许偏差温度范围允许偏差温度范围允许偏差1S铂铑10-铂0.5-0.0200110006001.5016000.5%t11001600+（t-1100）0.00360016000.25%t60036000.5%t2B铂铑30-铂铑60.5-025%t600800390017000.5%t3K镍铬-镍硅0.30.50.81.01.21.62.02.53.2400.64003-20001.5%t4000.4%t4000.75%t4J铁-康铜0.30.50.81.21.62.03.2-40750.5或（0.4%t）-407502.5或（0.75%t）-5R铂铑13-铂0.5-0.020011000600.5-11001600+（t-1100）0.00360016000.25%t6E镍铬-康铜0.30.50.81.21.62.03.2-40800.5或（0.4%t）-409002.5或（0.75%t）-200402.5或（1.5%t）7T铜-康铜0.20.30.51.01.6-403500.5或（0.4%t）-40350.0或（0.75）-200401或（1.5%t）二、执行系统电器执行机构有：电磁阀、气动阀加热线圈、电动机、接触器、报警灯、蜂鸣器等。1电磁阀线圈、气动阀符号：SOL图形：原理：在螺线管上通过电流会产生定向磁场，用于驱动各种功能的电磁阀。2加热线圈符号：E HTR图形：3电动机符号：M MTR图形：（1）交流异步电器直接启动特点电动机自身允许全压起动。生产机械能承受全压起动时的冲击转矩。起动时电动机端电压波动符合要求。电网容量足够大。 优点是：方法简单、起动设备少、起动转矩大。缺点是：起动电流大，对机械的冲击转矩大，起动时电压降较大。（2）交流异步电机启动的其它方式三相电阻减压起动。电抗器减压起动。自耦变压器减压起动。星三角减压起动。软启动器启动变频器启动 （3）交流异步电动机的星三角启动笼型异步电动机 Y- 起动法，是起动时，电动机定子绕组先作 Y 联结，待电动机转速升高到额定转速且正常运行时，将定子绕组改换成联结。起动时每相定子绕组所承受的电压降低到电源电压的 1/ 3 ，起动的线电流为联结直接起动时线电流的 1/3 。可以有效地限制起动电流。但起动转矩也减小到联结直接起动时的起动转矩的 1/3 。 （4）电动机噪音的原因：机械磨擦（包括定子、转子扫膛）。单相运行，可断电再合闸，如不能起动，则可能有一相断电。滚动轴承缺油或损坏。电动机接线错误。绕线转子异步电动机转子线圈断路。轴伸弯曲。转子或传动带轮不平衡。联轴器松动。安装基础不平或有缺陷（5）电动机过热原因：过载：使定子电流过大。单相运行：电源断相或开关触点接触不良。电源电压过低或接法错误（如误接成 Y ）。定子绕组接地或相间、匝间短路。绕线转子线圈接线头松脱或笼型转子断条。转子扫膛。通风不畅。 4接触器符号：K M图形：9810765112431图7-16接触器结构示图1来弧罩2触头压力弹簧片3主触头4反作用弹簧5线圈6静铁心8弹簧9动铁心10辅助常开触头11辅助常闭触头原理：接触器是电气控制设备中的主要电器，如图7-16所示，可以完成各种自动的接通和断开，用小电流的控制电路去控制大电流的主电路，如电机的启动及停止控制。交流接触器由电磁系统、触头系统、灭弧室等部分组成。常采用双断点式触头和双E形铁心电磁系统。应按负载电流和电压来选择接触器，要综合考虑电路所需要的辅助触点的组数。交流接触器的线圈电压是一重要参数。5电磁机构电磁机构是电磁感测部分，是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作，接通或分断电路，如图7-17所示。电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁等部分组成。221321313（2）（3）（1）1衔铁2铁心3吸引线圈图7-17电磁机构结构示图 磁路结构如图7-l7所示，有三种型式：（1）衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，如图7-l7（1）所示。较广泛应用于直流电器中。（2）衔铁沿轴转动的拍合铁心，如图7-l7（2）所示。其铁心形状有E形和U形两种、多用于触点容量大的交流电器中。 （3）衔铁直线运动的双E型直动式铁心，如图7-l7（3）所示、多用于交流接触器、继电器中。