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1、注塑機電氣控制系統(tǒng) 第一節(jié)概述 注塑機控制系統(tǒng)是一套以控制器為控制核心， 包括各種電器、電子元件、儀表、加熱器、 傳感器等組成，與液壓系統(tǒng)配合，正確實現(xiàn)注塑機的壓力、溫度、速度、時間等各工藝 過程以及調(diào)模、手動、半自動、全自動等各程序動作的系統(tǒng)設(shè)備。 控制系統(tǒng)在注塑機中 以獨立部分而存在。 第一節(jié)注塑機工作原理 、注塑機工作原理 圖1-19 注塑成型原理圖 1—模具 2—噴嘴 3—料筒 4—螺桿 5 —加熱圈 6—料斗 7 —油馬達(dá) 8—注射油缸 9一儲料室 10—制件 11—頂桿 注塑成型機簡稱 注塑機，具機械部分主 要由注塑部件和合模 部件組成。注塑部件主 要由料筒

2、和螺桿及注 射油缸組成示意如圖 1-19所示。 注塑成型是用塑性 的熱物理性質(zhì)，把物料 從料斗加入料筒內(nèi)，料筒外由加熱圈加熱，使物料熔融。在料筒內(nèi)裝有在外動力 油馬達(dá)作用下驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺桿。物料在螺桿的作用下，沿著螺槽向前輸送并壓實。 物料在外加熱和螺桿剪切的雙重作用下逐漸的塑化、 熔融和均化。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時， 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桿的頭部，與此同 時，螺桿在物料的反作用力作用下向后退， 使螺桿頭部形成儲料空間，完成塑化 過程。然后，螺桿在注射油缸活塞桿推力的作用下，以高速、高壓，將儲料室的 熔融料通過噴嘴注射到模具的型腔中。 型腔中的容料經(jīng)過保壓、冷卻、固化定

3、型 后，模具在合模機構(gòu)的作用下，開啟模具，并通過頂出裝置把定型好的制件從模 具頂出落下。 塑料從固體料經(jīng)料斗加入到料筒中，經(jīng)過塑化熔融階段，直到注射、保壓、冷卻、 啟模、頂出制品落下等過程，全是按著嚴(yán)格地自動化工作程序操作的， 如圖1-20 所示。  退回塑化 塑化退回 固定塑化 圖1冷口機里耦琳圖 注塑機根據(jù)注塑成型工藝要求是一個機電一體化很強的機種，主要由注塑 部件、合模部件、機身、液壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、加料 裝置等組成，如圖1-21所示。 料筒 螺桿頭 I噴嘴 （螺桿 「塑化裝置 注射座 注塑部件 \注射油缸 螺桿驅(qū)動裝置 I注射

4、座油缸 r合模裝置 合模部件\調(diào)模裝置 L制品頂出裝置 機身 L泵、油馬達(dá)、閥 液壓系統(tǒng) < 蓄能器、冷卻器、過濾裝置 I管路、壓力表 冷卻系統(tǒng) ——入料口冷卻、模具冷卻 潤滑系統(tǒng)——潤滑裝置、分配器 「動作程序控制；料筒溫度控制；泵電機控制 電器控制系統(tǒng)1安全保護；故障監(jiān)測、報警；顯示系統(tǒng) 加料裝置 機械手 圖1-21注塑機組成示圖 從控制系統(tǒng)的質(zhì)量將直接影響產(chǎn)品的成型質(zhì)量， 例如對合模速度、低壓模保、 及模具鎖緊力的控制，將影響產(chǎn)品的成型周期、可靠的低壓模保（模具保護） 、 準(zhǔn)確的開模定位等等。另一個需要精確控制，是影響注塑成型工藝條件的注射速 度、保壓壓力、螺

5、桿轉(zhuǎn)速及料筒的溫度等。例如，由于原料的熱性能不同對料筒 的溫度控制提出苛刻要求， 要有合理的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。 （5）電源 把其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置稱為電源，電源分直流與交 流電源。直流電流方向一定，如干電池或整流電源。交流電源流動方向隨時間而 改變。 （6）頻率 交流電每秒鐘的峰點或谷點的數(shù)目稱為頻率，單位為 Hz （赫）， 我國電網(wǎng)頻率（工頻）為50Hz。 （7）電功率 每秒鐘電流做的功叫電功率。電功率與時間乘積就電功。電 工也用馬力作為電功率單位。1馬力= 735W電功的單位用kW/h表示。電的計 量單位常稱做度。電功率用千瓦表示，符號為kW電氣設(shè)備標(biāo)稱功率常采用kW 1kW=

