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全电动注射机工艺控制系统设计与开发 崔树标，于盛謇，周华民，李德群 华中科技大学材料科学与I程学院材料成形与模具技术国家重点实验室．武汉，中国 摘要 全电动注射机控制精度的有效提高与智能化是实现精密注射成型的核心问题。本文提 出将智能工艺优化与全电动伺服控制技术结合应用于注射机的成型过程控制，设计智能全 电动注射机控制系统，对硬件及软件系统分模块进行系统构架，利用基于规则与实例的初 始工艺参数生成与模糊推理优化技术实现智能优化，基于华中数控HNC一8开放式数控平台 开发了全电动注射机控制系统。通过注塑生产的验证，试验结果表明。该系统各部分运动 准确、响应快速，智能系统可缩短产品生产周期，提高产品质量，减少工艺调试的劳动强 度。 1引言 生产，通过大量的工程试验，结果表明，开发 的智能全电动注射机控制系统能够精确、智 塑料注射机是塑料制品重要的成型加工 能、节能、高效的完成生产任务，具有较好的 设备，1983年，日精公司推出世界上第一台 实用性和工程应用价值。 全电动注射机[1】，打破了液压注射机一统天 下的局面，在注塑成型领域引发了一场对注射 2控制系统设计 机进行精确控制、节能减排、高速高效执行的 2．1控制系统硬件架构 革命【2]。全电动注射机由于采用伺服控制技 术和滚珠丝杠副作为机械传动装置取代传统 全电动注射机控制系统主要包括主控制 的液压装置【31，使得注射机具有高效、节能、 器、伺服驱动控制器、PLC控制器、输入／输 精密的特点，特别适合于表观质量和尺寸精度 出模块、温度控制模块和A／D转换功能细分 要求高的精密注塑领域。 盒，如图1所示，图中箭头表示数据流向。主 本文的研究目标就是为了适应快速、复 控制器负责与其它控制模块的信息交流与协 杂、高效的现场生产环境，面向工程实际，在 调，主要包括注塑工艺的时序逻辑控制、工艺 操作人员信息条件不完备的情况下，摆脱搜集 参数的传输、实时接收与监测生产状态。伺服 案例与样本思路的不足，克服依靠工艺人员调 驱动控制器控制四个伺服电机，实现开合模、 整工艺参数的经验性和不确定性的缺点，建立 顶针动作、注射、储料等动作。PLC控制器负 适应操作环境与操作人员水平的快速工艺智 责开关量的接收及输出，对动作切换进行逻辑 能模型，并将智能注塑工艺调整与全电动注射 条件判断，对调模电机、射座移动电机进行运 机控制系统结合，提出基于质量反馈修正的智 动控制。温度控制模块主要负责料筒加热控制 能全电动注射机控制系统的方案，用户利用内 策略的实施与实现。输入／输出模块主要负责 嵌有该工艺智能模型的注射机控制系统，尽量 接收和发出注射机状态开关量，负责主控制器 减少对操作者经验的依赖，只需进行少量的质 与变频器、温度控制模块之间的通讯，从而实 量反馈交互即可快速获得成型方案，由注射机 现对调模电机、射座移动电机及料筒加热器的 自动进行调整与修正，从而得到合格制品。建 控制。主控制器与其他控制模块的数据通讯采 立全电动注射机控制系统模型，借鉴和参考注 用NCUCBUS现场总线通讯协议。 塑工艺人员实际调试注塑工艺参数的思维过 2．2控制系统软件架构 程，利用模糊推理技术，完