用于注射模塑成型机的自适应温度控制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及自适应温度控制技术领域，公开一种用于注射模塑成型机的自适应温度控制电路，解决注射模塑成型机料桶的温度控制影响精密注塑的问题，电路包括隔离输出电路（１）、达林顿驱动（２）、继电器输出（３）、过流保护电路（４）、输出滤波电路（５）、交流接触器输出（６），主控器送来的各路控温信号经数字隔离后再由达林顿管驱动对应继电器，继电器控制端接料桶各段加热线圈，通过控制对应料桶各段加热线圈的交流接触器通断来达到控温目的，过流保护电路和交流输出滤波电路是保护电路。本实用新型专利技术满足高精度注塑要求，稳定性和鲁棒性高，降低因温度影响导致的次品，能够显著提高产品的正品率。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于注射模塑成型机的自适应温度控制电路
本技术涉及自适应温度控制
，特别是一种用于注射模塑成型机的基于专家规则的自适应温度控制电路。
技术介绍
注射模塑成型机料桶温度控制是注射模塑成型机一个重要的技术指标。料桶的温度控制效果直接影响塑制品的质量，尤其是对于精密注塑制品。因此高端注射模塑成型机电脑控制器的特点之一是高精度和高可靠性的温度控制。在目前市场上注射模塑成型机料桶温度控制多数使用的还是传统PID控制或者基于模糊控制的温度控制方法。传统PID控制在行业内应用很广泛，它具有简单实用等优点，但其缺点是需花费大量的时间建立模型，并且需要经验丰富的工程师才能将参数整定合适。当系统受到较强干扰或系统结构发生变化时，容易产生较大振荡，响应曲线变化较大；模糊控制对比PID控制，主要优点在于当模糊控制在被控对象参数发生变化时，响应曲线变化不大，而且即使在被控对象模型结构发生较大变化时，也能实现无超调控制，具有较好的鲁棒性。但其缺点是升温过程不如PID控制快，并且由于不具备积分作用，因此很难完全消除静态误差。这种缺点在系统到达稳态后又受到扰动时表现的特别明显。因此，注射模塑成型机料桶的温度控制问题一直是困扰国内精密注塑的难点问题。为了克服这一难点，基于专家规则的自适应PID温度控制方法被提出。该方法将现场积累的温控经验以及注射模塑成型机操控人员的经验归纳组织成规则库和知识库，并在升温和保温阶段加入了参数自适应算法。因此本方法可以有效抑制大滞后的影响，也对被控对象参数变化有较强的适应能力，具有较强的鲁棒性。本方法在一定程度上提高了料桶静态与工作态时的控制精度，实现简单，可靠性好。-->
技术实现思路
现有技术中存在注射模塑成型机料桶的温度控制影响精密注塑的问题，为了解决现有技术的问题，本技术的目的是提高注塑精度，降低产品次品，提高正品率，为此，本技术提供一种用于注射模塑成型机的自适应温度控制电路。为实现这样的目的，本技术所采用的技术方案是：将注射模塑成型机料桶温度控制区分为两大过程，即升温过程(静态加温到设定值)和保温过程(产品生产运行态)。根据对现场大量试验和实际运行经验的提炼，组织成一个全面的规则库，其中分为升温规则库和保温规则库，同时在两个库中又分别嵌套针对升温特性和保温特性的参数自适应算法。除此之外，因为注射模塑成型机料桶射嘴部分和进料口段(料桶的最后一段)具有特殊性，因此又有专门的自适应规则。对于中小型注射模塑成型机，射嘴部分的温度测量热电偶以环的形式套在射嘴表面，因此容易受外界干扰，除在采样后对数据加强滤波外，在算法上其控制规则与其他段略有不同。进料口段因在实际运行时有循环水进行冷却，因此在算法上针对这一段也做了特殊处理，使其可以自适应常规态和加入冷却水态。本技术以专家规则库和知识库为核心，利用温度偏差值(设定值-测量值)和偏差变化率(Δe(k)，Δe(k-1))为基础，以自适应PID算法为手段对升温阶段和保温阶段进行实时控制。因为注射模塑成型机料桶具有很大的延迟和滞后，属于大滞后系统，加上热电偶本身测量所引入的时间延迟，以中小型注射模塑成型机料桶(150g)为例，延迟可达几十秒。因此，为保证控制精度，不引起系统过大超调和振荡，本算法在料桶的升温阶段(从室温或某一稳定温度值)和到达设定值阶段分别加入了延迟自适应算法，根据滞后时间τ进行前馈控制，从而提高其稳定性，避免因施加过多控制量而引起上冲以及因响应不及时而引起下冲。控制输出电路主要由1隔离输出电路、2达林顿驱动、3继电器输出、4过流保护电路、5输出滤波电路、6交流接触器输出六部分组成。