摘要：本文首先分析了注塑成型工艺，接下来详细阐述了PLC控制系统在注塑机控制系统中的应用做具体论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
引言工程塑料相对于通用塑料而言，具有更高的机械强度、耐腐蚀性和耐久性，能够作为工程材料使用，甚至可以取代某些机械设备的金属零部件，在环境苛刻的条件下长期使用，广泛应用在航空航天、汽车、机械、电气设备等领域，质轻且性能优异;注塑成型的生产工艺可重复性强、生产效率高、易于进行自动化生产，且注塑成型的产品精度高，用于加工成型工程塑料制品时，可成型结构复杂的塑料制品，具有较高的经济效益，目前采用注塑成型工艺加工成型的工程塑料制品已超过80%。注塑成型工艺之所以应用如此广泛，与它的自动化控制系统密不可分，继电器控制、可编程逻辑控制器(PLC)控制和微机控制是常用的三种自动控制技术，其中PLC控制系统可以通过人工编程对注塑过程的工艺进行调整，灵活性强，且控制可靠性好，本文主要围绕工程塑料注塑成型过程中PLC控制系统的应用进行展开分析。
1注塑成型工艺
1.1温度
机筒与射嘴温度：PPS的成型温度较高，机筒温度在300～350℃之间，在保证顺利充模和制品质量的前提下，机筒温度尽量不要太高，以免引起胶料在机筒内氧化交联甚至固化。射嘴温度比机筒温度稍低，并要求单独控制，以保持胶料良好的流动性而又不堵；模具温度：模具温度直接影响制品的结晶度，模具温度不同引起结晶度的差异较大。模具温度高，制品的结晶度也高，其力学性能较好，但有收缩大、凹陷、翘曲、耐冲击强度差等问题；模具温度低，制品的结晶度也低，收缩小、尺寸再现性好(制品尺寸与模具尺寸的复制程度)、耐冲击强度增大、超声波焊接性提高，但力学性能较差。一般模具温度控制在135～165℃，高温可选择140～180℃，因此，要根据产品的具体要求来确定模具温度。
1.2压力
充模圧力亦称注塑压力，控制在50～200MPa之间，为了保证制品的力学性能和尺寸精度，使用较高的注塑压力为佳，特别是形状复杂薄壁件更应如此；保压圧力为了防止内应力的产生保压压力应尽量低满足补缩便可以制品不出现凹陷为准；背压圧力，一定的背压有利于胶料的排气和塑化，以便得到质量稳定的制品，一般背压在0.5～1.5MPa之间，对于干燥不好的材料背圧可以大些。
1.3注塑速度
注射速度快，制品的表面光洁度高强度也较高，但过高的注射速度会使产品翘曲烧焦等现象，一般采用中等注塑速度。
1.4螺杆转速
螺杆转速可以在50～200rpm之间，高速成型可以采用较高的转速，这时胶料因剪切速率大而温升过快，必须将机筒温度调低。
1.5成型周期
由于PPS为結晶性聚合物，为了得到良好的力学性能，需采取较高的模具温度，较长的冷却时间，以提高结晶度。对于厚壁制品，注射时间、保压时间、冷却时间都应长于薄壁制品。为了防止收缩和内应力的产生，对复杂件、薄壁产品也需要适当延长保压时间。.6制品后处理为了提高制品的性能，消除内应力以及保持制品的性能和尺寸穏定性，可以将制品放入烘箱内进行退火处理，条件通常为200～240℃，2～4小时，具体根据制品的厚度和用途而定，厚制品时间长些，退火处理使制品再结晶从而结晶度提高，其性能也隨之而提高，但也导致再收縮而使制品的尺寸变化，模具设计时要考虑这因素。
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1.6注塑机的结构组成
注塑机是注塑成型过程中必不可少的机械成型设备，可以对塑料进行加热，将塑料熔体充模，实现注塑的全过程。一般情况下，注塑机的硬件结构包括:加热和冷却系统、注射系统、开模和合模系统、液压系统、检测系统和控制系统等其中，注塑机的控制系统通常与液压系统结合，对注塑机的各个动作进行控制，合理的控制系统能够使注塑成型工艺简单易行、且注塑制品具有较高的精度，因此控制系统是注塑机的重要结构。
