基于PLC控制的高光注射模溫機(jī)控制系統(tǒng)

注射生產(chǎn)中模具溫度對(duì)塑件質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。高光注射RHCM（Rapid Heat Cycle Molding）采用快速熱和快速冷卻的動(dòng)態(tài)模溫控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變模溫注射工藝，使制品達(dá)到無(wú)熔痕、高光潔度的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由于能夠取消傳統(tǒng)噴涂工藝，減少環(huán)境污染，是一種前景廣闊的綠色注射工藝。該工藝與常規(guī)注射成型工藝的區(qū)別主要體現(xiàn)在模具型腔表面溫度的動(dòng)態(tài)控制上，故該工藝不能采用普通的的模溫機(jī)，為縮短成型時(shí)間，滿足成型要求，研制高光注射溫控系統(tǒng)非常必要。

一、高光注射溫控系統(tǒng)的工作模式

傳統(tǒng)的注射加工，在整個(gè)注射成型周期中，冷卻液不停循環(huán)，保持較低的但相對(duì)穩(wěn)定的模面溫度溫度，較低維持較短的成型周期。然而，在注射成型中較低模具表面溫度會(huì)導(dǎo)致塑件產(chǎn)生熔接痕等外觀和內(nèi)在質(zhì)量上的諸多缺陷。

高光注射技術(shù)則采用一種動(dòng)態(tài)模溫控制方式，根據(jù)各工藝階段的特點(diǎn)，隨時(shí)調(diào)整模具溫度。在注射之前，將模具型腔表面加熱至工藝要求的溫度值，一般來(lái)講應(yīng)當(dāng)高于聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，然后注射。在熔體充模流動(dòng)過(guò)程中，模具溫度始終保持在一個(gè)相對(duì)較高的水平上，隨后在保壓階段的后期或注塑機(jī)開始溶膠時(shí)，快速冷卻已定型的聚臺(tái)物熔體，閉模時(shí)又加熱模具，快速升溫。

如圖所示：

由于高光注射時(shí)需要較高的模具溫度，冷卻階段又要降到較低溫度，如果采用常規(guī)的模溫機(jī)，使模溫控制技術(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定的模具表面溫度，勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)成型周期，所以高光注射需要采用快速加熱和快速冷卻的變模溫技術(shù)即RHCM注射工藝。 目前RHCM注射工藝中加熱系統(tǒng)主要采用蒸汽加熱、水加熱、電加熱、感應(yīng)加熱和紅外線加熱等方式。而使高溫?zé)崴訜岬腞HCM溫控系統(tǒng)采用熱容比高的水作為加熱媒介，模具升溫快速，且使用循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)成本相對(duì)較低。

二、模具溫度控制系統(tǒng)工作方式

在注射成型過(guò)程中，根據(jù)變模溫注射工藝對(duì)模具溫度控制的要求，通過(guò)溫控設(shè)備控制系統(tǒng)控制相關(guān)管路閥門的啟閉，使模具內(nèi)部管道中的加熱/冷卻介質(zhì)交替變換，從而實(shí)現(xiàn)模具溫度的動(dòng)態(tài)控制。采用這種溫度控制系統(tǒng)的RHCM注射工藝可分為以下4個(gè)工作階段：

（1）在注塑機(jī)控制合模過(guò)程中，模溫控制器控制相關(guān)設(shè)備向模具內(nèi)加熱冷卻水路管道中通入高溫?zé)崴?，快速加熱模具?

（2）模具溫度到達(dá)所要求的溫度后，停止向模具內(nèi)加熱，同時(shí)注塑機(jī)開始注射，注射工藝進(jìn)入充模階段。在熔體充模過(guò)程中，利用高溫?zé)崴３帜＞邷囟鹊暮愣ā?

（3）當(dāng)注射保壓完成后，模溫控制器控制相關(guān)設(shè)備向模具內(nèi)加熱冷卻水路管道中通入冷卻水，使模具快速降溫。

（4）當(dāng)模具溫度降低到要求的溫度時(shí)，利用壓縮空氣將管道中殘留的冷卻水吹出，為下一個(gè)注射循環(huán)做好準(zhǔn)備。完成上述過(guò)程后，注塑機(jī)控制開模，在頂出機(jī)構(gòu)的作用下取出塑件，從而完成一個(gè)塑件的生產(chǎn)循環(huán)。

三、高光注射模溫控制系統(tǒng)的原理

高光注射模溫控制系統(tǒng)主要有控制對(duì)象主要為水泵電機(jī)與電磁閥，根據(jù)工藝流程進(jìn)行不同的動(dòng)作。工作方式分為全自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。全自動(dòng)模式分為準(zhǔn)備程序（熱水內(nèi)循環(huán)）、加熱模具程序、冷卻模具程序、模具水路中冷水吹除程序。按設(shè)計(jì)要求，各步序按照在工藝分別設(shè)定的時(shí)間依次循環(huán)進(jìn)行。手動(dòng)模式則可按需要單獨(dú)進(jìn)行其中的步序，方便系統(tǒng)調(diào)試。

PLC有著運(yùn)算速度高、指令豐富、功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便、編程靈活、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，觸摸屏是一種新型可編程控制終端，反應(yīng)速度快、節(jié)省空間，易于交流等特點(diǎn)適用于現(xiàn)場(chǎng)控制，因此在工藝參數(shù)較多又需要人機(jī)交互時(shí)，使用基于觸摸屏的PLC控制技術(shù)可提高整個(gè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制水平、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。

為此提出應(yīng)用PLC和觸摸屏技術(shù)的高光注射模溫控制系統(tǒng)（RHCM），實(shí)現(xiàn)高光注射對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求，PLC還可對(duì)系統(tǒng)的水位、溫度、壓力進(jìn)行閉環(huán)控制，出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)注射模溫度的動(dòng)態(tài)、高效、穩(wěn)定控制。

在PLC觸摸屏屏上可分別設(shè)定加熱模具、冷卻模具和吹除冷水的時(shí)間以及熱水最高溫度，當(dāng)按下預(yù)備后，高光注射模溫控制系統(tǒng)（RHCM）進(jìn)行溫度、壓力檢測(cè)并運(yùn)行相應(yīng)程序，然后通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)按鈕可分別進(jìn)行兩種不同模式工作。

本文介紹了以高溫?zé)崴疄槊浇榈母吖庾⑸淠乜刂葡到y(tǒng)（RHCM）的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)于PLC和觸摸屏的聯(lián)合應(yīng)用，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)操作，提高了高光注射生產(chǎn)的自動(dòng)化控制水平，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。

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