注塑机是加工塑料制品的主要设备之一Q由于它能一ơ成型外形复杂、尺寸精或带有金属嵌g的质地致密的塑料制品Q而被q泛应用于机械、电(sh)力电(sh)子、汽车、徏材、包装、国阌Ӏ农业、文教卫生及Z日常生活的各个领域。我国是塑料制品生大国Q也是世界最大的注塑机生产销售国家。据中国塑料加工工业协会l计Q?016q我国橡塑行业的工业产值年增长率已辑ֈ8%Q同时市场对塑料产品的质量提Z更高的要求，然而我国高_֯注塑机型仍主要依赖进口?br />
?产品功能设计C意?
注塑q程是将热塑性塑料或热固性塑料先在加热机{中均匀塑化Q然后由螺杆或柱塞推压到闭合模具型腔中，l冷却或加热定型后得到所需塑料制品的成型过E。温度控制是注塑E控制中最重要的内容之一Q在实际生q程中需要解决以下问题：
׃熔体{被控对象状态的时变性、外界干扰因素复杂，D对象模型参数难以定Q容易生超调和振荡、现场PID参数整定旉q长Q很难达到理想的控制效果。同Ӟ虽然液压Ҏ(gu)度控制相对独立，但其变化会媄响液压系l的量及压力稳定与注射速度的重复性，而模L温度变化则会影响制品的表面质量和制品的成型周期。传l注塑机在温度控制精度、稳定性和能耗控制等斚wq需要进行改q和提升?br />
?D-BUS数据交互格式
针对以上问题Q我们开发的“网l化注塑机温度控制器”是Z飞升曲线参数自整定控制、神l元自适应PSD控制和模pPID控制{技术，_E_地测量和控制料筒温度、射嘴温度、液压a温度和模h度，以实现无调、解耦合、抗q扰、参数自整定{控制功能，辑ֈ提升成型质量、提高生产效率和节能降耗的目的。在满各行业对塑料制g个性化、精密化以及高速、高效、节能生产需求的同时Q国注塑高端化、精密化路线Q提高橡塑行业的自动化水q?br />
一、关键技?br />
Z解决注塑Z温度控制的种U问题，我们研究高速ȝ技术、高_ֺ温度量技术、无调参数自整定控制技术、多温区抗干扰解耦控制技术和可编E控制技术，开发D-BUS高速ȝQ支持倍福的EtherCAT协议Q开发网l化注塑机温度控制器。在实现无超调、抗q扰、去耦合和节能降耗等温度控制功能的同Ӟ又可以作为I/O模块与PAC互联Q完成自L度控制和辅助q动控制Q实现完整的注塑机控制系l，辑ֈ降低生成本、提升塑件质量的目的?br />
(1)高速ȝ技?br />
高速ȝ技术，q型以太网和RS485ȝ双网l结构组成的D-BUS高速ȝ。环型高速以太网ReBUS使用IEEE802.3以太|规范构成环型拓扑结构，高速ȝMB 采用1Mbps的RS485接口标准Q通过双冗余网l实现网l信息传输、故障侦与冗余备䆾。ReBUS环型以太|的通信响应速度可达10us/100BytesQ满高速运动控制对|络pȝ的高实时性要求?br />
?x-y二维q面|格划分?
MB |络l构采用M通信方式Q主站周期性地发送和接收数据Q从站根据配|从报文指定位置d输入数据Qƈ回填输出数据Q然后将报文传送至下一节点Q依ơ@环。当报文回到ȝ接收端时Q完成了各从站及I/O的数据刷新?br />
ReBUSȝ采用环型拓扑l构Qȝ中设备如果出现故障将D环\断裂Q数据同步报文无法到达主站，而采用高速MB ȝ能实现故障侦与冗余备䆾Q保证了|络的高速性和可靠性?br />
同时QD-BUS高速ȝ支持与倍福的EtherCAT互联Q得网l化温度控制器可实现与倍福的工控机或I/O模块直接q接Q可作ؓI/O融入注塑机控制系l的q动控制部分。这U技术不仅可以将温度参数作ؓq动控制的参考输入，q可以连接编码器、变频器{传感装|和执行机构Qؓ注塑机控制系l提供温度控制和I/O功能?br />
(2)高精度温度测量技?br />
温度场拟合方法实现热?sh)偶L温度补偿Q仅通过三点温度的分布变化规律，建立p三点定的^面上温度分布的数学模型，q过最二乘的Ҏ(gu)处理实验数据Q求得模型的待定pL。徏立二l^面温度分布数学模型，自变量ؓ已知的三Ҏ(gu)度，函数值是以这三点为顶Ҏ(gu)定矩Şq面上Q一点的温度倹{对于热?sh)偶的冷端接U端只处于一个^面上的品，只需要测量其中三点的温度Q即可实现该q面上所有通道的热?sh)偶温度补偿?br />
