CN201520044U

CN201520044U - 全自动高效的注塑机控制器

Info

Publication number: CN201520044U
Application number: CN2009202290713U
Authority: CN
Inventors: 陈静; 袁佑新; 谭思云; 邹维军; 肖义平; 彭友亮; 常雨芳; 陈刚; 朱怀斌
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2019-10-27

Abstract

本实用新型涉及多CPU高集成度全自动高效的注塑机控制器，主要由三个CPU和多个控制模块组成，三个CPU通过I²C总线连在一起协调进行数据通信，第一CPU通过SPI总线与I/O扩展、I/O扫描和人机界面进行数据交换，第二CPU通过485通讯接口与压力控制模块和位置控制模块完成数据交换，第二CPU由数据线与流量控制模块直接交换数据，第三CPU通过SPI总线与温度控制模块、DO控制模块和远程监控模块进行数据交换。本实用新型使用了三个CPU能够协调的运行，对注塑机控制系统进行实时、有效和全面的监控，从而提高了本控制器的可靠性和精确性，硬体集成度高、结构简单、性价比高，利于外部配线和维修方便。

Description

全自动高效的注塑机控制器

技术领域

本实用新型涉及注塑机控制器领域，尤其涉及一种多CPU高集成度全自动高效的注塑机控制器。

背景技术

随着电子技术的发展，微处理器在注塑机控制器中得到了广泛的应用，成为注塑机微机控制器的核心。经过多年的发展，以单CPU为核心，用液晶显示屏作为人机对话界面，可以对注塑机的整个过程进行自动控制，并有良好的显示界面，能对运行参数进行调节，并能显示当前注塑机的工作状态。对各控制量，除温度控制外，对流量、压力、位置的控制一般为开环控制，控制精度不高。虽然近年来多以电子尺代替行程开关来实现位置控制，精度有所提高，但由于单CPU的计算能力有限，不能对各参量实现全闭环控制及大幅度提高其控制精度和控制的可靠性。

目前国内有相关的产品，如海天公司的360T，基本可以实现对温度、流量和压力等参数的控制，然而在稳定性、可靠性和能耗上都不尽人意。国内也有相关的专利发明，如：注塑机控制系统CN89101213.3和注塑机控制装置及其控制方法200410081266.X等，但是这些产品和专利的不足之处也比较明显：体积大，集成度低，硬件复杂，能耗高，性价比低。

因此，有必要开发一种新型的注塑机控制器。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了解决上述现有技术的不足，提供一种结构相对简单、控制精度高和性能稳定可靠的多CPU高集成度全自动高效的注塑机控制器。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：主要由三个CPU和与之相连的多个控制模块组成。其中，三个CPU通过I²C总线连在一起协调进行数据通信，并且第一CPU通过SPI总线与I/O扩展、I/O扫描和人机界面进行数据交换，第二CPU对压力和位移量等参数的过程控制通过485串行总线接口与上位机完成数据通讯，第三CPU通过SPI总线与温度控制模块、DO控制模块和远程监控模块进行数据交换。

本实用新型与现有技术相比，具有以下主要的优点：

1.可以对注塑机工艺流程中的各个参量实现全闭环控制，并能够对温度控制采用自适应控制来实现动态和静态控制精度的提高。

2.采用三个微处理器为主体，电路集成度高，大板结构，维修方便，处理速度快，工作稳定可靠，实时性好。

3.自动化程度提高，自动调节注射参数、自动整定各闭环控制参数等。同时，注塑机的电子控制器的网络功能也将加强，可以通过网络的手段实现注塑机的远程控制及多台注塑机参数复制及群控，可靠性高，实时性强。

4.液压控制采用变频器控制，同时采用0-3A的恒流源控制电磁阀，节电效率可达到90％使系统大大节约了能源。

5.位置控制采用电子尺，提高了控制精度，且液压控制和位置控制的输入输出信号采用光耦合器控制传输效率高、抗干扰能力强、工作可靠。

6.电源模块简化，采用24V统一给CPU和电磁阀供电，电源采用自修整技术，减少了电压波动给系统带来的不稳定性，从而提高了系统的可靠性。

7.串口输出采用不断刷新技术回馈检查，所有调试均通过软件实现。

总之，本实用新型使用了三个CPU能够协调的运行，对注塑机控制系统进行实时的、有效的和全面的监控，从而提高全自动高效的注塑机控制器的可靠性和精确性，硬体集成度高、结构简单、性价比高，利于外部配线和维修方便。

附图说明

图1是多CPU高集成度全自动高效的注塑机控制器的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供的多CPU高集成度全自动高效的注塑机控制器，其采用多CPU主从方式结构来控制注塑机的注塑过程、温度、人机界面、远端监视等工作。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型。

本实用新型提供的多CPU高集成度全自动高效的注塑机控制器，其结构如图1所示：主要由三个CPU和与之相连的多个控制模块组成，其中：三个CPU通过I²C总线连在一起协调进行数据通信，并且第一CPU通过SPI总线与I/O扩展、I/O扫描和人机界面进行数据交换，第二CPU对压力和位移量等参数的过程控制通过485串行总线接口与上位机完成数据通讯，第二CPU由数据线与流量控制模块直接交换数据，第三CPU通过SPI总线与温度控制模块、DO控制模块和远程监控模块进行数据交换。