6、 1.36 馬力。 2.注塑機電控系統(tǒng)要求 注塑機工作循環(huán)： 按下自動鍵開關(guān)一次安全門一閉模（可選用中子進）快速。低壓。高壓一座舍進 f射出1, 2,44段⑸6段:一保壓L, 2, 3, 4段（5段）一射后座退i選用）一儲前冷 卻（選用）一儲前射退（選用）一儲科L 2段（3段）一 /一射退一儲后座退（選用）—油壓安全門開\ 冷卻時自動安全門開 / T令后座退（選用）f開模（可選用中子退及吹氣）一慢一快速q二慢一脫模-若為 半自動開關(guān)安金門一 注塑機液壓系統(tǒng)才$制框圖，如圖7-12所示。 流量電 放大極 壓力電 放大極 注塑機電腦 同步控制信號 【單片機

7、或 FLC) 量間 工定流曲1 各設(shè)、、等 機數(shù)力度置 罌參壓溫位 注序— 「 租 流量 “比例閥( 口間板q各動作 圖7-12液壓系統(tǒng)控制框圖 注塑工藝對電控系統(tǒng)要求： (1)抽、插芯動作必須按照一定的順序平穩(wěn)完成； (2)動、定模板閉合時運動要平穩(wěn)，不得有沖擊，因此，其合模動作又分 為：慢一一，快一一慢合模、鎖模； (3)注塑前，合模機構(gòu)必須保持足夠的合模壓力，防止被注入模腔的塑料 從?？p中逃出； (4)注塑后，注射器必須保持注射壓力，避免充滿模具型腔的塑料倒流； (5)預(yù)塑螺桿轉(zhuǎn)動，粒狀塑料被推到螺桿前端，為使注射器中的塑料具有 一定密度，要求螺桿后退時必須有一定

8、的阻力； (6)為實現(xiàn)粒狀塑料的塑化，必須使料筒保持一定的溫度； (7)控制系統(tǒng)必須提供恰當(dāng)?shù)娜藱C交互界面，保證生產(chǎn)人員能夠調(diào)整和判 斷機器的參數(shù)和工作情況； (8)為方便人員的操作和維護，系統(tǒng)必須有一定的診斷功能； (9)為保證安全生產(chǎn)，系統(tǒng)必須設(shè)有安全保護裝置。 2.開、閉環(huán)控制 (1)開環(huán)控制 如系統(tǒng)輸出量不與指定輸入相比較，系統(tǒng)的輸出與輸入量之間不存在反饋通 道，此種稱開環(huán)控制，如圖7-7所示。此控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、元器件少、成本低、 系統(tǒng)容易穩(wěn)定。由于不對被控量進行檢測，當(dāng)系統(tǒng)受干擾時，被控量一旦偏離原 有平衡狀態(tài)，再沒有消除這種偏差的功能限制了系統(tǒng)的應(yīng)用 被控制量

9、 c(t) 給定輸入 ?控制器 ?被控對象 r(t) 圖7-7 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖 圖7-8示出一個開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。圖 7-8(1)示出帶有晶體管的調(diào)速系 統(tǒng)；圖7-8 (2)示帶有晶閘管的直流調(diào)速系統(tǒng)。圖中 以指定輸入，經(jīng)觸發(fā)器和 品閘管整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?Ud,提供給直流電動機，產(chǎn)生一個Ug所要求白^轉(zhuǎn)速n0 但是，當(dāng)電動機的負(fù)載、交流電網(wǎng)的電壓以及電動機的勵磁有變化時， 電機轉(zhuǎn)速 就會變化，不再維持Ug及其轉(zhuǎn)速n。 如果系統(tǒng)指定輸入與被控量之間關(guān)系固定， 內(nèi)部參數(shù)及外部干擾動較小，則 開環(huán)控制也能取得滿意效果。 (1) (2) 圖7-8 開

