CN103273632A - 一种基于带cpu的功能转接线盒的注塑机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于带CPU的功能转接线盒的注塑机控制系统。本发明包括多个带CPU的功能转接线盒，多个转接线盒安装在远离注塑机中心主控制器的不同地方，与中心主控制器一起构成注塑机控制系统，所述带CPU的功能转接线盒的种类包括：模拟信号采集转接线盒、模拟信号输出转接线盒、温度信号采集转接线盒、加热输出转接线盒、数字信号输入和输出转接线盒。本发明将不同信号分区域集中采集、输出，可大大减少传感器和执行器与主控制器之间的电缆连接数量。同时，由于转接线盒与主控制器之间采用串行总线通信，IO扩展容易。

Description

一种基于带CPU的功能转接线盒的注塑机控制系统

技术领域

本发明属于注塑机控制器技术领域，具体涉及一种带CPU的功能转接线盒与主控制器结合组成注塑机控制系统。

背景技术

传统的注塑机控制器，均采用集中控制、分布接线，机身各处的电气信号通过电缆一一连接到控制器，如图3所示。根据信号分布的物理位置，考虑传感器引线长度限制及安装、修理方便性，大部分信号会通过接线端子盒连到控制器，如图中端子盒所示，部分离控制器较近的信号直接连到控制器上，所使用的电缆数量和信号数量一一对应。图中端子盒连接的电缆束都包含数十条电缆，同时，电缆普遍会绕过整个机身，从机身底部连到控制器，故电缆长度一般也较长；针对大型注塑机的拆分运输与安装情况，电缆与控制柜还需增加分块转接插头连接，由于信号电缆数量大，故需要多个插头连接，成本较高。

传统的注塑机，电子尺模拟信号和温度模拟信号直接通过电缆连接到控制器，由控制器进行采样处理。对于大中型注塑机，模拟信号采集点与控制器的传输的距离较远，模拟信号远距离传输极易受干扰，尤其在当前注塑机大量采用伺服驱动控制，现场环境恶劣、干扰大，因此传统注塑机控制系统中，控制器端采集的电子尺和温度信号误差较大，注塑机的控制精度难保证。

发明内容

本发明针对当前注塑机控制器存在的不足，提出采用带CPU的转接线盒代替传统的普通接线端子盒组成的注塑机控制系统，其主要思想是，将传统控制器中的控制部分和IO部分分离开来，通过主控制器和带CPU的IO功能转接线盒构成注塑机控制系统。各种带CPU的功能转接线盒的输入输出信号映射到主控制器的内存单元，由主控制器完成注塑机逻辑动作的统一编程，实现分散信号采集、集中运算与控制和分散控制输出。带CPU的转接线盒是根据不同的功能与用途划分，可以分为：模拟信号采集转接线盒、模拟信号输出转接线盒、温度信号采集转接线盒、加热输出转接线盒、转接线盒数字信号输入、输出控制转接线盒等，每个转接线盒均带CPU芯片，完成控制信号的智能转接。主控制器和带CPU的转接线盒之间通过串行总线实现通信。控制系统具备网络自适应功能，可自动侦测出IO转接线盒类型及数量，达到自适应IO扩展。

本发明的各种带CPU的转接线盒既可与主控制器连接构成全局分布式网络，也可在带CPU的转接线盒之间构成局部网络，实现整体与局部控制。带CPU的转接线盒既可以根据注塑机功能部件就近安装，也可以在电气柜中集中安装。

模拟信号采集转接线盒、温度信号采集转接线盒是针对注塑机对动作距离和温度的高精度要求而专门设计的，实现高精度AD采样及数字化传输功能，其设计是为了可以安装到接近信号源的位置，缩短模拟信号传输的距离，提高测量的准确性。 

加热输出转接线盒将强电与弱电分离，转接线盒就近安装于加热单元（固态或交流接触器等）。

数字信号输入、输出转接线盒连接数字IO信号，通过与控制器串行通信实现对多路IO信号的集中采集和输出。多个数字信号输出转接线盒可以根据电气功能的物理位置分布式就近放置。

本发明带CPU的功能转接线盒的注塑机控制系统，将不同信号分区域集中采集、输出，可大大减少传感器和执行器与主控制器之间的电缆连接数量。同时，由于转接线盒与主控制器之间采用串行总线通信，IO扩展容易。转接线盒安装在信号前端，其安装位置可以根据电气元件的物理分布情况灵活调整，转接线盒的数量也可根据信号的数量改变。

