CN114734603A - 一种注塑机及模具的温度控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注塑机及模具的温度控制系统和方法，其中系统包括一级调温部件、二级调温部件、三级调温部件、模具温控模块、自控制模块、报警模块、PID控制模块和操作终端，所述一级调温部件和模具温控模块连接，所述二级调温部件和自控制模块连接，所述三级调温部件和PID控制模块连接，所述自控制模块根据注塑机中填充材料设定温度阀值，所述模具温控模块、自控制模块、PID控制模块分别和操作终端连接，所述报警模块和三级调温部件连接。通过分级调温，PID调温的方式提高了注塑温度控制精度以及温度反馈速度，减少了温控过程中电热圈的开关损耗，节省电力资源。

Description

一种注塑机及模具的温度控制系统和方法
技术领域
本发明涉及注塑机智能生产领域，特别涉及一种注塑机及模具的温度控制系统和方法。
背景技术
随着科学技术的发展，塑料制品在生活、制造、科研等领域的需求越来越大，对于塑料制品的注塑要求也越来越高，为取得高质量的塑料制品，在注塑塑料原料的时候，我们需要对其温度进行控制，主要是对挤塑机的腔内温度控制以及对于喷嘴的温度进行控制，但是现有的开关式的温度控制仪器对于温度的控制波动范围大，超调量也大，容易造成注塑时温度过低，在喷嘴处堵塞，注塑过程长；或者是温度过高，原料分解的问题。
中国专利CN 109664478 A公开了一种“注塑机的料筒温度控制方法及系统”，该申请设置了第一加热温度，若注塑机在注塑机料筒温度达到第一加热温度之后的第一预设时间内没有开始正常生产，调节注塑机料筒至第二加热温度并保持在第二加热温度；其中，所述第二加热温度低于所述第一加热温度。通过降低注塑机在闲置时料筒的温度，可节省大量的电能。但是该申请无法准确地调控注塑机温度，只能用于节省电能。
发明内容
针对上述注塑机温度调控精确度差的问题，本发明提供了一种注塑机及模具的温度控制系统和方法，通过在喷嘴以及模具分别设置温度控制系统以及在料筒设置PID控制模块的方法，达到实时准确调控注塑机及模具温度的目的。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的控制系统包括一级调温部件、二级调温部件、三级调温部件、模具温控模块、自控制模块、报警模块、PID控制模块和操作终端，所述一级调温部件和模具温控模块连接，所述二级调温部件和自控制模块连接，所述三级调温部件和PID控制模块连接，所述自控制模块根据注塑机中填充材料设定温度阀值，所述模具温控模块、自控制模块、PID控制模块分别和操作终端连接，所述报警模块和三级调温部件连接。注塑使用的材料不同，所需求的加热温度不同，通过传统电源通断的方法调节温度的耗能大，效率低。
作为优选，所述一级控温部件包括模具调温装置，模具温度感应装置，所述模具调温装置设于模具上，所述模具温度感应装置设于模具内壁，所述模具调温装置和模具温度感应装置分别和模具温控模块连接。所述温度调温装置包括冷却液管道，管道控制阀，通过改变冷却液的流速进行温度的调控。
作为优选，所述二级调温部件包括喷嘴测温装置和喷嘴加热组件，所述喷嘴测温装置设于注塑机喷嘴外壁。所述喷嘴加热组件包括电热圈，所述电热圈内部设有喷嘴保护层。
作为优选，所述喷嘴测温装置为测温热电偶，所述喷嘴加热组件为电热圈，所述电热圈设于注塑机喷嘴周围，所述电热圈和测温热电偶分别和自控制模块连接。所述测温热电偶和二次仪表连接，所述二次仪表显示测温热电偶所测得的温度，所述测温热电偶生成的热电动势信号上传至自控制模块。
作为优选，所述三级调温部件包括注塑机电热圈组、调温阀和温度传感器，所述注塑机电热圈组、调温阀以及温度传感器分别和PID控制模块连接。所述调温阀和进气控制装置连接，所述温度传感器设于料筒内部。
本发明的一种注塑机及模具的温度控制系统的控制方法，具体步骤包括：
S1启动装置，通过注塑机电热圈组将料筒内原料温度加热至预设温度的80%；
S2通过控制变量法，分别调高注塑机电热圈组各段电热圈温度，直至料筒内原料达到预设温度；
S3将注塑机电热圈组中调温效果高的一半电热圈设为高反馈电热圈组，另一半设为低反馈电热圈组；
S4通过温度传感器的数据进行温度偏差计算，根据计算结果校正PID参数，选择PID反馈途径，进行料筒温度调控；
S5根据注塑原料，通过控制终端调整自控制模块参数，进行喷嘴温度调控；
S6根据注塑原料，通过控制终端调整模具温控模块参数，进行模具温度调控。
不选择对所有的注塑机电热圈组进行温度调控，一方面是参数变化量大，控制精度低，另一方面是能量利用率低，通过将注塑机电热圈组分为两组的方法，可以有效地提高温控精度和效率。