10、環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)框圖 (2)閉環(huán)控制 把系統(tǒng)被控制量反饋到輸入端，并與指定輸入相比較，此為閉環(huán)控制，由于 存在被控制量經(jīng)反饋環(huán)節(jié)至比較點的反饋通道，又稱反饋控制，如上一節(jié)圖 7-4 和圖7-6所示的系統(tǒng)均屬閉環(huán)控制系統(tǒng)。特點是：連續(xù)地對被控量檢測，把測得 值與指定作減法運算，求得的偏差信號經(jīng)控制器的變換運算和放大器的放大， 驅(qū) 動執(zhí)行組件，使被控量按照指定輸入的要求去變化。 如果受內(nèi)部和外部干擾信號 時，通過閉環(huán)控制，能自動地消除或削弱干擾信號對被控制的影響， 有抗擾動功 能，在控制工程中廣泛地應(yīng)用 (1) （2） 圖7-9 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)框圖 （一）溫度

11、異常 1）、溫度實際值顯示為0 A、檢查主機板是否正常工作，不工作換主機板。 B、檢查主機板與面板通訊（綠燈閃）是否正常，不正常換主機板。 C、檢查各電源與機殼之間有無漏電。 D、感溫線正負(fù)兩兩短路，看溫度是否顯示，檢查感溫線。 2）、溫度實際值顯示777 A、檢查T1010變壓器和三芯接插件，如不正常更換T1010或使三芯插頭接觸 良好。 B、更換D/A板。 3）、溫度實際值顯示888 A、熱電偶開路或正負(fù)接反。 B、D/A板壞。 4）溫度實際值顯示999 A、溫度超過電腦能顯示最高溫度（450度） B、熱電偶與強電相碰。 C、更換D/A板 5）溫度實際值偏

12、差（偏高、偏低） A、熱電偶故障 B、料也螺桿引起的。 C、以上情況可通過萬用表測定熱電偶電壓來判斷顯示值是否正確。如果顯示 值正確，則原因由A、B引起。如果顯示值與電壓值不符，則由電腦板引起。 6）溫度顯示值在較大范圍內(nèi)跳動 A、干擾，系統(tǒng)沒有接地 B、某段跳動，熱電偶引起 C、電腦板本身故障，更換 D/A板 7）無法加溫 A、檢查畫面有無加熱信號（*、+）輸出 B、加熱繼電器輸出端有無指示燈亮，無則更換主機板 C、接觸器有無220V電壓，無則檢查外線 D、加熱圈是否正常，外線是否有斷線現(xiàn)象 四、電器加熱回路 電熱回路是注塑機的溫度控制回路，如圖 7-43所示，該

13、回路分為一次及二 次部分，一次部分電固態(tài)繼電器控制加熱圈， 通過固態(tài)繼電器開關(guān)斬波作用進行 目錄寬調(diào)制控制，改變加熱圈的熱輸出功率，實現(xiàn)溫度控制。 DISC為A型低壓 空氣斷路器，對SSR電熱過流保護。 圈 熱 電 總H二工 mH 二.」.■ ZTH二 圖7-43電器加熱回路 （二）馬達(dá)不能啟動，該如何檢查？ 1）檢查主機和面板是否在正常工作，如果不正常則更換主機或面板。 2）按馬達(dá)啟動鍵，屏幕上是否有馬達(dá)開的顯示，如無顯示，檢查按鍵是否 正常，馬達(dá)啟動應(yīng)在手動狀態(tài)下啟動。 3） 馬達(dá)啟動輸出點（Y, △, mot off , mot on ）輸出過程是否正常, 不

14、正常，則檢查參數(shù)設(shè)定。還不正常，則需更換 I/O板或輸出板。 4)外部接線的檢查，檢查保險管是否容斷，三相電源 380V是否正常，接 觸器吸合過程是否正常，熱繼電器是否跳開(用手按藍(lán)色按鈕復(fù)位) 。 二、電機主回路 圖7-40單向全動電控原理圖 1.電動機直接啟動電路 三相籠型異步電動機單向全起動控制 線路如圖7-40所示，常用線路，由刀開關(guān) QS熔斷器FU接觸器KM的主觸頭、熱繼 電器FR的熱組件與電動機M構(gòu)成主電路。 起動按鈕SB2停選按鈕SB1接觸器KM 的線圈及其常開輔觸頭、熱繼電器 FR的常 閉觸頭和控制回路FU2構(gòu)成控制回路。 (1)線路工作原理：起動時，合上