附图说明

图1为本发明的注塑机电气信号分布及连接示意图；

图2为本发明的注塑机控制系统结构示意图；

图3为传统注塑机电气信号分布及连接示意图；

图4为模拟信号采集转接线盒示意图；

图5为模拟信号输出转接线盒示意图；

图6为温度信号采集转接线盒示意图；

图7为加热输出转接线盒示意图；

图8为数字信号采集和输出转接线盒示意图；

图9为主控制器示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

本发明所述的带CPU转接线盒的注塑机控制系统，组成原理如图2所示，注塑机控制系统由主控制器6和带CPU的功能转接线盒组成，其中转接线盒根据不同的功能用途及不同的参数要求分别设计，有模拟信号采集转接线盒1、模拟信号输出转接线盒2、温度信号采集转接线盒3、加热输出转接线盒4、数字信号采集和输出转接线盒5，主控制器6和转接线盒通过CAN总线（可以是RS485、工业以太网等）进行连接，每一种类型转接线盒可以根据需要挂接在总线上，由主控制器对转接线盒进行地址分配。主控制器和转接线盒在注塑机上的安装示意图如图1所示，对于该发明，转接线盒和CPU之间只需通过2根信号线即可完成所有的数据传输，可大大减少电缆的数量，简化机器安装。

图2中模拟信号采集转接线盒用于采集注塑机中诸如电子尺的模拟电压或电流信号，进行至少16位的AD转换后，通过CAN总线输出到主控制器。该采集转接线盒包括：信号滤波、AD采样、数模转换、CAN通讯、电源隔离等内容。模拟采集转接线盒示意图如图4所示。

图2中模拟信号输出转接线盒通过CAN接收主控制器计算出的速度和压力数据，DA转换为对应的模拟量输出，用以控制变频器对注塑过程中所需的压力和速度。该采集转接线盒包括：数模转换、模拟输出、CAN通讯、电源隔离等内容。模拟信号输出转接线盒示意图如图5所示。

图2中温度信号采集转接线盒用于采集注塑机注射部件的温度、液压系统温度等。该采集盒包括：热电偶信号滤波、放大、温度补偿、AD转换、CAN通讯等内容。转换后的温度值通过CAN总线送到主控制器或加热输出转接线盒。温度采集转接线盒示意图如图6所示。

图2中加热输出转接线盒可以根据主控制器传输过来的温度信息或者控制输出信息进行加热输出控制，或者直接接收温度采集转接板的温度信息执行输出控制。转接线盒输出控制信息为PWM波，通过外置固态继电器或交流接触器控制加热丝进行加热。该采集盒包括：CAN通讯、PWM输出控制。加热输出转接线盒示意图如图7所示。

图2中数字信号采集和输出转接线盒用于采集注塑机设备的数字传感器输入信息，包括限位信号、开关状态等，输入信号通过光耦隔离。输出信号用于控制的数字输出执行部件，包括电池阀控制、指示灯控制等，输出信号通过光耦隔离。该采集盒包括：数字信号滤波、CAN通讯、数字输出控制、电源隔离。数字信号采集和输出转接线盒示意图如图8所示。

图2中主控制器用于接收CAN总线的输入数据，经过逻辑计算后将计算结果信息通过CAN总线输出给各转接线盒，控制注塑机各动作过程。该控制器包括：CAN通讯2路（一路用于连接模拟信号转接线盒，一路用于连接数字信号转接线盒）、HMI接口、远程网络通讯口。主控制器示意图如图9所示。

本发明涉及的带CPU转接线盒的注塑机控制系统，转接线盒根据机器功能就进安装于传感器和输出执行器附近，转接线盒的数量可根据信号的数量配置。该方式使得机身电气信号线分块集中处理，减少了到控制器的电缆数量，对于大型注塑机需要拆分安装的情况，也可减少各组件和控制柜的信号转接口数量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变化，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明专利保护范围。

Claims (5)

1.一种基于带CPU的功能转接线盒的注塑机控制系统，包括多个带CPU的功能转接线盒，多个转接线盒安装在远离注塑机中心主控制器的不同地方，与中心主控制器一起构成注塑机控制系统，其特征在于：所述带CPU的功能转接线盒的种类包括：模拟信号采集转接线盒、模拟信号输出转接线盒、温度信号采集转接线盒、加热输出转接线盒、数字信号输入和输出转接线盒。

2. 根据权利要求1所述的注塑机控制系统，其特征在于：带CPU的功能转接线盒的输入、输出信号映射到主控制器的统一的内存空间，由主控制器实现注塑机控制系统的统一编程。

3.根据权利要求1所述的注塑机控制系统，其特征在于：带CPU的功能转接线盒根据注塑机功能部件分布特点与传感器及动作执行器就近安装，并可多个组合安装，近距离采集传感器数据和输出执行器动作指令；转接线盒通过串行总线与中心主控制器连接，传输数字转换后的传感器数据和执行器动作指令。

4.根据权利要求1所述的注塑机控制系统，其特征在于：带CPU的转接线盒既可与主控制器连接构成全局分布式网络，也可在IO转接线盒之间构成局部网络，实现整体与局部控制。

5.根据权利要求3所述的注塑机控制器，其特征还在于：主控器与带CPU转接线盒的网络是自适应网络，主控器自动侦测出带CPU转接线盒类型及数量，达到自适应IO扩展。

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