作为优选，所述步骤S4具体包括：
S41将温度偏差分为在预设温度1℃之内及预设温度1℃之外；
S42若温度偏差在预设温度1℃之内，使用PID控制模块调控低反馈电热圈组；
若温度偏差在预设温度1℃之外，使用PID控制模块调控高反馈电热圈组及调温阀。
当温度偏差在预设温度1℃之外时，单调控高反馈电热圈组，调节速度慢，需要和调温阀结合，向料筒进气进行温度控制，且过高温会触发警报模块，需要调温阀进行快速降温。
作为优选，所述步骤S5具体包括：
S51根据注塑原料在自控制模块设定温控阈值；
S52若喷嘴测温装置上传的温度在该温控阈值外，通过自控制模块控制喷嘴加热组件电流，直至喷嘴温度至温控阀值内。
不同的注塑原料的注塑温度阀值不同，需设定不同的温度阀值，喷嘴处的温度一般低于料筒温度，所以喷嘴加热组件处于开通状态，通过改变喷嘴加热组件电流，来改变加热温度。
作为优选，所述步骤S6具体包括：
S61根据注塑原料在模具温控模块设定模具温度阀值；
S62根据模具温度感应装置反馈的温度，调整模具调温装置参数，将模具内温度控制在模具温度阀值内。所述模具调温装置参数为冷却液流速参数。
本发明的有益效果是
1.使得料筒、喷嘴以及模具内的温度控制精度提高，使得产品成型质量好，成型效率高；
2.通过智能控制的方法，对于温度的反馈速度快；
3.传统开关电源控制注塑机温度的方法的电热圈通断损耗大，本申请能够减少开关损耗，大大节省电力。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明的一种方法流程图。
图中1、模具温度感应装置，2、模具，3、模具调温装置，4、喷嘴测温装置，5.喷嘴加热组件，6、喷嘴，7、温度传感器，8、注塑机电热圈组，9、料筒，10、调温阀。
具体实施方式
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。
实施例：本实施例的一种注塑机及模具的温度控制系统，如图1所示，包括模具2，所述模具2内部设有模具调温装置3，所述模具调温装置3和模具温控模块连接，所述模具2内部还设有模具温度感应装置1，所述模具温度感应装置1和模具温控模块连接。所述模具2由喷嘴6进料，所述喷嘴6上设有喷嘴测温装置4，所述喷嘴测温装置包括测温热电偶，所述测温热电偶可以将直接测量温度，将温度信号转化为热电动势信号，所述测温热电偶和二次仪表连接，所述二次仪表将热电动势信号转化为喷嘴温度显示，所述喷嘴测温装置4和自控制模块连接，所述测温热电偶生成的热电动势信号上传至自控制模块，所述喷嘴6上还设有喷嘴加热组件5，所述喷嘴加热组件5包括电热圈，所述电热圈和自控制模块连接，所述自控制模块控制电热圈电流实现加热温度的调控，所述喷嘴6连接的为料筒9，所述料筒9内部设有温度传感器7，所述温度传感器7和PID控制模块连接，所述温度传感器7将料筒内温度上传至PID控制模块，所述料筒9上设有注塑机电热圈组8，所述注塑机电热圈组8和PID控制模块连接，所述PID控制模块通过改变注塑机电热圈组8的电流改变加热温度，所述温度传感器7和警报模块连接，当温度传感器7反馈温度达到警报阈值时，警报模块发出警报信号，所述料筒9上还设有调温阀10，所述调温阀10与进气设备连接，所述调温阀10还和PID控制模块连接，所述PID控制模块通过改变调温阀10的进气量，来降低料筒9的温度。所述模具温控模块、自控制模块、PID控制模块和控制终端连接，由控制终端来让员工操作进行参数调整。
本实施例的一种注塑机及模具的温度控制系统的控制方法，具体步骤包括：
S1启动装置，通过注塑机电热圈组将料筒内原料温度加热至预设温度的80%；
S2通过控制变量法，分别调高注塑机电热圈组各段电热圈温度，直至料筒内原料达到预设温度；
S3将注塑机电热圈组中调温效果高的一半电热圈设为高反馈电热圈组，另一半设为低反馈电热圈组；
传统方案中对电热圈组进行温度控制，但是该方法的温度控制参数的改变造成控制的超调量大，控制的精度低，且控制所消耗的能源高，先采用分区控制，降低电热圈参数的影响能力，便于把控控制精度。
S4通过温度传感器的数据进行温度偏差计算，根据计算结果校正PID参数，选择PID反馈途径，进行料筒温度调控；
所述步骤S4具体包括：
S41将温度偏差分为在预设温度1℃之内及预设温度1℃之外；
S42若温度偏差在预设温度1℃之内，使用PID控制模块调控低反馈电热圈组；
当温度偏差在预设温度1℃之外时，单调控高反馈电热圈组，调节速度慢，需要和调温阀结合，向料筒进气进行温度控制，且过高温会触发警报模块，需要调温阀进行快速降温。
S5根据注塑原料，通过控制终端调整自控制模块参数，进行喷嘴温度调控；
所述步骤S5具体包括：
S51根据注塑原料在自控制模块设定温控阈值；
