注塑机电气控制系统

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。第一节 注塑机工作原理一、注塑机工作原理图1-19注塑成型原理图1模具2喷嘴3料筒4螺杆5加热圈6料斗 7油马达8注射油缸9储料室10制件11顶杆注塑成型机简称注塑机，其机械部分主要由注塑部件和合模部件组成。注塑部件主要由料筒和螺杆及注射油缸组成示意如图1-19所示。注塑成型是用塑性的热物理性质，把物料从料斗加入料筒内，料筒外由加热圈加热，使物料熔融。在料筒内装有在外动力油马达作用下驱动旋转的螺杆。物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实。物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐的塑化、熔融和均化。当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用力作用下向后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程。然后，螺杆在注射油缸活塞杆推力的作用下，以高速、高压，将储料室的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中。型腔中的容料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制件从模具顶出落下。塑料从固体料经料斗加入到料筒中，经过塑化熔融阶段，直到注射、保压、冷却、启模、顶出制品落下等过程，全是按着严格地自动化工作程序操作的，如图1-20所示。注射座前进注射保压闭模注射座动作选择制品顶出启模冷却塑化退回退回塑化固定塑化图1-20注塑机工作程序框图第二节 注塑机组成注塑机根据注塑成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注塑部件、合模部件、机身、液压系统、加热系统、冷却系统、电气控制系统、加料装置等组成，如图1-21所示。塑化装置螺杆注射座料筒注射油缸注塑部件螺杆头喷嘴螺杆驱动装置注射座油缸合模装置调模装置合模部件制品顶出装置机身注塑机泵、油马达、阀液压系统蓄能器、冷却器、过滤装置管路、压力表入料口冷却、模具冷却冷却系统润滑系统润滑装置、分配器动作程序控制；料筒温度控制；泵电机控制电器控制系统加料装置安全保护；故障监测、报警；显示系统图1-21注塑机组成示图机械手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。（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。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，此种称开环控制，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（一）温度异常1）、温度实际值显示为0 A、检查主机板是否正常工作，不工作换主机板。 B、检查主机板与面板通讯（绿灯闪）是否正常，不正常换主机板。 C、检查各电源与机壳之间有无漏电。 D、感温线正负两两短路，看温度是否显示，检查感温线。 2）、温度实际值显示777 A、检查T1010变压器和三芯接插件，如不正常更换T1010或使三芯插头接触良好。 B、更换D/A板。 3）、温度实际值显示888 A、热电偶开路或正负接反。 B、D/A板坏。 4）温度实际值显示999 A、温度超过电脑能显示最高温度（450度） B、热电偶与强电相碰。 C、更换D/A板 5）温度实际值偏差（偏高、偏低） A、热电偶故障 B、料也螺杆引起的。 C、以上情况可通过万用表测定热电偶电压来判断显示值是否正确。如果显示值正确，则原因由A、B引起。如果显示值与电压值不符，则由电脑板引起。 6）温度显示值在较大范围内跳动 A、干扰，系统没有接地 B、某段跳动，热电偶引起 C、电脑板本身故障，更换D/A板 7）无法加温 A、检查画面有无加热信号（*、+）输出 B、加热继电器输出端有无指示灯亮，无则更换主机板 C、接触器有无220V电压，无则检查外线 D、加热圈是否正常，外线是否有断线现象四、电器加热回路电热回路是注塑机的温度控制回路，如图7-43所示，该回路分为一次及二次部分，一次部分电固态继电器控制加热圈，通过固态继电器开关斩波作用进行目录宽调制控制，改变加热圈的热输出功率，实现温度控制。DISC为A型低压空气断路器，对SSR电热过流保护。电热圈图7-43 电器加热回路（二）马达不能启动，该如何检查？ 1） 检查主机和面板是否在正常工作，如果不正常则更换主机或面板。2） 按马达启动键，屏幕上是否有马达开的显示，如无显示，检查按键是否正常，马达启动应在手动状态下启动。3） 马达启动输出点（Y， ，mot off ，mot on ）输出过程是否正常，不正常，则检查参数设定。还不正常，则需更换I/O板或输出板。4） 外部接线的检查，检查保险管是否容断，三相电源380V是否正常，接触器吸合过程是否正常，热继电器是否跳开（用手按蓝色按钮复位）。二、电机主回路图7-40单向全动电控原理图1电动机直接启动电路三相笼型异步电动机单向全起动控制线路如图7-40所示，常用线路，由刀开关QS、熔断器FU、接触器KM的主触头、热继电器FR的热组件与电动机M构成主电路。起动按钮SB2、停选按钮SB1接触器KM的线圈及其常开辅触头、热继电器FR的常闭触头和控制回路FU2构成控制回路。（1）线路工作原理：起动时，合上QS，引入三相电源。按下SB2交流接触器，KM吸引线圈通电，接触器主触头闭合，接通电源直接起动运转、同时与SB2并联的常开助触头KM闭合，接触器吸引线圈经两条路通电，手松开，SB2自动复位时，接触器KM线圈仍可通过，KM使接触器线圈继续通电，保持电动机连续运行。这种依靠接触器自身辅助触头使线圈保持通电称为自锁，一对辅助触头，称自锁触头。只要按下停止按钮SBI，接触器KM断电释放，KM的常开主触头将三相电源切断，电动机M停止旋转。当松开按钮后SB1常闭触头在复位弹簧作用下，恢复原来常闭状态，但接触器线圈不再能依靠自锁触头通电，因原来闭合自锁触头已随接触器断电而断开。（2）电路保护环节熔断器FU作为电路短路的保护，而达不到过载保护的目的，因为熔断器规格须根据电动机起动电流作适当选择，还要考虑熔断器反时限特性和分散性。所谓分散性，是指各种规格的熔断器的特性曲线差异较大，即是同一种规格的熔断器其特性曲线也往往很不相同。热继电器FR过载保护作用。热继电器热惯性比较大，即使热组件流过几倍额定电流，热继电器也不会立即动作。在电动机起动时间不太长的情况下，热继电器经起动电流冲击而不动作，只有长时间过载FR才动作，断开控制电路。欠压保护与失压保护是依靠接触器本身的电磁机构来实现的，当电源电压由于某种原因而欠压或失压时，接触器的衔铁自行释放，电动机停止工作。当电源电压恢复正常时，接触器线圈也不能自动通电，只有操作人员再次按下起动按钮SB2后电动机才会起动，这又叫零压保护。欠压和失压保护特点：a防止电压严重下降时电动机低压运行。b避免电动机同时起动造成电压严重下降。c防止电源电压恢复时，电动机突然起动造成设备和人身事故。2电机星形三角形启动回路，如图7-41所示。图7-41星形三角形启动原理图正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，采用星形一三角形降压起动方法限制起动电流。三相绕组6个线头均引出，起动时，定子绕组先接成星形，待转速上升接近额定转速时，将定子绕组接线由星形接成三角形，电动机进入全电压正常运行状态。功率在4kw以上的三相笼型异步电动机均为三角形接法，均可采用星形三角形起动方法。如图为普通电动机所用的三个接触器换接的星形三角形减压起动自动控制线路。由于采用了三个接触器主触头对电动机进行星形三角形换接，工作可靠，时间继电器KT