注塑机电气控制系统Word文档下载推荐.docx
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⑶
比较机构一
—求浮于的指定与实际位置之差。
⑷
放大机构一
—当测得信号与给定信号比较的误差信号不足以使执
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，不国具体结构。
按照信号传递方向，用有向线段依次连接，如图7・4所示。
区
放大器
4
电动机
」
阀门M
水池
►
■
图7-4自动控制框图
为了改善控制系统的动、静态性能，在系统中加上审联和并联校正装置，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。
图7-5自动控制框图
图7-6自动控制框图
图中
r（t）一一系统指定输入（入量）；
c（t）一一系统被控制量（输出量）；
b（t）一一系统主反馈量与被控量成正比或呈某种函数关系的信号，其物理量纲必需与指定输入相同。
如此才能在比较点处进行加、减运算。
e（t）一一系统的偏差，等于指定输入与主反馈量之差，B|J：
e（t）=r（t）—b（t）。
指定环节一一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。
被控对象一一受控制器输出量的控制，输出是系统的被控量。
反馈环节一一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较较，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、本钱低、系统容易稳固。
山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。
被控制量
►
c（t）
给立输入
►控制器►被控对象
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6指定输入，经触发器和晶闸管整流转变成直流电压G，提供给直流电动机，产生一个匕所要求的转速no可是，当电动机的负载、交流电网的电压和电动机的励磁有转变时，电机转速就会转变，再也不维持G及其转速n。
若是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。
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，并与指定输入相较较，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，乂称反馈控制，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：
持续地对被控量检测，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，使被控量依照指定输入的要求去转变。
若是受内部和外部干扰信号时，通过闭环控制，能自动地消除或减弱干扰信号对被控制的影响，有抗扰动功能，在控制工程中普遍地应用。
（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Ik减小，偏差电压Au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「增大，从而补偿了山于负载增大而造成的电动机转速下降，使电动机转速大体维持不变，其调节进程，如图7-10所示。
TltJ
fnI〜u%\—Au=（Us-ufn）t—uzt〜Udt-*nt
u〜If
it
图7-10闭环直流调节进程原理图
3.自动控制系统的分类
自动控制系统按分析和设计方式，分线性与非线性，时变与非时变系统；
按系统指定输入信号转变规律，分恒值与随动控制系统；
依照系统内部传输信号的性质，分持续与离散控制系统；
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刻而转变，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，输出响应和稳固性与初始状态紧密关系。
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，在必然的条件下，能够对某些非线性特性作线性化处置。
如此，非线性系统就近似为线性系统，能够用分析线性系统的理论和方式对它进行研究。
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。
例如为实现最短时刻控制，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。
山于这种系统能自动地消除或减弱各类扰动对被控量的影响，乂称自镇定系统。
随动系统的指定输入是一个转变量，一般是随机的。
要求系统被控量能快速、准确地跟从指定输入信号而转变。
持续与离散控制系统
控制系统中各信号若是时刻t的持续函数，为持续控制系统，如前述的液面控制系统。
在控制系统中各部信号中只要有一个是时刻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，运算机控制系统就是离散控制系统，如图
7-11所示。
图7-11运算机控制系统框图
检测元件
二、注塑机控制系统要求检测元件0
1.电路基础知识r
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、分派、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Is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、方向随时刻转变；
直流电流大小、方向不随时刻转变。
（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Q（欧姆）。
（4）单位换算电压、电流服从欧姆定律。
I=U/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。
直流电流方向必然，如干电池或整流电源。
交流电源流动方向随时刻而改变。
（6）频率交流电每秒钟的峰点或谷点的数量称为频率，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。
电功率与时刻乘积就电功。
电工也用马力作为电功率单位。
1马力=735肌电功的单位用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。
lkW=马力。
2.注塑机电控系统要求
注塑机工作循环：
按下自动键开关1次安全门—闭模（可选用中子进）快速-》低压->
高压十座台进
—射出1,2,3」4段（5,6段）-保压1,2,3,4段（5段）—射后座退（选用）十储前冷
却（选用）一储前射退（选用）一储料1,2段（3段）-
宀射退一储后座退（选用）一油压安全门幵\
\一冷却时自动安全门开/
T令后座退（选用L幵模（可选用中子退及吹气一慢亠快速二慢-脱模f若为半自动开关安全门f
注塑机液压系统控制框图，如图7-12所示。
图7-12液圧系统控制框图
注塑工艺对电控系统要求：
（1）抽、插芯动作必需依照必然的顺序平稳完成；
（2）动、定模板闭合时运动要平稳，不得有冲击，因此，其合模动作乂分为：
慢一一快一一慢合模、锁模；
（3）注塑前，合模机构必需维持足够的合模压力，避免被注入模腔的塑料从模缝中逃出；
（4）注塑后，注射器必需维持注射压力，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必然密度，要求螺杆后退时必需有必然的阻力；
（6）为实现粒状塑料的塑化，必需使料筒维持必然的温度；
（7）控制系统必需提供适当的人机交互界面，保证生产人员能够调整和判断机械的参数和工作情形；
（8）为方便人员的操作和保护，系统必需有必然的诊断功能；
（9）为保证安全生产，系统必需设有安全保护装置。
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，控制各类程序动作，实现对时刻、位置、压力、速度和转速等控制与调节，山各类继电器组件、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准而稳固的控制与调节。
电气部份有控制电箱包括主电机（马达）、电加热、工作进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。
电气部份作用是：
