專利名稱：一種注塑機多段料筒溫度控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及注塑機的控制方法及系統(tǒng)，更詳細的說，本發(fā)明涉及注塑機中多段料筒溫度控制要求控制精度高、同步性好的控制方法及系統(tǒng)。
背景技術：
塑料已經成為人類社會使用最主要的四大材料之一。注塑機是將高分子原材料經過注塑機的料筒加熱到生產需要的溫度，變成熔融態(tài)，然后將加熱到熔融態(tài)的高分子流體， 通過螺桿注射到模具中冷卻成型的加工機械。塑料注射成型是塑料制品最具優(yōu)勢也是最主要的加工方式，占整個高分子加工總重量的1/3左右，因此在國民經濟各領域中占有重要地位。注塑產品的質量受高分子材料、模具、注塑機械和注塑工藝四個方面的影響。在注塑的高分子材料、模具和注塑工藝一定的情況下，注塑產品的質量直接由注塑機械的工藝參數(shù)控制精度決定。注塑的工藝參數(shù)包含各個注塑動作的速度、壓力、注射時間、注射位置、 冷卻時間、料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。而注塑成型最重要的工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、注射速度、壓力以及注射量等。其中注塑機的料筒溫度控制是注塑加工工藝中的關鍵控制工藝參數(shù)之一，熔體溫度直接影響到熔體的流動性和比容等特性，進而影響加工產品的質量。而且若料筒溫度太低，塑料在螺桿間產生不必要的剪切力，并因此產生冷固化，對機器造成損壞。溫度過高時塑料分子間發(fā)生交聯(lián)，會使組織疏松，產生發(fā)泡現(xiàn)象， 尤其在精密注塑中更是不允許的。因此注塑機熔體的溫度需要進行精確控制。而熔體的溫度的控制通過對注塑料筒溫度的控制而間接的進行控制。在塑料的注塑過程中，熔體溫度決定于料筒的溫度和料筒內螺桿與塑料之間的剪切熱。一般認為，在中小型機中熔體溫度決定于加熱的溫度，塑料溫度的控制表現(xiàn)為對料筒的溫度控制。注塑機料筒的溫度控制一般是采用分段進行控制的，將整個注塑機的料筒，從注射口到加料口，連續(xù)的劃分為幾段，并分別進行控制，控制方法以PID控制方法為主。各段溫度根據(jù)需要進行設置，一般各段溫度設置并不相同。研究表明注塑機多段料筒溫度對象是一個強耦合、大滯后和非線性對象。首先，注塑機的段料筒實際上是一個連續(xù)的整體，由于溫度的傳導性各段料筒溫度之間是相互耦合的，相鄰段之間的溫度控制相互影響。其次，注塑機料筒溫度控制具有溫度對象的滯后特點，根據(jù)機型不同其滯后時間從幾秒到幾分鐘。第三，注塑機料筒的溫度控制對象具有不確定性。首先其模型無法或者很難精確辨識，另外收各種環(huán)境因素因素影響，所以其精確控制非常困難。另一方面目前的控制方法基本上只考慮溫度控制的穩(wěn)態(tài)精度，對于控制過程的動態(tài)響應很少考慮。由于各段溫度設置的不同、以及各段料筒溫度的滯后時間和響應速度不同，所以各段料筒達到設定溫度的時間是不同的，前期達到設定溫度的料筒段必須等待還未達到設定值的段，由于溫度的傳導性，必然會影響到未達到段加熱控制，而且各段達到設定值的時間不同，各段的實際加熱時間不同，加熱過程必然影響料筒中熔體的特性，這樣整個高分子熔體特性的一致性收到影響，進而會響應到加工產品的內在性能，如韌性、內應力分布及強度等。因此考慮各段料筒溫度控制響應的同步性對注塑產品質量的提高有中還要作用。目前常規(guī)的注塑機料筒溫度控制算法都沒有考慮到同步控制的要求。另外各段料筒溫度的散熱條件不一樣，達到設定溫度以后，由于不斷連續(xù)生產，原料的不斷加入以及散熱不一致，造成的溫度誤差也不一樣，所以也存在一個同步控制的問題。中國發(fā)明專利申請CN101491935揭示了一種注塑機料筒溫度同步控制系統(tǒng)及方法，其基本原理是首先通過同步算法模塊獲得同步性的混合誤差，然后通過對應PID模塊計算控制輸出，但是該技術存在的缺陷是，其混合誤差的計算直觀意義不明確，而且算法計算混合誤差需要額外確定兩個參數(shù)，該參數(shù)的設置需要通過現(xiàn)場試驗設置，過程較為復雜， 限制了發(fā)明的有效實施。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提出一種注塑機中多段料筒溫度的同步控制方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明解決技術問題采用的技術方案如下提供一種注塑機多段料筒溫度控制方法，包括以下步驟(1)溫度傳感器實時采集各段料筒當前實際溫度值，傳送至對應的PID控制模塊；(2)各PID控制模塊內置計算程序，首先根據(jù)公式(a)得到各段料筒的溫度控制誤差值Ei;
權利要求
1.一種注塑機多段料筒溫度控制方法，包括以下步驟(1)溫度傳感器實時采集各段料筒當前實際溫度值，傳送至對應的PID控制模塊；(2)各PID控制模塊內置計算程序，首先根據(jù)公式(a)得到各段料筒的溫度控制誤差值Ei;Ei = Si-Ti(a)其中i為第i段料筒的標號，Ei為第i段料筒當前溫度控制誤差值，Si為第i段料筒的設定溫度，Ti為第i段料筒當前實際采樣溫度；(3)各PID控制模塊根據(jù)公式(b)計算對應段料筒電加熱器原始的控制輸出值Ui
2.一種用于實現(xiàn)權利要求1所述注塑機多段料筒溫度控制方法的系統(tǒng)，包括位于料筒各段位置處的若干電加熱器和相對應的若干溫度傳感器，其特征在于，該系統(tǒng)還包括多段料筒溫度控制模塊；多段料筒溫度控制模塊中包括溫度同步算法模塊和與料筒段數(shù)相同的對應于每段料筒的PID控制模塊；溫度設定模塊、前述各溫度傳感器通過信號線分別連接至對應的PID控制模塊；各PID控制模塊通過信號線經溫度同步算法模塊連接至前述各電加熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及注塑機的控制技術，旨在提供一種注塑機多段料筒溫度控制方法及系統(tǒng)。該方法包括溫度傳感器實時采集各段料筒當前實際溫度值，傳送至對應的PID控制模塊；各PID控制模塊得到各段料筒的溫度控制誤差值，并計算對應段料筒電加熱器原始的控制輸出值；溫度同步算法模塊得到各段料筒電加熱器實際的控制輸出值，并傳送至對應料筒段的電加熱器進行控制。本發(fā)明能夠實現(xiàn)多段料筒溫度的快速同步升溫控制，在注塑機正常運行過程中，注塑機料筒溫度誤差超過設定誤差范圍時，也可以期待能夠同步控制算法，實現(xiàn)注塑生產過程中的動態(tài)同步控制。采用該控制系統(tǒng)及方法不改變原來控制系統(tǒng)的硬件成本，大大提高了料筒溫度控制的同步性。
文檔編號B29C45/78GK102398356SQ20111040100
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者彭勇剛, 韋巍 申請人:浙江大學