电磁式电器分直流、交流两大类，都是利用电磁铁的原理而制成。直流电磁铁的铁心是用整块钢材或工程纯铁制成，而交流电磁铁的铁心则用硅钢片叠铆而成。按输入吸引线圈的电流种类有直流线圈和交流线圈。直流电磁铁，铁心不发热，只有线圈发热，所以直流电磁铁的吸引线圈做成高而薄瘦高型，且不设线圈骨架，线圈与铁心直接接触，易于散热；交流电磁铁，由于铁心存在磁滞和涡流损耗，线圈和铁心都发热，所以交流电磁铁吸引线圈设有骨架，使铁心与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，有利于铁心和线圈的散热。根据交流电磁吸力公式可知，电磁吸力是一个两倍电源频率的周期性变量。有两个分量：一个是恒定分量F0，其值为最大吸力值的一半；另一个是交变分量，其幅值为最大吸力值的一半，并以两倍电源频率变化，总的电磁吸力在从0到的范围内变化，其吸力曲线如图7-18所示。图7-18电磁力曲线1衔铁2铁心3线圈4短路环图7-19衔铁结构原理图电磁机构在工作中，衔铁始终受到弹簧、触头弹簧等反作用力Fr的作用。尽管电磁吸力的平均值F0大于Fr，但在某些时候Fat仍将小于Fri，如图7-18中画有斜线部分。当FatFr时，衔铁开始释放；当FatFr时，衔铁又吸合，如此复始，衔铁产生振动，发出噪声。为此，必须采取有效措施：在铁心端部开一个槽，槽内嵌入称为短路环或称分磁环的铜环，如图7-19所示，当励磁线圈通入交流电后，在短路环中有感应电流发生，该感应电流产生一个磁通。短路环把铁心中的磁通分为两部分，即不穿过短路环的和穿过短路环的。由于短路环的作同，使与产生相移，不同时为零，使合成吸力始终大于反作用力，从而消除振动和噪声。触头是电器的执行部分，接通和分断电路的作用，因此，要求触头导电、导热性能良好，常用铜制成。但铜易氧化生成一层氧化铜，增大接触电阻，使损耗增大，温度上升。所以有些常采用银质材料，有较低和稳定的接触电阻。对大中容量的低压电器，结构上采用滚动接触，可将氧化膜去掉，此种触头，采用铜质材料。触头结构型式，如图7-20所示（1）桥式触头 如图7-20（1）所示是两个点接触的桥式触头；如图7-20（2）所示是两个面接触的桥式触头。两个触点串于同一条电路中，电路的接通与断开由两个触点共同完成。点接触型式适用电流不大，且触头压力小的场合；面接触式适用大电流的场合。（1）（2）（3）图7-20桥式触头结构示图（2）指形触头 如图7-20（3）所示，其接触区为一直线，触头接通或分断时产生滚动磨擦，以利于去掉氧化膜，适用于接电次数多、电流大的场合。为了使触头接触更加紧密，减小接触电阻，消除接触时的振动，在触头上装有接触弹簧，在刚接触时产生初压力，并随触头闭合增大压力。在大气中开断电路时，如果电流I超过某一数值（报据触头材料的不同其值在0.251A间），在触头间隙（或称孤隙）两端电压超过某一数值（根据触头材料不同其值在12-20V间）时，则触头间隙中就会产生电弧。电弧是触头间气体在强电场作用下产生的放电，生成高温并发出强光，将触头烧损并使电路的切断时间延长，严重时，会引起火灾或其它事故。 常用灭弧方法：（1）电动力灭弧 如图7-21所示的桥式结构双断口触头。当触头打开时，在断口中产生电弧。电流在两电弧之间产生如图中以表示的磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电弧向外运动并拉长，使它迅速穿越冷却介质而加快冷却而熄灭。此法用于交流电器中。图7-21 电动力灭弧结构原理示图图7-22 磁吹灭弧结构原理示图（2）磁吹灭弧如图7-22所示在触头电路中串入一个磁吹线圈，产生的磁通经过导磁夹板5引向触头周围，如图中的“x”符号所示；当触头开断产生电弧后，电弧电流产生的磁通如图中和符号所示,在抓柱下方两个磁通是相加的，而在弧柱上方彼此相减，因此，电弧在下强上弱的磁场作用下，被拉长并吹入灭孤罩6中，引弧角与静触头相连接，其作用是引导电弧向上运动，将热量传递给罩壁，使电弧冷却熄灭。1磁吹线圈2绝缘套3铁心4引弧角5导磁夹板6来弧罩7动触头8静触头1静触头2动触头由于这种灭弧装置是利用电弧电流本身灭弧，因而电弧电流越大，除派能力也越强。它广泛应用于直流接触器电。（3）窄缝灭弧 如图7-23所示的灭弧方法，利用灭弧罩的窄缝来实现的。灭弧罩内只有一个纵缝，缝的下部宽上部窄。