2PLC控制系统在注塑机控制系统中的应用
2.1PLC控制系统在注塑机中的应用
PLC控制系统通常需要结合注塑机和实际的注塑生产过程进行设计，以实现对注塑过程的最优控制。首先需要确定PLC控制系统的硬件设备、软件系统。硬件设备包括PLC型号、输入/输出端口的分配、连接线缆等，软件系统主要是对注塑机注塑过程控制程序的编写。提前确定好选用的PLC控制系统类型和型号，将其与现有的注塑机相结合，改进输入/输出端口和软件程序等，是PLC控制系统实现对注塑过程进行控制的常用方法。
2.2PLC控制系统在特殊注塑成型过程中的应用
随着塑料工业的不断发展，传统的注塑成型过程已经无法满足需求，因此注塑成型工艺也在不断的创新发展，而新型的注塑成型工艺也需要更有效、更精确的控制方法进行生产工艺的调节。常见可采用PLC控制系统进行控制的新型注塑成型工艺有快速热冷注塑成型、微型注塑成型等。快速热冷注塑成型工艺是在更短的时间内可快速实现注塑模具的加热和冷却，生产效率高，但是温度的调节过程难度大，并且注塑制品更易出现边缘翘曲、熔接痕等缺陷。微型注塑机主要用于微纳米级工程塑料的注塑成型，对注塑过程的精度要求更高，因此控制系统的设计也需要更加精细化。将PLC控制系统结合其他的自动化控制技术，可以实现对注塑机更精确、更有针对性的控制,采用微型注塑机，设计了上位机为触摸屏、下位机为PLC的控制系统，对PLC控制程序的步进电机、模拟量、手动及自动模式、报警程序进行了程序设计，这种设计方法能够精确控制螺杆的转角和转速，进而实现对注塑模具温度的精确控制;同时，结合模糊PID控制算法，编写了可对料筒温度进行调控的PLC控制系统，最终可实现注塑料筒温度的最低稳态误差仅为±0.75℃，远远超过仅由PLC控制系统的注塑成型过程。在设计PLC控制系统时，尽管PLC自身的抗干扰能力较强，但是生产车间往往情况比较复杂、干扰因素多种多样，有时还需要对其进行抗干扰设计，常见的抗干扰设计有:选择性能更优的电源，预防电网的干扰;可靠接地，预防电击穿;防I/O接口干扰，保证精度等。增加抗干扰设计，能够进一步提高PLC控制系统对注塑成型过程的可靠性和准确性控制。
3注塑机控制系统的发展
最初的注塑机控制系统是电磁继电器，可通过较小的电流实现对大电流、高电压系统的遥控指挥，能够实现自动调节和安全保护，但是电磁继电器最大的缺点是响应时间长，而注塑过程的加热、充模、加压过程都需要在极短时间内完成，因此往往造成控制精度不准确的问题 。随后逐渐开发了 PLC 控制系统和微机控制系统，其中 PLC 控制系统可采用数字运算进行编程，采用软件程序控制硬件设备的工作过程，结合逻辑运算对注塑成型过程进行控制，操作灵活性强、安全可靠且不需要后期维护，因此得到了广泛的应用。
结语
结合生产车间实际，进行抗干扰设计能够提升注塑机运行的安全性。随着计算机工业的发展，PLC控制系统也必然会不断发展，更好地为工程塑料的注塑成型工艺服务。
参考文献
［1］治明．工程塑料与通用塑料注塑工艺的差异［J］．国外塑料，2013，31(7):58－59．
［2］王锦红．注塑机实现PLC机械控制改造的研究［J］．塑料工业，2016，44(6):73－76．
论文作者:阎雪平
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：注塑论文; 控制系统论文; 制品论文; 注塑机论文; 温度论文; 结晶度论文; 机筒论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;