熱流道系統(tǒng)是塑膠模具生產(chǎn)設(shè)備中的重要組成部分，熱流道系統(tǒng)一般由熱 噴嘴 、分流板、溫控箱和附件等幾部分組成。配合使用于各種不同類型的塑膠零件成型，其工作原理是在注射模內(nèi)裝上分流板及熱嘴，利用加熱和溫度控制的原理，使模具的流道部分保持熔融狀態(tài)，制品的澆口如同直接接觸到注塑機(jī)的射嘴一樣，那么成品在脫模時(shí)就不會(huì)拖著一條或者多條膠口。一套完整的熱流道系統(tǒng)是由平衡式分流板、熱嘴、高精度 溫度控制器 組成。伴隨著模具行業(yè)的發(fā)展，熱流道系統(tǒng)也日益發(fā)展起來。

溫控箱包括主機(jī)、 電纜 、 連接器 和接線插座等。熱流道附件通常包括 加熱器 和 熱電偶 、流道密封圈、 接插件 及接線盒等。

塑料溫度的控制。在熱流道模具應(yīng)用中塑料溫度的控制極為重要。許多生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的加工及產(chǎn)品質(zhì)量問題直接來源于熱流道系統(tǒng)溫度控制得不好。如使用熱針式澆口方法注射成型時(shí)產(chǎn)品澆口質(zhì)量差問題，多型腔模具中的零件填充時(shí)間及質(zhì)量不一致問題等，如果可能應(yīng)盡量選擇具備多區(qū)域分別控溫的熱流道系統(tǒng)，以增加使用的靈活性及應(yīng)變能力。

而且，隨著目前模具要求變高，對(duì)溫控要求提出更高的要求，目前在該領(lǐng)域能夠投入研發(fā)生產(chǎn)的單位并不多，國(guó)內(nèi)還在采用80年代初期從國(guó)外進(jìn)口仿制產(chǎn)品。

二、4回路溫控器的開發(fā)應(yīng)用

廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司采用存儲(chǔ)容量的單片CPU，大量采用SMD貼片工藝，僅用2片 線路板 ，4層板技術(shù)。采用14位A/D 轉(zhuǎn)換器 ，0.2級(jí)精度 。開發(fā)全新的4路PID溫度調(diào)節(jié)工控D5模塊，可安裝在DIN導(dǎo)軌上，每個(gè)模塊安裝寬度僅為22.5mm，是目前全球同類產(chǎn)品中安裝寬度最小的；且在22.5mm寬度內(nèi)。該產(chǎn)品既可通過與計(jì)算機(jī)通訊來實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的各項(xiàng)操作及參數(shù)顯示，也可采用 1394 連線外接宇電E8型專用顯示器設(shè)置儀表內(nèi)部全部參數(shù)，按照安裝操作更靈活方便。AI-7048D5多回路溫控系統(tǒng)圖

圖1

實(shí)現(xiàn)了多路并行控制，控制精度更高，集成度更大，反應(yīng)靈敏。D5系列工控模塊不僅可以通過 RS485 通訊接口與計(jì)算機(jī)或 觸摸屏 連接組建測(cè)控系統(tǒng)；PLC配套使用，作為PLC的擴(kuò)充溫控系統(tǒng)（無(wú)論從性價(jià)比還是專業(yè)性角度來看，都超過PLC的模擬量控制功能），操作人員直接通過中文顯示的觸摸屏進(jìn)行操作，比操作儀表和記錄儀更直觀簡(jiǎn)便。這樣的系統(tǒng)不僅具備計(jì)算機(jī)的記錄與聯(lián)網(wǎng)功能，而且操作又不像臺(tái)式計(jì)算機(jī)那樣脆弱、復(fù)雜和不能在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的缺陷，它可以像儀表一樣運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)，且操作簡(jiǎn)單方便。此系列工控模塊的推出，為測(cè)控系統(tǒng)提供了一個(gè)操作簡(jiǎn)便、專業(yè)性強(qiáng)、性價(jià)比高的完美可靠的解決方案。