15、QS 手松開， SB2自動復(fù)位時，接觸 引入三相電源。按下 SB2交流接觸器，KM 吸引線圈通電，接觸器主觸頭閉合，接通電 源直接起動運轉(zhuǎn)、同時與SB2并聯(lián)的常開助 觸頭KM閉合，接觸器吸引線圈經(jīng)兩條路通電， 器KM線圈仍可通過，KMK接觸器線圈繼續(xù)通電，保持電動機連續(xù)運行。這種依 靠接觸器自身輔助觸頭使線圈保持通電稱為自鎖，一對輔助觸頭，稱自鎖觸頭。 只要按下停止按鈕SBI,接觸器KM斷電釋放，KM的常開主觸頭將三相電源 切斷，電動機M停止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)松開按鈕后SB1常閉觸頭在復(fù)位彈簧作用下，恢復(fù) 原來常閉狀態(tài)，但接觸器線圈不再能依靠自鎖觸頭通電， 因原來閉合自鎖觸頭已 隨接觸器斷電而斷

16、開。 (2)電路保護環(huán)節(jié) ①熔斷器FU作為電路短路的保護，而達(dá)不到過載保護的目的，因為熔斷器 規(guī)格須根據(jù)電動機起動電流作適當(dāng)選擇，還要考慮熔斷器反時限特性和分散性。 所謂分散性，是指各種規(guī)格的熔斷器的特性曲線差異較大， 即是同一種規(guī)格的熔 斷器其特性曲線也往往很不相同。 ②熱繼電器FR過載保護作用。熱繼電器熱慣性比較大，即使熱組件流過幾 倍額定電流，熱繼電器也不會立即動作。在電動機起動時間不太長的情況下， 熱 繼電器經(jīng)起動電流沖擊而不動作，只有長時間過載 FR才動作，斷開控制電路。 ③欠壓保護與失壓保護是依靠接觸器本身的電磁機構(gòu)來實現(xiàn)的， 當(dāng)電源電壓 由于某種原因而欠壓或失壓時，接觸

17、器的銜鐵自行釋放，電動機停止工作。當(dāng)電 源電壓恢復(fù)正常時，接觸器線圈也不能自動通電，只有操作人員再次按下起動按 鈕SB2后電動機才會起動，這又叫零壓保護。 欠壓和失壓保護特點： a.防止電壓嚴(yán)重下降時電動機低壓運行。 b.避免電動機同時起動造成電壓嚴(yán)重下降。 c.防止電源電壓恢復(fù)時，電動機突然起動造成設(shè)備和人身事故 2.電機星形一一三角形啟動回路，如圖 正常運行時定子繞組接成三角形 的籠型異步電動機，采用星形一三角形 降壓起動方法限制起動電流。三相繞組 6個線頭均引出，起動時，定子繞組先 接成星形，待轉(zhuǎn)速上升接近額定轉(zhuǎn)速 時，將定子繞組接線由星形接成三角 形，電動機進入全電壓正常運

18、行狀態(tài)。 功率在4kw以上的三相籠型異步電動 機均為三角形接法，可可采用星形一一 三角形起動方法。 如圖為普通電動機所用的三個接 觸器換接的星形 7-41所示。 星形一一三角形啟動原理圖 由于采用了三個接觸器主觸 圖 7-41 三角形減壓起動自動控制線路。 頭對電動機進行星形一一三角形換接，工作可靠，時間繼電器 KT僅在起動過程 中通電。當(dāng)星形一一三角形換接后，KT處于斷電狀態(tài)。由于接觸器主觸頭直接 與電源相連，在星形一一三角形換接過 程中不會出現(xiàn)第二次起動現(xiàn)象。 三相籠型異步電動機采用星形一一三角形起動時，定子繞組星形連接狀態(tài) 卜起動電壓為三角形連接直接起動電壓的1/J3 。起動轉(zhuǎn)矩為三角形連接直轉(zhuǎn)矩 的1/3,起動電流也為三角角形起動電流的 1/3,與其它降壓起動相比，星形一 一三角形起動成本低、線路簡單，起動轉(zhuǎn)矩小，適用于空載或輕載狀態(tài)下起動。 同時，這種降壓起動方法只能用于正常運轉(zhuǎn)時定子繞組接成三角形的籠型異步電 動機。