所述的所有CPU都采用单片机，其中：

第一CPU用来扫描输入信号，包括40个点的信号采集，同时第一CPU还可以实现触摸通讯的功能。第一CPU负责键盘及LCD显示管理，实现参数在线设定及显示，以提供友好的人机界面，并且从第二CPU、第三CPU负责检测注塑机的各路输入情况，以实现对注塑的过程控制与料筒温度控制，CPU之间采用I²C总线串口通信实现信息与数据交换。

第二CPU对压力、位移量和流量等参数的控制均采用闭环反馈控制，同时为了提高外部抗干扰能力，输入输出口都采用光电隔离技术，即将采集到的数据通过485通讯接口实现数据的传输，这样提高了控制器的控制更加精确，提高了产品的可靠性。第二CPU实现的功能有：输出2路0～10V的电压，用于位置控制，通过电子尺来检测，从而实现对位移量的控制；输出2路0～3A恒流源，用于对电磁阀的控制，从而实现对压力的控制。

第三CPU实现的功能有：对8段温度控制模块进行控制，实现对8段温度的检测和控制(6段温度+1段油温+1备用温度)，对温度的控制采用自适应控制算法，同时还实现48个输出的点控制。

上述的CPU可采用市场上比较成熟且容易购买的单片机，如ATmega128型AVR单片机。所述的人机界面可以购买触摸屏。

所述的DO控制模块采用不断刷新技术，串口输出然后回馈检查，所有的调试通过软件来完成。

本实用新型还设有声光报警装置，故障检测报警控制，该装置由第三CPU进行控制。

本实用新型由3A/24V电源模块供电，再通过DC-DC变换得到所需的其他电压(如+5V)。电源模块采用的是自修正稳压控制，减少电压波动，系统更加稳定。

本实用新型的工作过程是：注塑机在工作之前，将所有要求的各种基准数据(注射速度、注射压力、温度，切换位置等)输入给微机，当注塑机进入注射状态时，各控制变量要通过各种类型的检测元件进行检测和监控，传感器(电子尺、压力传感器、热电偶)将所检测到的模拟信号接入接口电路进行扫描，由第一CPU来进行扫描输入信号，完成40个点的信号采集，同时第一CPU还可以实现触摸通讯的功能。将采集的模拟量进行相关的模数转换，将所得的值输入各个CPU，并与预先存储的基本数据进行比较或运算，再通过通过数模转换装置和多路输出通道输出给电流、电压控制元件，从而实现对注塑机的各个执行机构进行压力、速度、位移、时间、温度等方面的控制。

第二CPU输出两路0～10V的电压，用于位置控制，通过电子尺来实现对注塑机的螺杆位移、模板位移、及顶出杆位移进行检测，从而对运动速度进行控制；同时第二CPU还输出两路0～3A恒流源，用于控制注塑机的电磁阀的比例开度，从而实现对压力的控制。具体实现为：用电子尺检测位置信号与通过所设定的位置信号进行比较，将比较信号输入给第二CPU，实现在指定位置上的速度切换和压力切换。速度值和压力值通过模拟量或数学量设定输入给第二CPU，指令信号经放大器输出给比例压力流量阀，实现对流量和压力的控制。

采用热电偶对8路温度进行检测(6段料筒温度+1段油温+1备用温度)，通过第三CPU对温度进行控制，由于对温度控制精确要求高，所以应选用热敏性高、且质量稳定的热电偶，同时采用自适应控制算法。

以上三个CPU通过I²C总线连在一起协调进行数据通信。

Claims

1.全自动高效的注塑机控制器，其特征是一种多CPU高集成度全自动高效的注塑机控制器，主要由三个CPU和与之相连的多个控制模块组成，其中：三个CPU通过I²C总线连在一起协调进行数据通信，第一CPU通过SPI总线与I/O扩展、I/O扫描和人机界面进行数据交换，第二CPU通过485通讯接口与压力控制模块和位置控制模块完成数据交换，第二CPU由数据线与流量控制模块直接交换数据，第三CPU通过SPI总线与温度控制模块、DO控制模块和远程监控模块进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的全自动高效的注塑机控制器，其特征在于第二CPU对压力控制模块、位置控制模块和流量控制模块采用闭环反馈控制，同时输入输出口都采用光电隔离技术。

3.根据权利要求2所述的全自动高效的注塑机控制器，其特征是：第二CPU控制输出两路用于提供所需压力的0～3A的恒定电流，所需压力是指控制全自动高效的注塑机的电磁阀的比例开度的压力。

4.根据权利要求2所述的全自动高效的注塑机控制器，其特征是：第二CPU输出两路用于位置控制的0～10V的电压，所述位置控制是指通过电子尺来实现对全自动高效的注塑机的螺杆位移、模板位移及顶出杆位移进行检测，从而对它们的运动速度进行控制。

5.根据权利要求1所述的全自动高效的注塑机控制器，其特征是：温度控制模块采用8段温度控制模块，其参数控制采用的是温度自适应控制。

6.根据权利要求1所述的全自动高效的注塑机控制器，其特征是：该全自动高效的注塑机控制器由3A/24V电源模块供电，再通过DC-DC变换得到所需的其他电压。