推出的AI-7048型4路PID溫度控制器，能測(cè)量及控制4路溫度。采用熱電偶輸入，SSR固態(tài) 繼電器 電壓輸出，可支持4路可編程測(cè)量輸入回路，支持K、S、E、J、B、N、T、WRe5-WRe26等多種規(guī)格熱電偶輸入，自動(dòng)冷端補(bǔ)償，也可以輸入mV線性信號(hào)，并可以自由進(jìn)行刻度定義。各輸入回路均具備數(shù)字濾波，且濾波強(qiáng)度可以獨(dú)立調(diào)整或取消濾波。該儀表均采用高性能 元器件 ，大大降低了溫度漂移，并使4個(gè)通道之間相互干擾降低，從而使多路測(cè)量在精度及抗干擾性能方面也達(dá)到了與單路 測(cè)量?jī)x 表相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)。每個(gè)回路都具備獨(dú)立的上、下限報(bào)警功能，并且其報(bào)警輸出位置可以編程指定。不同輸入回路的上限或下限報(bào)警信號(hào)既可編程為同一報(bào)警通道輸出，也可從不同的通道輸出。適合于同一臺(tái)設(shè)備中有多溫區(qū)控制分低、中、高溫或安裝位置窄小或控制與顯示分離安裝。

由于熱流道系統(tǒng)的 開關(guān) 機(jī)操作的特殊性采用觸摸屏的軟PLC功能，在人機(jī)上增加控制按鈕如：【開啟/停止】、【順序加熱】、【就緒功能】、【倒計(jì)時(shí)結(jié)束】、【控制/待機(jī)】、提高機(jī)器的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了控制器一機(jī)多用的功能。

三、控制系統(tǒng)方案概況：

機(jī)器的各種動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)控制也由PLC進(jìn)行， 人機(jī)界面 采用觸摸屏，可以在屏幕上對(duì)溫控模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和修改，并隨時(shí)查看各個(gè)電磚的溫度情況和生產(chǎn)情況。在人機(jī)上可增加控制按鈕如：【開啟 / 停止】、【順序加熱】、【就緒功能】、【倒計(jì)時(shí)結(jié)束】、【控制 / 待機(jī)】；人機(jī)控制界面圖

圖2

1、順序加熱控制：

設(shè)定：按【順序加熱】為1# 儀表開始加熱到控制溫度（180℃）同時(shí)計(jì)算加熱到170℃時(shí)，與控制目標(biāo)180℃，差10℃時(shí)（170℃），之后立即啟動(dòng)其他的回路加熱（溫差范圍可設(shè)定）；即給其他儀表下傳給定值＋180℃在儀表的SV窗口顯示【180】℃；（ 設(shè)置SV值0℃停止，設(shè)置＋180℃加熱）；

2、就緒功能控制：

設(shè)定：【就緒功能】為所有的加熱回路加熱到設(shè)定溫度（180℃）后，【倒計(jì)時(shí)結(jié)束】5～60分鐘（時(shí)間設(shè)定）后驅(qū)動(dòng)一個(gè)邏輯輸出點(diǎn)動(dòng)作；

3、每一路溫控可單獨(dú)設(shè)置：控制溫度（SV）；待機(jī)溫度、（SV）；超溫溫度；設(shè)定：控制、待機(jī)溫度控制：在設(shè)置界面上按下【控制 / 待機(jī)】按鈕系統(tǒng)以一個(gè)較低的溫度運(yùn)行例：控制溫度為180℃、待機(jī)溫度為100℃；

當(dāng)工人中午下班時(shí)按下【 / 待機(jī)】按鈕系統(tǒng)以100℃運(yùn)行，上班再次按下【控制 / 】按鈕時(shí)又以180℃運(yùn)行，此為手動(dòng)控制模式（注：設(shè)立控制與待機(jī)2個(gè)SV設(shè)定窗口；設(shè)有【手動(dòng) / 自動(dòng)】按鈕切換；

設(shè)定：用時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如：在中午12：00下班時(shí)自動(dòng)待機(jī)【 / 待機(jī)】溫度自動(dòng)控制在100℃；1：30又自動(dòng)回到【控制 / 】溫度控制在180℃，（ 時(shí)間可設(shè)置，24小時(shí)輪回 ）；