当触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝可将电弧直径压缩，使电弧同缝壁紧密接触，加强冷却和游离作用，电弧熄灭加快。灭弧罩通常用耐高温的陶土、石棉水泥等材料制成。目前有采用数个窄缝的多缝灭弧室，将电弧引入纵缝，分劈成若干段较小的电弧，增强去游离作用，多用于交流和直流接触器上。图7-24 栅片灭弧结构原理图图7-23 管缝灭弧结构示图1灭弧栅片2触头3电弧（4）栅片灭弧如图7-24所示，灭弧栅由多片镀铜薄钢片（栅片）组成，安入在触头上方的灭弧栅内，彼此互相绝缘。当触头分断电路时，其间产生电弧，电弧电流产生磁场，由于钢片磁阻比空气磁阻小得多，电弧上方的磁通非常稀疏，而下方却非常密集，这种上疏下密的磁场将电弧拉入灭弧罩中的灭弧栅中，被分割成数段串联的短弧。这样每两片灭弧栅可以看做一对电极，而每对电极间都有150-250V绝缘强度，灭弧栅的绝缘强度加强，而每个栅片间的电压不足以达到电弧燃烧电压，同时栅片吸收电弧热量，电弧迅速冷却，进入灭弧栅后很快熄灭。接触器在使用注意如下：（1）运行中的接触器，应定期检查各部件，有损坏的零部件应及时修换，要求各部紧固，组件无松脱现象。（2）接触器检修时，应切断电源，且进线端有明显的断开点。（3）触头表面应经常保持清洁，不允许涂油。当触头磨损后，超行程应及时调整，当厚度只剩下 1/3 时，应及时更换触头。但对银基触头表面产生的黑色氧化膜因接触电阻很低，不必锉修。（4）清除灭弧罩内碳化物和金属颗粒，保持灭弧性能，但不可去掉灭弧室运行。6报警灯符号：LT图形：功能：提示当前机器状态三、指令系统电器1控制器及显示器控制系统是由控制器去控制被控对象的，注塑机的被控对象是与注塑有关的各种电气设备，是以控制器和显示器控制逻辑系统，接收操作者的控制指令与参数，读入各检测来的数据，并进行信号处理，逻辑判断，生成控制指令，输出给动作执行机构，实现对注塑机动作和过程量的控制。早期注塑机的自控系统，采用继电器、计时器、计数器等简单逻辑器件，难以满足日益更新的注塑工艺要求。现代注塑机，取而代之的是微型计算机控制系统。计算机（Computer）即电脑，是一种能自动、高速、精确进行信息处理的电子装置，帮助人从事脑力劳动包括记忆、计算、分析、判断、设计、咨询、诊断、决策、学习与创作等思维活动的工具。随着时代的发展，计算机进行了五个阶段的演变：第一阶段（19711973）：典型的微型机以Intel 4004和Intel 4040为基础。微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。 第二阶段（19741977）：以8位微处理器为基础，典型的微处理器有Intel 8080/8085、Zilog公司的Z80及Motorola公司的6800。微处理器采用高密度MOS（HMOS）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。 第三阶段（19781981）：以16位和准32位微处理器为基础，如Intel公司的8086、Motorola的68000和Zilog的Z8000。微处理器采用短沟道高性能NMOS工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护。 第四阶段（20世纪80年代）：80年代初，IBM公司推出开放式的IBM PC，这是微型机发展史上的一个重要里程碑。IBM PC采用Intel 80x86（当时为8086/8088、80286、80386）微处理器和Microsoft公司的MS DOS操作系统并公布了IBM PC的总线设计。 第五阶段（20世纪90年代开始）：RISC（精简指令集计算机）技术的问世使微型机的体系结构发生了重大变革。 注塑机所用的微型计算机如图7-25所示。图7-25微型计算机控制结构原理示图2继电器继电器有电磁、时间、热、固态、压力继电器等。（1）电磁继电器符号：K CR图形：111013862754电磁继电器结构及工作原理，如图7-26所示。继电器可以对各种输入量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作：继电器是用于切换小电流的控制和保护电路，而接触器是用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（一般5A以下），且无灭孤装置。