注塑机料筒变功率加热装置设计

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1、第26卷第12期机电工程VO1．26No．122009年12月Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineDec．2009bm"_u二mby．注塑机料筒变功率加热装置设计．D～_-删川一．～_量陈福练，潘晓彬，付移风a_＼Ⅲ．Ⅵ讯(宁波大学机械工程与力学．重学院，浙嘶江～宁波一3一152一1一1)～一一～一摘要：针对目前注塑机料筒因采用继电器、接触器控制加热器的通断从而易使温度产生过冲而降低了温度控制精度的局限性，研制了适用于注塑机料筒的数字式变功率加热装置，

2、介绍了数字式变功率加热装置的_T-作原理、硬件电路设计以及工控机软件设计一。一研～一究一结果一叩表一～"明一，该～，～。加～幽一热装置一～训一能独立调节注塑机各段料筒加热器的加热功率，实现对注塑机料筒的数字式全自动变功率加热。关键词：注塑机料筒；变功率加热；多线程；数据采集；温度控制中图分类号：TP271．4文献标识码：A文章编号：1001—4551(2009)l2—0027—04一～一洲一一～一一．_一薹一一一一=亳一～0引言1料筒变功率加热装置的工作原理目前，料筒加热器电源的通／断都采用继电

3、器、接触该加热装置具有通过工控机控制算法自动调节加器实行全通或全断的控制方式，该控制方式容易使温热器加热功率的功能，南温度传感器、数据采集卡、工度过冲，难以保证温度控制精度。同时，继电器与接触控机、电阻加热器以及相关硬件电路组成。其总体布器启／停频繁，容易产生打火、拉弧等现象，缩短了控制局如图1所示。装置的使用寿命，影响温控精度。为解决上述问题，目PC~)k软1测电藩路卜．——一J前加热领域引入了变功率加热方法，主要有：①电阻切件实现加热器1K偶1各段非料简／螺杆换法，但该方法只能实现有级功率调

4、节，在实际控制中线性分离控制1网I测婆电路rl二]l只能将温度控制在±5℃的精度范围内，难于满足温控精度要求较高的注塑机；②PWM平均功率法，但该方法J交流K电偶4只能改变在某一时问段内的平均加热功率，在导通的时竺电候只能实现全压加热，容易使温度过冲，且在一个正弦周期内通／断频繁，易产生高频电磁污染。图1总体设计框图基于此，本研究采用可控硅功率调整法设计针对该装置采用4个热电偶KX(WRK7—202型，测量注塑机料筒的数字式变功率加热装置。收稿日期：2009—06—18基金项目：浙江省高校优秀青

5、年教师资助项目(未提供)作者简介：陈福练(1984一)，男，浙江温州人，主要从事机械电子控制方面的研究．E—mail通信联系人：潘晓彬，男，副教授．E—mail：panxiaobin@nbu．edu．en·28·机电工程第26卷范围0～400℃)，分别检测固体输送段、熔融加热段、控硅驱动电路模块。过零检测电路用于检测交流电源保温段和挤出段的温度，并利用PCI7483板卡把温度电压过零点，可控硅驱动电路用于触发可控硅导通。数据传送到工控机。工控机通过注塑机料筒温度模糊2．1过零检测电路PID控制算

6、法得m下一时刻各段料筒加热器的加过零检测电路如图2所示，由三抽头同步变压器热功率。TRA，二极管半桥整流D、D：，运算放大器AR1，三极该控制算法根据各段料筒实际检测温度和没定温管等组成。当二极管半桥整流输出端为零时(即交度求出：流电源的电压过零点)，运算放大器两输入端都为零，e(k)=t()一t(⋯运算放大器输出为零，j极管截止，信号输出端输Ae(k)=e(k)一e(～1)出为5V，否则为0V。这样就获取了交流电源的电压式中t(k)一料筒实测温度，℃；t()～设定温度过零点。值，。+V把e()

7、与5e()绎模糊化后得到E(k)和AE(k)，然后经以下公式得出PID的3个参数K、，和KK(k)=K(0)+[E()，△E()]QK(k)=K(0)+．[E()，△E()]QK()=K(0)+，[E(k)，△()]()(2)式中K。(0)，K。(0)，K(0)一初值；TK。[E(k)，AE：==()]，，[E(k)，△E()]，TIC[E(k)，△E(k)]一、图2过零检测电路K。和的模糊控制表中对应于(k)和△E()的值；Q。、Q、Q～比例因子。在获取交流电源电压的过零点后，可根据加热器由、

8、．、求得系统的中间变量：的功率要求，由模糊PID算法得出双向可控硅的导通角，即确定双向可控硅在过零点后的时刻导通。)～)+(『)](3)2．2可控硅驱动电路式中T．=K，T；=K_KI)f；卜采样周期。针对注塑机需要控制多组加热器问题，本研究采用模块化单元设计方法，根据注塑机料筒加热器组数由中间变量(t)得出下一时刻控制各段料筒加提供多组模块化设计单元，以下是单模块的设计方法。热功率的可控硅的导通角，从而可得出下一时刻各可控硅驱动电路(如图3所示)主要由以下几部段料筒加热器的加热功率为：分组成：