吹塑机坯成型模糊控制器的研究与设计

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论1绪论1.1国内外研究现状及发展趋势1.1.1坯控制器的国内外研究现状塑料加工机械的水平在很大程度上取决于测控水平的高低。国外先进塑料机械的控制系统普遍采用以可编程逻辑控制器(PLC)等为核心的可编程系统，并在一些高精度塑料机械上采用了模糊控制、统计过程控制(SPC)，以及基于网络的远程监控、故障诊断的控制系统[1][2]。美国的穆格(MOOG)公司是全球电液伺服元件及伺服系统设计及制造领域的领导者。在吹塑控制领域，其独立的壁厚控制系统中提供30点、100点的壁厚控制器(DIGIPACK)，可用于控制储料缸式和连续式吹塑成型机的型坯壁厚。储料缸式机器常用于制造较大的容

2、器。DIGIPACK根据储料缸电子尺的反馈控制口模开度，液晶显示屏(LCD)上的纵坐标显示储料缸位置，横坐标显示口模开度。连续式机器通常有多个模头，DIGIPACK根据工作循环时间控制口模开度，此时LCD上的纵坐标显示循环时间，通常是以切刀动作作为一个完整循环的开始。目前在中空吹塑成型技术方面，国外的潮流是用整机控制及上位机和下位机方式控制，而壁厚控制则包括在整机控制中。MOOG公司就是如此，它提供整机控制(TMC)方案。国内使用的壁厚控制器有穆格(MOOG)、贝加莱(B&R)、西门子(SIEMENS)等公司的产品，国外品牌牢牢占据着国内市场。这种状况和我国的塑料加工水平不高有直接关系。200

3、3年我国的中空吹塑成型机产量已达3405台，在这三千多台机器中，绝大部分机器是由我国的厂家把机械部分做好，再装上进口的控制系统组装起来。这就造成产品的成本高、附加值低，效益不显著。如果能够配上国产的壁厚控制器，则国内中空吹塑成型机产业自然会跃上一个新台阶。1.1.2坯控制器发展趋势吹塑机的控制系统比较复杂，可以说是电、液、气、仪一体化的结果。未来发展趋势，主要体现在电气控制方面，它的控制系统的计算机化，它的功能日臻完善，综观国外塑料机械工业技术，今后主要围绕下列几个方向发展[3][4]。①微型化与大型化微型化是各类产品今后的重要发展方向，有越来越多的市场需求，在电子、信息、电器、医疗、生物等部

4、门已表现出明显的发展。目前虽然已有生产3mL塑料瓶的中空吹塑成型机，但是已有一些国家正在研发生产更小容积的应用于医疗、1重庆大学硕士学位论文1绪论生物方面的中空容器设备。大型化也是今后发展的方向之一。目前已出现生产5000L中空容器的商品化生产设备。面对工业用各种大型中空容器的需求明显，10000L甚至更大容积的塑料储装容器也已有需求。②个性化长期以来中空吹塑成型机的机型、功能、规格的单一和固定不变，这已不能满足市场需求。中空容器生产厂家需要灵活应变，以适应日新月异的市场需求，促使中空吹塑成型机的模块化设计、技术集成、专业化生产、国际采购能力与水平的提高，这既要求塑料机械企业在技术人才、技术创

5、新方面具有雄厚实力，也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。③智能化自动控制技术在塑料机械工业中的应用已发展到相当高的水准。设备单元的自动控制、参数的死循环控制、过程联动、在线反馈控制等都借助电子技术与计算机技术在塑料机械上得到较广泛的应用。简单地说，智能控制系统主要是指具有能理解工作人员的理念和意图、能识别和检测工作失误、能回答人员提出的问题、能提出解决问题的办法和措施并发出指令实施相应的生产等功能的控制系统。智能化塑料机械的发展，将会明显提高塑料机械的运行稳定性和可靠性，切实提高塑料机械高质量、高效率、低损耗的生产能力，并为实现无人车间、无人工厂提供坚实的技术基础。④网络化与虚拟

6、化这在理念上和模式上都是全新的技术，它会使塑料机械的生产企业在质量、效率、成本、服务、销售等方面的竞争力大幅提高，从而使企业的经济效益显著增大。虽然虚拟技术的发展在各个工业部门都处于初始发展阶段，但是，由于虚拟技术可带来巨大经济效益的潜力，将为虚拟技术今后的发展提供强大的推动力。1.1引入嵌入式实时操作系统µC/OS-II的意义[5]微处理器以其紧凑的结构，高度的集成，丰富的功能以及较高的性价比而在模糊控制器中广泛运用，并成为模糊控制器的核心控制部分。目前在研制高性能、多功能、可通信、智能化的新型模糊控制器时，几乎无一例外采用了微处理器。实时多任务操作系统（RTOS）是嵌入式应用软件的基础和开

7、发平台。RTOS可以简单地认为是功能强大的主控程序，它嵌入在目标代码中，系统复位后首先执行，负责在硬件基础之上，为应用软件建立一个功能更为强大的运行环境，用户的其它应用程序都建立在RTOS之上，从这个意义上而言，操作系统的作用是为用户提供一台等价的扩展计算机，可以认为是一个虚拟机[5]。2重庆大学硕士学位论文1绪论模糊控制器是吹塑机控制系统的核心控制部分，集各种功能于一身，不仅要实现吹塑机在生产塑