在注塑机中,应用最为广泛的控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制。当注塑机压力,速度及温度实际参数不能完全可靠掌握,或得不到精确的数学模型,控制理论的其它技术难以采用时,参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解注塑时实际的压力,速度,温度﹐或不能通过有效的测量手段来获得上述参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例(P)控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。
积分(I)控制
在积分控制中,控制系统的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个注塑机控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在注塑机压力,速度,温度控制中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动注塑机电脑的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例 积分(PI)控制,可以使注塑机系统在进入稳态后无稳态误差。
微分(D)控制
在微分控制中,注塑机电脑中压力,速度,温度的信号输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。 注塑机电脑在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例 微分的注塑机电脑,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例 微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
PID的参数整定是注塑机控制系统设计的核心内容。它是根据注塑过程的特性确定压力,速度,温度PID控制的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据注塑机动作系统的数学模型,经过理论计算确定控制参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过注塑机实际动作进行调整和修改。二是注塑机动作过程整定方法,它主要依赖注塑机动作控制经验,直接在注塑机运转时进行压力,速度及温度调整,且方法简单、易于掌握,在注塑机调试中被广泛采用。PID控制参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰
减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照注塑机调试经验对PID参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的PID参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。在注塑现场整定过程中,我们要保持PID参数按先比例,后积分,最后微分的顺序进行,在观察现场过程值PV的趋势曲线的同时,慢慢的改变PID参数,进行反复凑试,直到控制质量符合要求为止。在对注塑机压力,速度及温度的具体整定中,我们通常先关闭积分项和微分项,即将TI设置为无穷大、TD设置为零,使其成为纯比例调节。初期比例度按经验数据设定,根据PV曲线,再慢慢的整定比例控制比例度,使系统达到4:1衰减振荡的PV曲线,然后,再加积分作用。在加积分作用之前,应将比例度加大为原来的1.2倍左右。将积分时间TI由大到小的调整,真到系统再次得到4:1的衰减振荡的PV曲线为止。若需引入微分作用,微分时间按TD=(1/3~1/4) TI计算,这时可将比例度调到原来数值或更小一些,再将微分时间由小到大调整,直到PV曲线达到满意为止。有一点需要注意的是:在凑试过程中,若要改变TI、TD时,应保持 的比值不变。
在找到最佳整定参数之前,要对PV值曲线进行走势分析,判断扰动存在的变化大小,再慢慢的进行凑试。如果经过多次乃找不到最佳整定参数或参数无法达到理想状态,而注塑生产工艺又必须要求较为准确,那就得考虑单回路PID控制的有效性,是否应该选用更复杂的PID控制。
值得注意的是:PID最佳整定参数确定后,并不能说明它永远都是最佳的,当由外界扰动的发生根本性的改变时,比如说压力比例阀调整清洗了,加热圈更换了,其实若温度要精密调节,不同是产品,不同的背压,热惯性都不同,都要进行调整!我们就必须重新根据需要再进行最佳参数的整定,它也是保证PID控制有效的重要环节。 当然实际注塑生产中只要一段时间进行一次检定即可!