图7-26电磁式继电器结构原理图电磁式继电器分直流与交流；按继电器参数可分电流、电压、中间继电器等。1线圈 2铁心 3磁轭 4弹簧5调节螺母 6调节螺钉7衔铁8非磁性垫片9常闭触头10常开触头（2）时间继电器时间继电器是利用电磁或机械原理实现延时接通或断开的自动控制电器。有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。空气阻尼式如图7-27所示，是利用空气阻尼原理获得延时。由电磁系统、延时机构和触头三部分组成。电磁机构为直动式双E型，触头系统是借用LXS型微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。图7-27空气阻尼式时间继电器结构原理图1线圈2铁心3衔铁4反力弹簧5推板6活塞杆7杠杆8塔形弹簧9弱弹簧10橡皮膜11空气室壁12活塞13调节螺杆14进气孔15、16微动开关空气阻尼式时间继电器。可做成通电延时型或断电延时型。电磁机构可是直流或交流的。通电延时型时间继电器工作原理，如图所示。线圈1通电，衔铁3被钱心2吸合，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下，带动活塞12及橡皮膜10向上移动。但由于橡皮膜下方气室空气稀薄，形成负压。活塞杆6只能缓慢地上移动，移动的速度视进气孔的大小而定，通过调节螺杆13调整，经过一定的延时后，活塞杆到最上端，通过杠杆7将微动开关15压动，常闭触头断开，常开触头闭合，起通电延时作用。线圈1断电时电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧4作用下释放，并通过活塞杆6将活塞12推向下端，橡皮膜10下方气室内的空气通过橡皮膜10、弱弹簧9和活塞12的肩部所形成单向阀，从橡皮膜上方气室的缝隙中排掉，因此杠杆7和微动开关15能迅速复位。线圈1通电和断电时微动开关16在推板5作用下能瞬时动作。空气阻尼式时间继电器延时范围大、结构简单、寿命长、价格低廉。但延时误差大（士10一土20），无调节刻度指示，难以精确地整定延时值。在延时精度要求高的场合，不宜使用。晶体管式时间继电器如图7-28所示。晶体管式时间断电器也称半导体时间断电器，有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击、耐振动、调节方便、寿命长等优点，所以发展很快使用也日益广泛。晶体管式时间继电器利用RC电路。充电时，电容器上的电压逐渐上升产生延时。因此，改变充电电路的时间常数（电阻值），即可整定延时时间。继电器的输出形式有触点和无触点式，前者是用晶体管驱动小型电磁式继电器，后者是用晶体管或晶闸管输出。图7-28晶体管式时间继电器原理图时间继电器的线圈及触点符号如图6-29所示。（5）（6）（7）（8）（4）（3）（2）（1）图7-29时间继电器线圈及触点符号示图1线圈一般符号2通电延时线圈3断电延时线圈4延时闭合常开触头5延时断开常闭触头6延时断开常开触头7延时闭合常闭触头8瞬动常开触头9瞬动常闭触头（3）热继电器热继电器是利用电流热效应保护电器。电动机在运行中，若过载不太大，时间较短，其线圈绕组不超过允许温升，是允许的。但过载时间过长，绕组温升超过允许值时，会加剧绕组绝缘老化，缩短电动机使用年限，甚至导致电机绕组烧毁。因此，电动机长期运行需要过载保护装置。热继电器，如图7-30所示。1热元件2双金属片3导板4触头图7-30热继电器结构示图热继电器由热组件、双金属片和触头三部分组成。双金属片是热继电器的感测组件，由两种不同线膨胀系数的金属用机械辗压而成，线膨胀系数大者称为主动层，小者称为被动层。热组件串接在电动机定子绕组中。当电动机正常运行时，热组件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但还不足以使继电器动作，但过载时，流过热组件的电流增大，热组件产生热量增加，双金属片弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片推动导板使触头动作，切断控制电路。热继电器的图形符号及文字符号符号：FR（OL）图形：（4）固态继电器(SOLIDSTATE RELAYS) 简写“SSR”，是由固态电子组件组成的无触点开关器件，利用开关三极管、双向可控硅等半导体器件的开关特性，达到无触点无火花地接通和断开电路的组件称无触点开关。