【行业案例】全电立式注塑机高速化解决方案 | 采用多段速度控制，提高切换过程的平缓性，提升注塑效率。
- 关键词：欧姆龙,注塑机,PLC
- 摘要：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。
设备概况
立式注塑机由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。
注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。
工艺介绍
立式注塑机的工艺，主要分为以下三个部分：
第一部分：储料机构，包括注射伺服、储料伺服，料斗，加热器等。
第二部分：模具部分，由产品规格决定模具大小和形状。
第三部分：开合模机构，由开合模伺服或者液压机构组成。用于模具的打开和关闭。
课题
01、加热响应慢、干扰大
● 多段加热响应性不同
● 加热管相互干扰
● 迟滞时间长
02、锁模机构稳定性不足
● 易发生冲击、损坏模具
● 开合模过程速度不稳定
03、储料&注射精准性不足
● 射出轴跟随精度不足
● 背压控制精度不足
04、保压过程响应慢
解决方案
01、过程控制技术
通过过程控制技术输出操作量，抑制因接触干扰导致的温度降低，实现加热器温度的早期稳定。
采用PIDAT功能自整定温度PID加快调试效率，温度控制精度从±10℃提高到±1℃。
02、开合模控制技术
① 多段速度控制，使开合模过程更为平滑（一般为3-6段）。
② 模具保护功能，防止损坏模具（一般为1-2段）。
③ 合模高压，确保模具可以顺利合上。
④ 加减速优化，减少冲击
03、 储料控制技术
① 储料轴为主轴，进行同步速度控制，提高加减速性能。
② 射出轴为从轴，采用电子齿轮方式跟随储料轴。
③ 根据背压反馈情况，实时修改电子齿轮比进行背压补偿。
④ 基准齿轮比自整定，提高背压控制精度。
04、 注射控制技术
① 射出轴同步速度控制，提高加减速性能。
② 根据位置参数，及时切换设定速度。
③ 高速射出提升背压，保证产品品质。
④ 背压高压保护，及时调整射出速度。
注射速度控制
从0-1500转加速时间25ms
无保压停机控制
▲ 1500转停机无冲击
▲ 减速时间25ms
▲ 减速距离3mm
05、 保压控制技术
① 高速切换保压
采用先降速，到达转矩限制速度后，再进行转矩控制。
速度无冲击
减速时间25ms
减速距离3mm
② 保压前馈控制
通过保压压力设定，计算采用的扭矩控制值，再进行压力PID补偿。
③ 泄压控制
当注射伺服到达切换点时，判断背压是否大于保压值。
背压>=保压值：进行泄压动作。
背压<保压值：进行保压动作。
泄压控制：注射伺服低速反向运行，同时限制反向运行最大高度，当压力低于保压
值后，注射伺服转矩控制介入。
④ 多段保压控制
当保压值设定值有多种情况时，通过压力设定值和当前值的比较，判定是否需要泄压动作或保压动作，进行快速切换实现多种保压压力稳定运行。此时需要进行伺服的反向泄压和正向保压的动作。
系统配置
针对注射、储料工艺开发【多段速度控制技术】，快速适应多种设备的开发工作，提高工作效率。针对速度转扭矩造成冲击过大的情况，对切换速度、扭矩进行斜率处理，提高切换过程的平缓性，较少设备冲击。
实现价值
高速稳定，设备竞争力UP
实现性能指标：
注射速度：200mm/s
称重精度：±0.025g
保压精度：±2Bar
定位精度：±0.02mm
温度精度：±1℃
背压精度：±1Bar
【经营层】
· 结合多项尖端技术，各项性能领先，设备竞争力向上！
【管理层】
· 采用多段速度控制，实现了加温、注射的高响应性，产能大幅提升。
· 提高切换过程的平缓性，较少设备冲击，提升良品率，避免材料浪费。
【工程师层】
· 全系统由欧姆龙提供技术支援，后期维护有保障。
· 通过控制器提供的功能块导入，无需繁琐的程序编译，缩短开发时间。
欧姆龙始终致力于解决生产中出现的课题，推动生产革新。尤其是欧姆龙智能制造理念i-Automation！中的“Integrated”（控制升级），致力于为制造业革新创出提供核心技术力，为客户创造更简单更灵活的制造现场，实现高速・高精度生产，赋予生产更多智能。
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