液压系统使用要注意的问题
1 使用者应明白液压系统的工作原理,熟悉各种操作和调整手柄的位置及旋向等。
2 开机前应检查系统上各调整手柄、手轮是否被无关人员动过,电气开关和行程开关的位置是否正常,主机上工具的安装是否正确和牢固等,再对导轨和活塞杆的外露部分进行擦拭,而后才可开车。
3 开机时,首先启动控制油路的液压泵,无专用的控制油路液压泵时,可直接启动主液压泵。
4 液压油要定期检查更换,对于新投入使用的液压设备,使用3 个月左右即应清洗油箱,更换新油。以后每隔半年至1 年进行清洗和换油一次。
5 工作中应随时注意油液,正常工作时,油箱中油液温度应不超过60℃。油温过高应设法冷却,并使用粘度较高的液压油。温度过低时,应进行预热,或在运转前进行间歇运转,使油温逐步升高后,再进入正式工作运转状态。
6 检查油面,保证系统有足够的油量。
7 有排气装置的系统应进行排气,无排气装置的系统应往复运转多次,使之自然排出气体。
8 油箱应加盖密封,油箱上面的通气孔处应设置空气过滤器,防止污物和水分的侵入。加油时应进行过滤,使油液清洁。
9 系统中应根据需要配置粗、精过滤器,对过滤器应经常地检查、清洗和更换。
10 对压力控制元件的调整,一般首先调整系统压力控制阀----溢流阀,从压力为零时开调,逐步提高压力,使之达到规定压力值;然后依次调整各回路的压力控制阀。主油路液压泵的安全溢流阀的调整压力一般要大于执行元件所需工作压力的10%--25%。快速运动液压泵的压力阀,其调整压力一般大于所需压力10%--20%。如果用卸荷压力供给控制油路和润滑油路时,压力应保持在0.3--0.6MPa范围内。压力继电器的调整压力一般应低于供油压力0.3--0.5MPa。
11 流量控制阀要从小流量调到大流量,并且应逐步调整。同步运动执行元件的流量控制阀应同时调整,要保证运动的平稳性。
注塑模为什么要设置排气系统
注塑模的排气是模具设计中的一个重要问题,特别是在快速注塑成型中,对注塑模的排气要求更加严格。 (1)注塑模中气体的来源。
1)浇注系统和模具型腔中存有的空气。
2)有些原料含有未被干燥排除的水分,它们在高温下气化成水蒸气。
3)由于注塑时温度过高,某些性质不稳定的塑料发生分解所产生的气体。
4)塑料原料中的某些添加剂挥发或相互化学反应生成的气体。
(2)排气不良的危害
注塑模的排气不良,将会给塑件的质量等诸多方面带来一系列的危害。主要表现如下:
1)在注塑过程中,熔体将取代型腔中的气体,如果气体排出不及时,将会造成熔体充填困难,造成注射量不足而不能充满型腔。
2)排除不畅的气体会在型腔内形成高压,并在一定的压缩程度下渗入塑料内部,造成气孔、空洞,组织疏松、银纹等质量缺陷。
3)由于气体被高度压缩,使得型腔内温度急剧上升,进而引起周围熔体分解、烧灼,使塑件出现局部碳化和烧焦现象。它主要出现在两股熔体的合流处,*角及浇口凸缘处。
4)气体的排除不畅,使得进入各型腔的熔体速度不同,因此易形成流动痕和熔合痕,并使塑件的力学性能降低。
5)由于型腔中气体的阻碍,会降低充模速度,影响成型周期,降低生产效率。
(3)塑件中气泡的分布
型腔中气体的来源主要分三类,型腔中积存的空气;原料中分解产生的气体;原料中残留水蒸发的水蒸气,由于来源的不同所产生气泡的位置也不同。
1)模腔中积存空气所产生的气泡,常分布在与浇口相对的部位上。
2)塑料原料中所分解或化学反应产生的气泡则沿塑件的厚度分布。
3)塑料原料中残存水气化产生的气泡,则不规则地分布在整个塑件上
从上述塑件中气泡的分布状况看,不仅可以判断气泡的性质,而且可判断模具的排气部位是否正确可靠。
液压泵的主要技术参数和计算公式
2.1 液压泵的主要技术参数
(1)泵的排量(mL/r)泵每旋转一周、所能排出的液体体积。
(2)泵的理论流量(L/min)在额定转数时、用计算方法得到的单位时间内泵能排出的最大流量。
(3)泵的额定流量(L/min)在正常工作条件下;保证泵长时间运转所能输出的最大流量。
(4)泵的额定压力(MPa)在正常工作条件下,能保证泵能长时间运转的最高压力。
(5)泵的最高压力(MPa)允许泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压力。
(6)泵的额定转数(r/min)在额定压力下,能保证长时间正常运转的最高转数。
(7)泵的最高转数(r/min)在额定压力下,允许泵在短时间内超过额定转速运转时的最高转数。
(8)泵的容积效率(%)泵的实际输出流量与理论流量的比值。
(9)泵的总效率(%)泵输出的液压功率与输入的机械功率的比值。
(10)泵的驱动功率(kW)在正常工作条件下能驱动液压泵的机械功率。
2.2 液压泵的常用计算公式(见表2)
表2 液压泵的常用计算公式
参数名称 单位
计算公式 符号说明 流量 L/min q0=V·n
q=V·n·η0
V—排量(mL/r)
n—转速(r/min)
q0—理论流量(L/min)
q—实际流量(L/min)
输入功率 kW
Pi=2πTn/600
Pi—输入功率(kW)
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