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，给进程控制工作电源。
2.电控系统硕件组成
（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
第二节注塑机常常利用电器
一、检测系统电器
1.行程开关
行程开关邙从位开关）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：
行程开关山操作机构、触头系统和外壳等组成，如图7-13所示。
图7-13旋转式行程开关示图
（1）一单轮
（2）一双轮
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,也可用于高频讣数、液面控制、检测零件尺寸、加工程序的自动衔接等，具有稳固、靠得住、寿命长、定位重复、精度高、适应较恶劣的工作条件，在工业生产方面到普遍应用。
符号PRS
图形令PRS
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常利用。
高频震荡型接近开关的电路山震荡器、晶体管放大器和输出器三部份组成。
大体工作原应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，
Ill三极管必、振荡线圈L及电容G、G和G组成。
振荡器的输出加到三极管W的基极上，经叽放大及二极管V；
、Vs整流，成为直流信号加至％的基极，使呂
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£
截止，也导通，V；
截止开关无输出。
当金属物幕近开关感辨头时，山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，V；
、也整流电路无输出电压，则也截止，使匕导通，也截止，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
POS
T^P=>
—
原理：
电阻型线位移传感器采
接头输出电缆输出
用可变电阻分压原理，将线位移转
换成传感器的电阻转变，并变成电
°
2贡色
压信号传送。
-VV
W7VW01（-）俅色
注塑机，利用模板、螺杆移动
连接端
的线位移检测对其运动速度和转
速进行控制。
4.光电开关
同接近开关
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，山同步回路选通被检测物体的有无，按照检测方式，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，长处：
（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〜+160CTC都可持续测量，特殊热电偶最低可测到-269°
C（金铁银辂），最高可达+2800°
C（餌-铢）；
（3）构造简单，利用方便。
热电偶一般是曲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，用起来超级方便。
图!
6-15热电偶工作原理图
BTT/C
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，组成一个闭合回路，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，二者之间产生电动势，在回路中形成电流。
热电偶的一端将A、B两种导体焊在一路,
工作端置于温度为t的被测介质中，另一自由端在t。
的恒定温度下。
当工作端的介质温度发生转变时，热电势随之发生转变，将热电势输入显示仪表指示、记录，或送入微机进行处置，取得温度值。
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份及两头的温度有关，因此，用不同的导体或半导体材料可做成各类用途的热电偶，知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，热电偶和热电阻全数按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运算机中。
表7T
序号
分度号
热电偶名称
热电偶丝直径（mm）
等级偏差
I
ii
III
温度范闌•c
允许偏差
温度范闌•C
1
S
钳佬iota
1°
C
1.5C
（t-uoo）x]r
600^1600
土
W600
±
3”C
>
600
2
B
钳佬30-
3C
钳佬6
硅
W400
1.6-C
3CC
-200、0
土%t
400
%t
J
铁-康铜
-10^750
1・5°
C或（±
%t）
-・10、750
土2・5°
5
R
钳佬13-
1・59
（t-1100）
x]r
6
E
现珞■康铜
-・10、800
土1・5°
■40为00
2.5°
C或
（±
-200^40
土2・5"
C.哑
7
T
铜■康铜
-40、350
0・5C或
-10"
350
1・o°
c或（土〉
rc或
<
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
SOL
」管上通过电流会产生定向磁场，用于驱动各类功
在螺线能的电磁阀。
2.加热线圈符号：
EHTR图形：
3.电动机符号：
MMTR图形：
（1）交流异步电器直接启动特点
1电动机自身允许全压起动。
2生产机械能经受全压起动时的冲击转矩。
3起动时电动机端电压波动符合要求。
4电网容量足够大。
长处是：
方式简单、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
1三相电阻减压起动。
2电抗器减压起动。
3自耦变压器减压起动。
4星三角减压起动。
5软启动器启动
6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经受的电压降低到电源电压的1/V3,起动的线电流为△联结直接起动时线电流的1/3o能够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：
1机械磨擦（包括定子、转子扫膛）。
2单相运行，可断电再合闸，如不能起动，则可能有一相断电。
3转动轴承缺油或损坏。
4电动机接线错误。
5绕线转子异步电动机转子线圈断路。
6轴伸弯曲。
7转子或传动带轮不平衡。
8联轴器松动。
9安装基础不平或有缺点
（5）电动机过热原因：
1过载：
使定子电流过大。
2单相运行：
电源断相或开关触点接触不良。
3电源电压太低或接法错误（如△误接成Y）。
4定子绕组接地或相间、匝间短路。
5绕线转子线圈接线头松脱或笼型转子断条。
6转子扫膛。
7通风不顺畅。
4.接触器
KM
图7-16接触器结构示图
1一来弧罩2—触头压力弹簧片3—主触头4一反作用弹簧
5—线圈6—静铁心8—弹簧9一动铁心10—辅助常开触头
11一辅助常闭触头
接触器是电气控制设备中的主要电器，如图7-16所示，能够完成各类自动的接通和断开，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。
交流接触器山电磁系统、触头系统、灭弧室等部份组成。
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份，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。
电磁机构山吸引线圈、铁心、衔铁等部份组成。
磁路结构如图7-17所示，有三种型式：
（1）衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，如图7-17
（1）所示。
较普遍应用于直流电器中。
（2）衔铁沿轴转动的拍合铁心，如图7-17
（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7-17（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钏而成。
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，铁心不发烧，只有线圈发烧，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，山于铁心存在磁滞和涡流损耗，线圈和铁心都发烧，所以交流电磁铁吸引线圈设有骨架，使铁心与线圈隔
按照交流电磁吸力公式可知,有两个分量：
一个是恒定分量尺,其值
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