由于无触点工作特性，在控制领域得到广泛地应用。固态继电器图7-31交流固态继电器原理图（SSR）按使用场合可分交、直流型，分别在交、直流电源上做负载开关，但不能混用。交流型（SSR）工作原理，如图7-31所示，由部件-构成交流固态继电器的主体，两个输入端A、B及两个输出端C、D组成的四端器件。工作时，在A、B上加上控制信号，控制C、D两端的“通”或“断”。耦合电路为A、B端输入控制信号，提供输入/输出端的通道，但又在电气上断开固态继电器中输入端和输出端之间的电流通路，以防止输出端对输入端的影响。耦合电路中“光耦合器”，动作、响应灵敏，输入/输出端间的绝缘电压等级高；输入端的负载是发光二极管，使SSR输入端容易与输入信号电平匹配，可直接与计算机输出口相接，受“1”与“0”的逻辑电平控制。触发电路产生触发信号，驱动开关电路工作，但由于开关电路不加特殊电路时，会产生射频干扰，以高次谐波或尖峰污染电网，为此设“过零控制电路”，当控制信号的交流电压过零时，继电器处于通态；当断开控制信号后，要等待交流的正半周与负半周交界点(零电位)时，继电器才为断态，防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌电压对开关器件，双向可控硅管的冲击、干扰。一般用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻（压敏电阻器）。图7-32固态继电器工作原理图典型的交流型固态继电器工作原理，如图7-32所示，外型如图7-33所示。固态继电器特点：图7-33固态继电器外型图继电器实现弱信号（Vsr）对强电（输出端负载电压）控制。光耦合器，使控制信号在极低功率（约十余毫瓦）下工作，且Vsr的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，直接联接，在数控和自控设备等方面广泛应用，取代传统的继电器（简称“MER”）。SSR与MER相比，没有任何机械动作；SSR变换实现“通”、“断”的开关功能，工作可靠、寿命长（可达108-109次，比MER106高几百倍)；无动作噪声；耐振耐机械冲击；安装位置无限制；容易用绝缘防水材料做成全密封形式，具有良好的防潮防霉防腐性能；防爆，防臭氧污染性能极佳。在化工、井下采煤、军民用电控设备大量应用。交流型SSR采用过零触发技术，使SSR安全地用在计算机输出接口上，不必对计算机干扰而烦恼。此外，SSR还能承受达额定电流近十倍浪涌电流的特点。四、其它系统电器1刀开关刀开关用作隔离，接通、分断电路额定电流。按负载容量有大电流刀开关、负荷开关和带熔断器刀开关，一般按负载容量的1.5倍选取。低压刀开关由操纵手柄、触刀、触刀插座和绝缘底板等组成，如图7-34所示。刀开关类型：带灭弧的大容量刀开关、带熔断器的开启式负荷开关（胶盖开关）、带灭弧和熔断器的封闭式负荷开关（铁壳开关）等。图7-34低压隔离器结构示图选用刀开关：刀的极数要与电源进线相数相等；额定电压应大于所控制线路额定电压；刀开关的额定电流应大于负载的额定电流。1-静插座2-操纵手柄3-触刀4-支座5-绝缘底板刀片进入刀口的深度调整：刀片处于完全接通位置时，有杠杆操作的刀口露出部分不超过3mm。刀片接触部分完全嵌入刀口内。刀片从刀口拔出的期性距离不超过3mm。检修要针对刀片和刀口表面，看有无脏物、尘埃和熔结的金属粒，清除干净。如刀口有严重腐蚀、烧毛应更换。2空气开关（QS DISC）空气开关又称自动空气开断路器。当电路发生严重过载、短路以及失压时，能自动切断故障电路，有效地保护串接其后面的电气设备，也可用于不频繁地接通和断开电路及控制电动机等。自动开关，如图7-35所示。开关主触头靠手动操作或电动合闸。主触头闭合后，自由脱扣机构将主触头锁在合阐位置上。与主电路串联；失压脱扣器线圈7653241图7-35自动开关原理图与电路并联，当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构动作；当电路过载时，热脱扣器的热组件产生热量增加，加热双金属片，向上弯曲，推动自由脱扣机构动作；当电路失压时，失压脱扣器的衔铁释放，自由脱扣机构动作，使非关自动跳闸，主触头断开分断电路。分励脱扣器则作为远距离控制分断电路之用。1主触头2过电流脱扣器线圈3热脱扣器组件4衔铁5分段路器6失压脱扣器线圈7分励脱