注塑機料筒加熱裝置分析
摘要：
目前，料筒加熱器電源的通／斷都采用繼電器、接觸 器實行全通或全斷的控制方式 ，該控制方式容易使溫度過沖，難以保證溫度控制精度。同時，繼電器與接觸器啟／停頻繁，容易產生打火、拉弧等現象，縮短了控制裝置的使用壽命，影響溫控精度。為解決上述問題，目 前加熱領域引入了變功率加熱方法，主要有：①電阻切換法，但該方法只能實現有級功率調節，在實際控制中 只能將溫度控制在±5℃的精度范圍內，難于滿足溫控 精度要求較高的注塑機；②PWM平均功率法，但該方法只能改變在某一時問段內的平均加熱功率，在導通的時 候只能實現全壓加熱，容易使溫度過沖，且在一個正弦周期內通／斷頻繁，易產生高頻電磁污染 。
基于此，本研究采用可控硅功率調整法設計針對注塑機料筒的數字式變功率加熱裝置。
1.料筒變功率加熱裝置的工作原理
該加熱裝置具有通過工控機控制算法自動調節加熱器加熱功率的功能，南溫度傳感器、數據采集卡、工控機、電阻加熱器以及相關硬件電路組成。其總體布局如圖1所示。
該裝置采用4個熱電偶KX(WRK7—202型，測量范圍0～400℃)，分別檢測固體輸送段、熔融加熱段、 保溫段和擠出段的溫度，并利用PCI7483板卡把溫度 數據傳送到工控機。工控機通過注塑機料筒溫度模糊 PID控制算法 得m下一時刻各段料筒加熱器的加熱功率。
該控制算法根據各段料筒實際檢測溫度和沒定溫度求出
式中tr(k)---料筒實測溫度,°C;ts(k)---設定溫度值,°C。
把e（k）與△e(k)經模糊化后得到E(k)和△E(k),然后經一下公式得出PID的3個參數Kp、Ki和Kd;
由中間變量 (t)得出下一時刻控制各段料筒加熱功率的可控硅的導通角 ，從而可得出下一時刻各 段料筒加熱器的加熱功率為：
式中U,T-220V交流電的電壓和周期;R-加熱器的電阻.
當某段溫度加熱到接近設定溫度后,在算法控制下減小該段料筒的加熱功率,直到檢測溫度與設定溫度相等,停止加熱,溫度開始下降.當溫度下降到一定值后,由熱電偶反饋料筒檢測溫度,與設定溫度比較后,由算法控制各組加熱器進行小功率加熱,使溫度上升.不斷重復上述過程,使溫度在較小范圍內波動.這樣通過該數字式變動率加熱裝置就能有效地減少溫度的過沖,減小能耗,從而提高溫控精度.
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