[發明專利]一種注塑機伺服節能驅動控制系統及方法

無效

• 申請號: 201210172324.4
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102700098A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 彭勇剛;韋巍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B29C45/82
• 分類號: B29C45/82
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明涉及注塑過程的控制系統及方法，更詳細的說，本發明涉及伺服電機驅動液壓系統注塑機的伺服系統控制方法，實現注塑機液壓系統的速度和壓力的精確閉環及節能控制。

背景技術

注塑機是高分子材料加工的主要設備，注塑成型由于具有可對形狀復雜的制品實現一次成型，具有效率高、尺寸精確、適合大批量生產等特點的，是最具優勢的高分子加工成型工藝。目前注塑機主要分為液壓式、全電動式和電液混合式三類，液壓式成本低，成型壓力大，是目前最主要的注塑機。全電動式注塑機精度高，但是成本高，成型壓力受到限制，而電液混合式注塑機則介于兩者之間。一臺典型的液壓式注塑機包括注射機構、合模機構、液壓系統和控制系統四個部分。注塑成型過程是一個周期性的復雜過程。一個典型的注塑成型過程包括合模、注射、保壓、預塑和冷卻、開模和頂出幾個步驟。

傳統的液壓式注塑機采用普通三相電機驅動定量泵為注塑機提供液壓流量，三相電機一直處于額定轉速狀態，為液壓系統提供最大的壓力和流量，而控制系統通過壓力比例閥和速度比例閥實現對注塑液壓系統壓力和流量的精確控制，多余的流量通過溢流閥回流到油箱。但是注塑過程大多數階段都無需最大壓力和流量，有些階段如冷卻根本無需液壓流量，所以這種注塑液壓系統存在很大的能源浪費，為了節約能源必須采取措施來降低能耗。目前注塑機節能方式主要有變量泵方式、變頻節能和伺服節能等方式。變量泵方式響應速度較慢，且節能效果有限。變頻節能方式則要求注塑機控制器進行改造，而且起變頻器啟動速度有限，因此對于高速注塑的場合無法應用。伺服節能方式采用伺服電機為液壓系統提供動力，由于伺服系統響應速度快因而具有很好的前景。

但是伺服系統本身只能提供對伺服電機的精確控制，無法直接實現對注塑機液壓系統的精確控制，尤其是分別實現對液壓系統壓力和流量的精確控制，因此必須通過注塑機的上位控制系統來實現注塑機液壓系統的閉環控制。但是由于伺服驅動控制機液壓系統的強耦合性，使得其精確閉環控制非常復雜，一般注塑機控制系統無法實現，而特殊設計的控制系統雖然能夠實現其精確控制，但是缺乏了統一性而無法應用到其他注塑系統上。因此需要采用一個獨立的控制系統來實現對注塑伺服系統的控制來達到注塑液壓系統壓力和流量的精確閉環控制，該系統接受上位注塑機控制器根據注塑工藝要求給定的注塑液壓系統壓力和流量參數，自動實現對伺服系統的控制，達到注塑液壓系統的壓力和流量控制，滿足注塑工藝的要求。

ZL201110043494.8提出了一種注塑機節能控制系統，但是只涉及了基于伺服電機驅動的注塑機液壓系統底層結構，但是沒有涉及關鍵的伺服系統如何控制以及控制算法問題。ZL200710069994.2提出了注塑機伺服節能控制系統，設計了一種基于節能控制器的伺服電機驅動注塑液壓系統，但是只提出了一個系統框架，沒有涉及控制系統具體算法及控制參數，無法具體實現因而未能獲得授權。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提出一種注塑機伺服節能驅動控制系統及方法。本發明通過對伺服系統的控制實現液壓系統的壓力和流量的精確控制，實現速度控制和壓力控制的平穩無超調控制。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種注塑機伺服節能驅動控制方法，包括以下步驟：

（1）模擬輸入模塊一接受由上位注塑機控制器中的壓力和速度給定模塊發送的液壓系統給定壓力值P_s和給定速度值V_s信號，并將其轉換為數字信號后傳送給處理器模塊；壓力傳感器模塊檢測注塑機液壓系統的實時壓力值P，并由模擬輸入模塊二轉換為數字信號后傳送給處理器模塊；

（2）處理器模塊通過內置的計算與控制程序獲得注塑液壓伺服系統速度控制信號U，其實現過程包括：

A、處理器模塊有兩種工作模式：如果P_s-P＞ΔP，則處理器模塊工作在速度控制模式；如果P_s-P≤ΔP，則處理器模塊工作在壓力控制模式；所述ΔP為壓力閾值，ΔP＝(10%～20%)×P_s；

B、處理器模塊通過計算獲得速度控制信號U，并由模擬輸出模塊將其轉化為模擬信號，然后輸出到注塑機液壓伺服系統模塊以實現控制；其中：

（a）處理器模塊當工作在速度控制模式時，