-->主控器送来的各路控温信号经数字隔离后再由达林顿管驱动对应继电器，继电器控制端接料桶各段加热线圈，通过控制对应料桶各段加热线圈的交流接触器通断来达到控温目的，过流保护电路和交流输出滤波电路是保护电路。本技术可用于对温度精度要求较高的大中小多种型号的塑机，可以降低因温度影响而导致的次品率，提高生产效率。用于各种型号的注射模塑成型机(Plastic Injection Molding Machine)的料桶温度控制，并适用于类似对象的温度控制。本技术所用的电路均属一般、常规电路。附图说明图1为料桶测温结构示意图。图2为专家规则库图。图3为塑机料桶(4段-150g)温度控制曲线图。图4为塑机料桶(4段-150g)射嘴段温度控制曲线图。图5为塑机料桶(4段-125g)1段温度控制曲线图。图6为塑机料桶(4段-150g)2段温度控制曲线图。图7为塑机料桶(4段-150g)3段温度控制曲线图。图8为本技术的电路图。具体实施方式为更好地理解本技术的技术方案，以下结合附图及具体的实施例做进一步描述。本技术的被控对象如图1所示。图中以四段容量为150g注射模塑成型机料桶为例进行说明。图1中标注0表示塑机料桶射嘴段，其上嵌套环形热电偶5，因此射嘴温度比较容易受环境温度变化的影响。标注1表示注射模塑成型机料桶第1段，K型热电偶5埋于其中，因此受环境温度变化的影响较小，能够更真实的反映料桶当前段内部溶胶的温度。标注2表示料桶第2段，与第1段一起被称为中间段。中间段是为溶胶的主体，其温度的稳定性和精度直接影响产品质量，-->因此其重要性不言而喻。标注3表示注射模塑成型机料桶的第3段，即进料口段。此段与射嘴段一样，具有特殊性。一般在生产运行期间，在进料口附近有循环冷却水冷却料口温度，而在静态加热和停止生产期间，冷却水会关闭，因此特性上会与其他段有所不同，在算法上对此段要有很强的自适应性才能达到控制精度。图1中料桶尾部三角形7表示进料斗。料桶每一段都有相应功率的电加热圈6，通过交流接触器8提供220V(50Hz)的交流电。料桶内部安装有螺杆，当执行溶胶动作时，螺杆反旋后退，将塑胶颗粒溶化成胶体状，此时由于进料口段因为溶胶而导致温度下降较快，料口段控温的稳定性易受影响。图2详细描述了本技术所建立的规则库。1.规则库根据注射模塑成型机料桶温度状态从整体上分为两大规则库，即升温规则库与保温规则库，具体组织为4个大规则区域。图中S1表示升温状态时第一分规则下限条件；S2表示升温状态时第一分规则上限条件和第二分规则下限条件；S3、S4、S5、S6如此类推；B1表示保温状态时第一分规则上限条件；B2、B3意义如此类推。根据将此算法应用到实际生产设备上运行生产的结果看，控制输出的准确性与温度的控制精度与规则的制定的准确性密切相关。2.形成基于原理的公式和经验公式在理论上，只要能针对一个具体对象构建一个精确的数学模型，就可对其实现精确的控制，但实际上，工业现场环境各种干扰因素众多，针对注射模塑成型机设备，干扰如环境温度、不同时段工业电压、塑胶特性等等都会对注射模塑成型机料桶特性产生显著影响，因此在强干扰环境中要精确描述系统模型很难，为了能够准确描述注射模塑成型机料桶某一状态特征和温度变化趋势，本技术通过理论加专家经验的方式，经适当组合形成多个基于原理的计算公式和经验公式，计算特征参数，这就是公式化的知识库。公式的构成可以分为两类：一类是经验的，即从长期生产实践中总结得到，主要是对控制输出限制，既保证控制量不能过大以防温度过冲，又保证控制量不能过小以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于注射模塑成型机的自适应温度控制电路，其特征在于，控温电路主要由隔离输出电路（１）、达林顿驱动（２）、继电器输出（３）、过流保护电路（４）、输出滤波电路（５）、交流接触器输出（６）六部分组成，主控器送来的各路控温信号经数字隔离后再由达林顿管驱动对应继电器，继电器控制端接料桶各段加热线圈，通过控制对应料桶各段加热线圈的交流接触器通断来达到控温目的，过流保护电路和交流输出滤波电路是保护电路。

【技术特征摘要】
1.一种用于注射模塑成型机的自适应温度控制电路，其特征在于，控温电路主要由隔离输出电路(1)、达林顿驱动(2)、继电器输出(3)、过流保护电路(4)、输出滤波电路(5)、交流接触器输出(6)六部分组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜金华，宋英华，徐爽，徐波，王云宽，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]