一种注塑机组控制系统软件设计研究

摘要:注塑机是一种极为重要的塑料加工成型机械，在生产中所起的作用越来越重要。本文首先介绍了注塑机的工作原理，然后对注塑机控制系统进行简要分析，重点分析了基于单片机的软件设计实现过程。

关键词：注塑机；控制系统；单片机

Abstract: injection molding machine is a kind of very important plastic processing machinery, and role in the production of the more important. This paper introduces the working principle of the injection molding machine, and a brief analysis of injection molding machine control system, analyzed the software design of the implementation process based on mcu.

Keywords: injection molding machine; control system; microcontroller

中图分类号： TP311文献标识码：A文章编号：

一、注塑机工作原理及系统介绍

1.1、注塑机的主要结构

注塑机是一种将塑料注塑成型的装置。以高压高速的方式将塑料熔体注入闭合的模具型腔内，再经冷却定型之后，得到了一种和模具型腔形状一致的塑料制品。其组成结构图如图下图所示。

1.2、工作过程

注塑机完成注射成型的动作基本过程如下图所示：

二、注塑机软件系统的控制

2.1、注塑机软件控制系统设计要求

注塑机控制系统要求对系统运行状态进行监测，其主要包括:

(1)利用LCD液晶对当前系统的运行状况和注塑参数修改进行显示。

(2)对注塑系统的动作、各点温度值以及位置进行监测，。

(3)监视料筒各段温度及加热状态。

(4)系统支持操作人员通过人机接口可以方便地对模具资料进行修改和设定。

(5)故障报警: 对生产过程中的各类故障如超温，超位等进行声音报警。

2.2、开发环境介绍

2.2.1、编写语言的选择

对于单片机的开发应用中，逐渐引入了高级语言，C语言就是其中的一种。C语言编写的程序比汇编语言方便，很多处理器都支持C编译器，并且具有良好的模块化、容易阅读及维护等优点，此外，所编写的模块程序方便移植，因此，本系统程序采用C语言编写。

2.2.2、编译软件

单片机开发不仅需要用到硬件外，软件也是少不了的，将汇编语言源程序转换为CPU可以执行的机器码的方法有两种，其一是手工汇编，其二是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。随着单片机开发技术的逐渐成熟，机器码的方法已经从普遍使用汇编语言升级为使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，本系统设计采用Keil编译软件进行开发。

2.3、控制系统软件设计

软件编写的大致思路是将系统按功能模块进行划分，结合模块要实现的功能对各个子程序进行编写。本节主要叙述注塑机控制系统软件的设计过程，分析注塑机控制系统软件需要实现的功能，介绍软件设计的基本原则，采用模块化设计系统主程序、采样子程序、键盘处理程序等。

2.3.1、软件需要实现的功能

1.数据采集：采集3组料筒温度信号。

2.给定温度信号的输入；包括上限温度、下限温度和工作温度。

3.提示处理和报警。

4.温度的显示。

2.3.2、软件的设计基本原则

1.符合现场功能要求。

2.Keil C软件提供了汇编语言和C语言程序之间相互调用的功能，使得在设计中，可以采用混合设计的方法，不同的程序段使用最方便的方式编程。

3.程序尽量可能地采用模块化结构，使得软件结构清晰，容易阅读和理解，利于程序的维护和调试。

4.提供必要的程序说明，利于维护、改进和功能扩展。

2.3.3、系统软件主程序

本系统设计的主程序包含一定时中断程序，其流程图如下图所示：

流程图说明:

本设计想要实现的是小型而且简易的注塑机的温度显示与检测。与以往的注塑机不同，本设计的温度检测使用的是DS18B20，该传感器是一种新型的温度传感器。

DS18B20的ROM和RAM指令表（如表1和表2）

表1 ROM指令表

表2 RAM指令表

根据以上指令代码以及DS18B20温度传感器的工作原理过程进行编程可以实现低温度的检测与读取。

2.4、温度控制子程序

获取温度检测的数据进行分析后，比对所检测温度是否高于或者低于所要求的温度，如果注塑机上射胶管所检测的温度高于所要求的上限温度，就将断开继电器，从而停止对电热丝的通电，也就终止了加热过程。如果注塑机上射胶管所检测的温度低于所要求的下限温度，就将接通继电器，从而开始对电热丝的通电，也就启动了加热过程。如果温度达到了注射所需要的温度后，就可以向单片机发送符合要求的温度信号，以便注塑机进行后续的操作。

2.5、键盘处理显示子程序

键盘是本系统主要的信息输入方式，是实现人机对话的主要途径。本系统采用4*4行列矩阵式键盘。在实时控制时，首先调用键盘扫描子程序，判断系统是否有按键按下，若没有，则返回。若有键按下，则进行相应的处理。按功能把16按键分为两种，一种是0-9是个数字键，另一种是6个功能键，分别为 上限、下线、设温、确定、测温、复位。键盘处理子程序流程图如下图所示：

2.6、位置检测显示

注塑机中模拟量的输入主要是电子尺，电子尺是一种电阻式的位移传感器，其工作原理是采用可变电阻分压原理，将线位移转换成传感器的电阻变化，并转变成电压信号。本控制系统流程图如下图所示：

由于对为转移的检测是将模拟量变为数字量，进行AD转换时必要的一个过程。A/D转换过程：

上电后，片选必须从高到低，才能开始一次工作周期此时EOC为高，输入数据寄存器被置为0，输入数据寄存器的内容是随机的。对TLC2543的操作，关键是理清接口时序图和寄存器的使用方式。

2.7、温度报警子程序

如果当注塑机料管所检测位置的温度超过我们设定的上限温度或者下限温度时，后续操作将直接影响产品的质量。所以需要在温度传感器检测到温度达到上限或者下限温度是要用蜂鸣器进行报警从而提醒操作人员进行纠正操作，从而解除警报，保证产品的正常生产。报警电路流程图如下图所示。

2.8、电动机正反转

注塑机的开模以及合模都需要电动机的转动来提供压力以及动力。在此设计中我们采用电动机对注塑部分进行位置移动提供动力。

三、结束语

对注塑成型质量控制及工艺优化进行研究是工业生产中一个急需解决的问题，不仅如此，它还是近些年来学术界所关注的焦点之一，正是在这样的背景下，本文的研究更具有现实意义。

参考文献

[1]张友根．我国注塑机控制系统的现状及发展趋势[J].上海塑料，2009

[2]胡志鹏．我国塑料机械市场发展现状与趋势[J]．工程塑料应用，2010

[3]徐方龙．精密注塑件的生产技术探讨[J]．电站设备自动化，2008

[4]葛朋．精密注塑成型技术浅谈[J]．机械与电气，2008