S52若喷嘴测温装置上传的温度在该温控阈值外，通过自控制模块控制喷嘴加热组件电流，直至喷嘴温度至温控阀值内。
不同的注塑原料的注塑温度阀值不同，需设定不同的温度阀值，喷嘴处的温度一般低于料筒温度，所以喷嘴加热组件处于开通状态，通过改变喷嘴加热组件电流，来改变加热温度。
S6根据注塑原料，通过控制终端调整模具温控模块参数，进行模具温度调控。
所述步骤S6具体包括：
S61根据注塑原料在模具温控模块设定模具温度阀值；
S62根据模具温度感应装置反馈的温度，调整模具调温装置参数，将模具内温度控制在模具温度阀值内。所述模具调温装置参数为冷却液流速参数。
本发明通过模具温度控制，喷嘴温度控制以及料筒温度控制相结合的方法，能够更加精确地控制塑制产品的生产温度、效率和质量。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了模具温控模块、自控制模块、喷嘴测温装置、模具调温装置，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种注塑机及模具的温度控制系统，其特征在于，包括一级调温部件、二级调温部件、三级调温部件、模具温控模块、自控制模块、报警模块、PID控制模块和操作终端，所述一级调温部件和模具温控模块连接，所述二级调温部件和自控制模块连接，所述三级调温部件和PID控制模块连接，所述自控制模块根据注塑机中填充材料设定温度阀值，所述模具温控模块、自控制模块、PID控制模块分别和操作终端连接，所述报警模块和三级调温部件连接。
2.根据权利要求1所述的一种注塑机及模具的温度控制系统，其特征在于，所述一级调温部件包括模具调温装置，模具温度感应装置，所述模具调温装置设于模具上，所述模具温度感应装置设于模具内壁，所述模具调温装置和模具温度感应装置分别和模具温控模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种注塑机及模具的温度控制系统，其特征在于，所述二级调温部件包括喷嘴测温装置和喷嘴加热组件，所述喷嘴测温装置设于注塑机喷嘴外壁。
4.根据权利要求3所述的一种注塑机及模具的温度控制系统，其特征在于，所述喷嘴测温装置为测温热电偶，所述喷嘴加热组件为电热圈，所述电热圈设于注塑机喷嘴周围，所述电热圈和测温热电偶分别和自控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种注塑机及模具的温度控制系统，其特征在于，所述三级调温部件包括注塑机电热圈组、调温阀和温度传感器，所述注塑机电热圈组、调温阀以及温度传感器分别和PID控制模块连接。
6.一种基于权利要求1至5中任意一种注塑机及模具的温度控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1启动装置，通过注塑机电热圈组将料筒内原料温度加热至预设温度的80%；
S2通过控制变量法，分别调高注塑机电热圈组各段电热圈温度，直至料筒内原料达到预设温度；
S3将注塑机电热圈组中调温效果高的一半电热圈设为高反馈电热圈组，另一半设为低反馈电热圈组；
S4通过温度传感器的数据进行温度偏差计算，根据计算结果校正PID参数，选择PID反馈途径，进行料筒温度调控；
S5根据注塑原料，通过控制终端调整自控制模块参数，进行喷嘴温度调控；
S6根据注塑原料，通过控制终端调整模具温控模块参数，进行模具温度调控。
7.根据权利要求6所述的一种注塑机及模具的温度控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41将温度偏差分为在预设温度1℃之内及预设温度1℃之外；
S42若温度偏差在预设温度1℃之内，使用PID控制模块调控低反馈电热圈组；
若温度偏差在预设温度1℃之外，使用PID控制模块调控高反馈电热圈组及调温阀。
8.根据权利要求6所述的一种注塑机及模具的温度控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
S51根据注塑原料在自控制模块设定温控阈值；
S52若喷嘴测温装置上传的温度在该温控阈值外，通过自控制模块控制喷嘴加热组件电流，直至喷嘴温度至温控阀值内。
9.根据权利要求6所述的一种注塑机及模具的温度控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
S61根据注塑原料在模具温控模块设定模具温度阀值；
S62根据模具温度感应装置反馈的温度，调整模具调温装置参数，将模具内温度控制在模具温度阀值内。
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