一、前言

        新一代的立式注塑机已成功地采用了微机控制系统,使立式注塑机的性能与产品质量大为提高,立式注塑机微机控制系统在国外已商品化。为了提高我国立式注塑机的控制水平、改造旧设备,我们开发了立式注塑机的微机控制系统。该系统可实现立式注塑机动作的程序控制,温度控制(包括熔料温度,料筒温度和模具温度),注射速度与时间控制等。系统具有很强的抗干扰能力,可以在生产车间稳定可靠地工作,我们己用该系统改造了XS一zy一20和52一30两台立式注塑机。该系统功能较强,使用简单方便,程序控制可靠,温度控制精度高(静态时误差≤±1%)。可用于对温度敏感的原料和型状复杂的制品的加工,并能提高产品的质量和成品率,减少能耗,经济效益显著。

        二、控制系统的硬件结构

        控制系统的硬件主要是由微处理机、AD/DA转换接口,数字式可控硅触发角控制扶目、程序控制器接目,数显接口等组成。各接口都通过总线与微处理机相联。

        1.微处理机:微处理机为整个控制系统的核心,通过对信号的采集和处理实现对立式注塑机的控制。木系统采用DJS一041.微处理机,该机的CPU为Z80,时钟周期为;.5MHz,数据总线为8位,最大可寻址范围为65K字节。

        2.AD/DA转换接口:本系统选用的是MS1209BAD/DA转换接口,该接口的特点是速度快、精度高,并具有电清零和软件放大的功能。它通过S一10标准总线与微处理机相联。

        3.数字式可控硅触发角控制接口:该接口的功能是产生几组脉冲信号对接在交流电各相上的可控硅进行触发,控制可控硅的输出电压,并以此对温度进行控制。接口由三片串联的Z一80CTC组成,各相上可硅控的触发角均由软件控制。

        4.程序控制器接口:这个接口的功能是对立式注塑机的继电器控制信号和其它开关信号进行输入和输出。它是微处理机通向立式注塑机操作指令的接口。

        5.数显接口:该接口的功能是显示操作者预先置入的注射时间、保压时间和冷却时间,使操作者易于监视。接口还可以实时显示每一加热段的温度,使每段料筒的温度变化随时处在操作者的监视之下。

        三、控制系统的软件结构控制系统的软件分为背景程序(后台程序)和中断服务程序(前台程序)。软件设计采用了模块化结构。即把各种操作方式编编制成独立的软件模块,通过背景程序将各个模块联成整体。背景程序的功能是处理中断,调度和监督各种任务的实施情况。

        1.背景程序:背景程序是控制系统的主程序。它的功能是根据控制面板上的开关及按钮指令进行调度和监督,并且对微处理机的键盘进行管理,实现参数的输入,显示和修改。它主要由五个程序模块所组成:即键盘服务程序模块、点动操作模块、手动坪作摸块、半自动操作模块和全自动操作模块。

        2.中断服务子程序:控制软件中的温度,实时控制和显示,立式注塑机的注射时间,冷却时间和保压时间控制都是通过中断方式实现的。

        四、温度控制系统的硬件及软件

        立式注塑机在加工时,.需对其各段料筒进行加热并要求控制其温度。料筒的温度控制得越精确,则制件的质量就越高。本系统利用微机进行实时温度控制,并选用PID控制算法。

        1.数字式可控硅触发角控制接口设计:本系统采用数字式可控硅触发接口,该接口结构简单,采用的元件少,触发脉冲的移相精度足够高,可靠性也好。整个接口由过零信号发生电路,三片串联的Z一80CTC及单稳和功放电路组成,触发脉冲的移相和频率由软件控制。

        CTcl的零通道为外部启动定时器工作方式,当过零信号启动它工作时,它就开始定时,定时到后,通道发出回零信号,该信号又送给CTC3的零通道进行计数,计数到后,该通道也发出回零信号,这个信号经单稳电路、隔离和放大以后就可以去触发A相上的可控硅。移相范围由这两个CTC通道的时间常数决定,也就是说,只要改变这两个通道的时间常数,就可以控制A相的移相角。采用两个CTC串联既可以使移相角的分辩率提高,又可以满足移相范围的要求。

        2.温控软件设计温度控制采用PID调节方案,PID参数KP、Ki、Kd采用扩充响应曲线法和计算机仿真相结合的方法进行整定。首先测出各段加热区在自由加热状态下的响应曲线,确定其时间常数,然后由扩充响应曲线法预选出一组KP、Ki、Kd参数,最后由计算机进行仿真运算,由最佳响应线上选出合理IPD的参数。

        五、程序控制器的硬件及软件

        1.程序控制器接口设计:该接口是微处理机输入、输出各开关信号的接口,它作为微处理机的外部设备通过总线与微处理机相联。接口由数据锁存器、数据缓冲器、光电隔离器组、译码和功放电路组成。

        在设计接口时,为了提高接口的抗干扰能力,在每一开关信号的输入和输出端均采用了光电隔离措施,这样就使得微处理机与外线路隔开,减少了外线路对微处理机的干扰。光电离隔离器同时也可以起电平转换的作用,由它把开关信号(o~24V)转换成TTL信号(0~SV)。接口在输出级装有功率放大电路,这是由于数据锁存器的驱动能力较弱,不足以驱动后面的灵敏继电器、电喇叭等执行元件。接口的译码线路利用微处理机上空余的译码信号P7S,通过细分电路译出gCH、gDH、gEH、gFH四个口地址为接口所用。

        2。程控软件设计:在软件设计中,为了使软体精练,可靠和便于调试,在软件结构上采用了模块化结构,即把每一个按钮命令、每一种加工方式都编制成独立的软件模块。这些模块通过高一级的软件进行管理和调度。所有的软件模块可以分为三个级别,最低一级的模块是每个按钮的功能模块,第二级模块为工作方式模块,最高一级的模块为背景程序。