4、設(shè)定：獨(dú)立的開關(guān)啟停給定值 （設(shè)置SV值180或0 ） 作為【開啟 / 停止】參數(shù)；

四、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) ：

采用本系統(tǒng)可以有如下優(yōu)點(diǎn)：

溫度控制模塊則采用4路PID溫度控制模塊，溫控模塊本體帶SSR的電壓溫控輸出，因此集成度非常高，而控制性能也大大提高，而造價(jià)則大大降低。

以AI-7048D5型4路來進(jìn)行溫度控制的方式，可以自動(dòng)按設(shè)定的溫度將加熱板調(diào)節(jié)到預(yù)定溫度。在觸摸屏上可選擇【控制】于【待機(jī)】這樣可以省去大量的設(shè)備試機(jī)和預(yù)熱時(shí)間，提高設(shè)備的生產(chǎn)率。

采用觸摸屏作為人機(jī)操作界面，可以隨時(shí)直觀地了解設(shè)備的生產(chǎn)狀況，提高機(jī)器的現(xiàn)代化程度和自動(dòng)化程度，方便操作，可以實(shí)現(xiàn)1人多機(jī)。系統(tǒng)可以對(duì)設(shè)備生產(chǎn)的設(shè)備故障和操作失誤進(jìn)行報(bào)警，提高設(shè)備的安全性。

實(shí)時(shí)觀察：用多曲線的形式來直觀的顯示4個(gè)通道的曲線于數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示該時(shí)間段內(nèi)相關(guān)通道間被測(cè)量的變化關(guān)系。按通道順序排列1、2、3、4固定組合在一起的通道組合，對(duì)于需要比較關(guān)鍵參數(shù)通道可將儀表地址編排在同一組顯示趨勢(shì)曲線，這樣就更好的進(jìn)行比較分析工藝參數(shù)的對(duì)象變化。點(diǎn)擊【數(shù)據(jù)框】返回【實(shí)時(shí)畫面】通道。在歷史曲線畫面點(diǎn)擊【S】可選擇啟用單條或4條曲線顯示趨勢(shì)變化；查詢歷史數(shù)據(jù)設(shè)置起始時(shí)間及時(shí)間跨度；設(shè)置數(shù)據(jù)范圍使曲線顯示在圖表中央，不同的數(shù)據(jù)范圍啟用單條查詢。歷史畫面的功能畫面右下角 點(diǎn)擊【S】查詢，觸摸屏顯示是當(dāng)前的起始時(shí)間，改倒退起始時(shí)間：年/月/日/時(shí)/分/秒；修改時(shí)間跨度：時(shí)/分/秒設(shè)置；點(diǎn)擊【確認(rèn)】按鈕，系統(tǒng)即刻顯示歷史曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表；

故障查詢：具有故障報(bào)警功能，當(dāng) 傳感器 開路（274℃ / 900℃）、短路（－208℃）、超溫報(bào)警功能；報(bào)警時(shí)人機(jī)顯示故障名稱：【傳感器開路 / 短路】，并驅(qū)動(dòng)一個(gè)邏輯輸出點(diǎn)動(dòng)作：

應(yīng)用過程中區(qū)別對(duì)待報(bào)警類型，對(duì)超溫溫度的應(yīng)用：為測(cè)量溫度大于控制溫度加上超溫溫度時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)（在屏的軟件上增加偏差報(bào)警功能，可設(shè)定【超溫報(bào)警】值。所有的報(bào)警將記錄的CF卡內(nèi)，便于追憶故障。

五、設(shè)備調(diào)試

1、控制系統(tǒng)型號(hào)：AI-7048D5型4路PID控制器；AI-3013D5開關(guān)量輸出模塊；AI-觸摸屏人機(jī)界面；

2、參數(shù)設(shè)置：AI-7048D5型4路PID控制器； 參數(shù)表1

3、自整定：參數(shù)設(shè)置界面具有自整定功能按鈕；自整定實(shí)現(xiàn)0與1的關(guān)系；對(duì)于熟悉的系統(tǒng)可直接輸入已知正確的P、I、D、CtI，無(wú)需啟動(dòng)自整定（AT）功能。