(3)无超调参数自整定控制技?br />
无超调参数自整定PID控制Ҏ(gu)可解军_艺参数配|复杂和温度q冲的问题。采用双PID环控Ӟ内环准确和控制发热圈的温度Q外环准地和控制熔料温度。采用飞升曲U法和Z-N公式来确定PID控制参数Q即在熔料从h上升至讑֮值的q程中徏立数学模型，获取其动态模型参敎ͼ使用一阶惯性加U滞后模型来q似表示pȝ模型Q当定模型中的攑֤pL、纯滞后旉和时间常数后Q即可根据Ziegler—Nicholsl验公式求得PID的三个参数?br />
(4)多温区抗q扰解耦控制技?br />
采用经元自适应PSD控制技术解耦，抉|各温区的变化兌Q包含解耦控制器在内的广义对象传递函数变为对角阵Q由此解除过E中的耦合Q各温区控制系l变为单回\pȝ。针Ҏ(gu)塑机料筒温度非线性、时变性等特点Q借助经|络的可训练性和l构通用性，赋予其自适应能力Q能D其Q意温区非U性函敎ͼ且不需要精的对象模型Q实现v来简单方便，能够满解耦控制要求。同时结合模pPID控制法q行控制Q能较好地克服温度控制对象的滞后问题Q还能提高系l的控制_ֺ和抗q扰能力?br />
(5)可编E控制技?br />
以控制器模拟量输入输Zؓ基础Q参考IEC61499标准和IEC61131-3标准Q通过无超调参数自整定PID控制功能块、神l元自适应PSD控制功能块、模pPID控制功能块，实现注塑q程的无调温度控制Q通过可编E的方式解决不同物料cd、多U工艺参数的配置问题Q提高注塑机控制pȝ的开发效率?br />
二、主要性能和创C?br />
产品“网l化注塑机温度控制器”主要用于注塑机的料{和嘴温度控制、液压a温度控制和模h度控Ӟ主要性能如下Q?br />
(1)满工业U应用需求，产品通过늣兼容试、高低温老化实验和极限防护测试，工作环境温度-40?5℃，湿度范围95%不结?
(2)|络化温度控制器hCPU、网兟뀁I/O与冗余控制功能，h以太|、RS485和ZigBee通信接口Q支持倍福的EtherCAT协议Q通信周期?msQ模拟量输入输出E_旉10us/8通道;
(3)~程语言支持IEC61131和IEC61499标准Q支持无调PID控制参数自整定、PWM和模拟量输出、位|式和增量式PID控制;温度控制_ֺ辑ֈ?0.1?
(4)通过CE认证和RoHS认证QM技术水q到国际先q水q?br />
?飞升曲线C意?
温度场拟合方法实现热?sh)偶L温度补偿技术、无调参数自整定控制技术、多温区抗干扰解耦控制技术和可编E控制技术，提高了对注塑机温度的量和控制精度，Z温度参数可对注射旉和分U注进行优化，使得注射成型工艺参数的选定更具合理性，同时pȝ可以自适应不同的物料类型和环境条gQ大大羃短试模和修模的时_降低生成本Q保证热塑过E的E_性，显著提高塑料制品的质量。无调、解耦合、抗q扰和参数自整定是技术特色和创新炏V?br />
三、市场需求情?br />
我国塑料制品的总量虽然已经位居世界W二Q但人均消费量仅40公斤Q较国、比利时、d国等发达国家差距?倍之多。因此，我国塑料制品和塑料机械的市场需求还l增长，q有很大的发展空间。整体来_我国_֯注塑成型装备q处在v步阶D，发展I间很大Q高_֯制品市场需求与日俱增，对精密注塑成型设备与技术的要求也不断提高?br />
?可编E控?
IARTF行业分析报告昄Q世界塑料加工机械近q来的年均销量ؓ100亿美元左叻I其中q?0亿美元ؓq出口N易，由此可见塑料加工机械在国际N易中是一支比较活跃的力量。但我国塑料加工机械2016q的出口额还不到15亿美元，仅占世界塑料加工机械出口额的10%。由于我国的塑料加工机械产品大部分处于仿刉D，目前仅能保有中低和通用型市场，虽然在国际上以低廉的h占据一定优势，但仍~Z自主产权的核心技术和竞争力?br />
本品具有结构紧凑、功能全面、用方ѝ性能E_{特点，专门针对塑行业应用需求，强化了网l通信、分布式可编E控制、控制参数自整定、无调控制{功能。据我们估计Q经q机?sh)配套和工程目应用Q本产品在国际市场上以高性h(hun)比的优势站稳脚跟Q而且可以替代q口产品?
