注塑机料筒加热装置分析

  • 发布日期:2016-06-17
  • 摘要:
    目前,料筒加热器电源的通/断都采用继电器、接触 器实行全通或全断的控制方式 ,该控制方式容易使温度过冲,难以保证温度控制精度。同时,继电器与接触器启/停频繁,容易产生打火、拉弧等现象,缩短了控制装置的使用寿命,影响温控精度。为解决上述问题,目 前加热领域引入了变功率加热方法,主要有:①电阻切换法,但该方法只能实现有级功率调节,在实际控制中 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,但该方法只能改变在某一时问段内的平均加热功率,在导通的时 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 。
     
    基于此,本研究采用可控硅功率调整法设计针对注塑机料筒的数字式变功率加热装置。
     
    1.料筒变功率加热装置的工作原理
     
    该加热装置具有通过工控机控制算法自动调节加热器加热功率的功能,南温度传感器、数据采集卡、工控机、电阻加热器以及相关硬件电路组成。其总体布局如图1所示。
     
    总体设计框图
    该装置采用4个热电偶KX(WRK7—202型,测量范围0~400℃),分别检测固体输送段、熔融加热段、 保温段和挤出段的温度,并利用PCI7483板卡把温度 数据传送到工控机。工控机通过注塑机料筒温度模糊  PID控制算法 得m下一时刻各段料筒加热器的加热功率。
     
    该控制算法根据各段料筒实际检测温度和没定温度求出

     

    式中tr(k)---料筒实测温度,°C;ts(k)---设定温度值,°C。
    把e(k)与△e(k)经模糊化后得到E(k)和△E(k),然后经一下公式得出PID的3个参数Kp、Ki和Kd;

     

      由中间变量 (t)得出下一时刻控制各段料筒加热功率的可控硅的导通角 ,从而可得出下一时刻各 段料筒加热器的加热功率为:
     
     
      式中U,T-220V交流电的电压和周期;R-加热器的电阻.
     
      当某段温度加热到接近设定温度后,在算法控制下减小该段料筒的加热功率,直到检测温度与设定温度相等,停止加热,温度开始下降.当温度下降到一定值后,由热电偶反馈料筒检测温度,与设定温度比较后,由算法控制各组加热器进行小功率加热,使温度上升.不断重复上述过程,使温度在较小范围内波动.这样通过该数字式变动率加热装置就能有效地减少温度的过冲,减小能耗,从而提高温控精度.
     
     

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