自整定是讓溫控器執(zhí)行ON/OFF（位式）控制，經(jīng)2－3次振蕩周期后儀表內(nèi)部 微處理器 根據(jù)位式控制產(chǎn)生的震蕩，分析其周期、幅度及波形來自動(dòng)計(jì)算出P、I、d等控制參數(shù)。系統(tǒng)在不同給定值下整定得出的參數(shù)值不完全相同，執(zhí)行自整定功能前，應(yīng)先將給定值設(shè)置在最常用值或是中間值上，如果系統(tǒng)是保溫性能好的電爐，給定值應(yīng)設(shè)置在系統(tǒng)使用的最大值上，再執(zhí)行啟動(dòng)自整定的操作功能。設(shè)置參數(shù)dF（回差）的設(shè)置。

每個(gè)通道可獨(dú)立自整定，整定出各個(gè)溫區(qū)的溫度。

將原來的分區(qū)控制改為對(duì)每個(gè)電磚進(jìn)行獨(dú)立溫度采樣和獨(dú)立輸出控制，可以對(duì)熱板進(jìn)行溫度控制方案編程，可以按逐個(gè)電磚進(jìn)行控制，提高溫度控制精度和加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)控制的柔性，達(dá)到準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速的目標(biāo)。

采用AI模糊控制方案技術(shù)結(jié)合PID算法控制，可以減少常規(guī)PID調(diào)節(jié)的波動(dòng)性，減小控制滯后，提高了設(shè)備的可靠性，并縮短設(shè)備的預(yù)熱調(diào)溫時(shí)間。

可以將加熱元件的溫度狀況與設(shè)備其它動(dòng)作以最優(yōu)的方式相結(jié)合，保證設(shè)備在最佳條件下進(jìn)行工作，減小試生產(chǎn)時(shí)的材料消耗，提高設(shè)備的安全性，保證設(shè)備所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量完美。

熱流道的多區(qū)溫度控制。用戶若需要購(gòu)買大尺寸復(fù)雜的熱流道系統(tǒng)，或加工對(duì)溫度敏感，加工參數(shù)范圍狹窄的塑料，則應(yīng)選擇具有多區(qū)域分別控溫的熱流道設(shè)計(jì)方案，這樣用戶可根據(jù)需要對(duì)溫度分布進(jìn)行局部調(diào)整和控制。一個(gè)理想的熱流道系統(tǒng)應(yīng)該有均勻一致的溫度分布，但實(shí)際上會(huì)有多種原因?qū)е聼崃鞯栏魈帨囟鹊牟煌鐭崃鞯兰訜嵩馁|(zhì)量原因，熱流道系統(tǒng)與模具結(jié)合配合處熱量的過度喪失，塑料熔體在熱流道里各處剪切熱的不同等，熱流道系統(tǒng)尺寸越大越復(fù)雜，就越應(yīng)該選擇具有區(qū)域溫度控制的熱流道溫度控制系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)：

采用觸摸屏作為人機(jī)操作界面，可以隨時(shí)直觀地了解設(shè)備的生產(chǎn)狀況，按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的控溫循序【開啟/停止】、【順序加熱】、【就緒功能】、【倒計(jì)時(shí)結(jié)束】、【控制/待機(jī)】、溫度自動(dòng)升到所需的設(shè)定溫度，（確保加熱均勻）根據(jù)原料的特性設(shè)置需更長(zhǎng)時(shí)間（約10至15分鐘），提高機(jī)器的自動(dòng)化程度，使模具溫度升高到生產(chǎn)時(shí)所需的設(shè)定溫度，之后再加熱熱流道系統(tǒng)至塑膠的工作溫度。提高機(jī)器的現(xiàn)代化程度和自動(dòng)化程度，方便操作，可以實(shí)現(xiàn)1人多機(jī)。系統(tǒng)可以對(duì)設(shè)備生產(chǎn)的設(shè)備故障和操作失誤進(jìn)行報(bào)警，提高設(shè)備的安全性。