注塑机油电伺服驱动器多组控制方式的应用

作者：中达电通股份有限公司 张文涛

欢迎访问e展厅 展厅 1 注塑机展厅 注塑机, 立式注塑机, 二手注塑机, 真空成型机, 发泡注塑机, ... 随着市场的普及及应用层面的深入，及时开发新功能—多组PID控制显得尤为重要，它解决了塑机在新工艺新需求的环境下对油电驱动器的要求。本文主要讲解了多组PID的意义、设置方式、与三段式PID的比较。 众所周知，台达油电伺服驱动器VFD-VJ在经过近两年的发展后，功能在逐步完善的同时，也越来越趋向稳定。在客户处的应用上，也得到了易上手易调试的赞誉。我们的FAE、代理商及终端客户的技术人员甚至总结了一套经验参数，从而更加简化了调机过程和售后服务。 在注塑机上，各主要运动部件在加工时要求动作快速、平稳，表现在液压上就是要求建压时速度快、保压时偏压及震荡小、泄压时要及时。这也就是常说的流量和压力的响应速度和控制精度。在这一点，VJ目前正式使用的V2.02版PID控制方式已满足大部分的控制精度要求。但随着VJ产品的进一步扩大市场及客户产品工艺的革新，目前的PID控制不能完好地满足控制要求，所以台达推出了新的PID控制功能，并在2011年年底前进行了成功的测试。 V2.02版PID控制模式简述 目前V2.02版的模式就如同VJ使用手册上介绍的一样，一般称之为三段式PID控制模式，如图1所示。 这种方式是将压力控制分为三个不同的阶段，用PID1、PID2及PID3对各自的阶段进行处理。涉及到参数如表1所示。采用此种方式的优点是给与不同阶段不同的控制特性。而缺点则是，用一套参数适应所有的液压部件的动作。对不同液压部件动作要求机械特性趋同，工艺要求尽可能一致。如果其中一个的机械特性或加工工艺有明显的变化，就会出现无法兼顾或不易调机的问题出现。 相应的案例 宁波一塑机厂生产的塑机为了满足其用户的加工工艺要求，在加工某些注件时，塑机的高压锁模需要时间较长的保压动作。为此进行了相关的测试工作，下图是一般正常注塑时高压锁模和注射的曲线图。 PID的设置值如表2所示。 同参数的情况下，进行高压锁模保压时出现图3情况。 很明显，在高压锁模的保压阶段出现了剧烈地震荡。经过数次的参数修正后结果图4所示。 虽然在几次测试过程中，塑机厂经过自检认为其高压锁模部分的设计存在一些问题，但修改设计的成本过高并已批量投产，也认可最后的调试结果。可这明显是通过损失射出保压的稳定达到的，而且高压锁模保压时仍存在少余的震荡，整个调机过程非常复杂，不断修正参数以找到一个合适的设置值来平衡所有的液压动作。 V2.02版最终的PID参数如表3所示。 针对这种情况，台达迅速推出了82.03测试版，经客户配合在同一机台上进行了测试。 新版PID的应用 不同于V2.02版的三段式PID（或一组三段式），新版的则存在两种PID模式，使用参数选择其中任一种。增加了三组全段式PID。新测试版本着少增加控制参数数量，不改变控制参数号的思路，通过增加00-38参数切换PID的控制模式、二个MI输入选择PID组别的方式实现了三组全段式PID控制，每一组PID可以用于相关联的一个液压动作从建压、保压到泄压的全过程的整定。 所以它的控制简图如图5所示。 通过三组全段PID的方式，就可以对塑机注射加工过程中每一个液压动作给出独自的特性整定，而不需要考虑彼此不同的外部机械特性的干扰了。 具体参数如表4所示。 调机后曲线如图6所示。 无论从曲线图上还是塑机的机械动作上都明显好于之前的结果。具体参数设置值如表5所示。 （三组PID的分配：PID1→射出保压、PID2→高压锁模、PID3→其它动作）与V2.02版比较，除了PID的不同外，大家可以发现00-26（压力稳定区）的设置值也不一样。在V2.02中，00-26参数主要是起到切换PID1与PID2的作用。一般根据需要，设置值在25~50，作用区与PID2控制区重合。而在新版的三组全段式PID的控制下，在一个液压动作过程中，仅有一组（或一个）PID在起作用，如果该参数设置仍按以前的经验设置，会出现在实际压力达到给定压力后明显过冲或建压时间过长的问题，所以目前看00-26最好设置为100，使用其作用区仍与该段的PID控制区重合，才能达到好的控制效果。 结束语 虽然很多同类产品也有类似的控制功能，如：三组三段式或外加PID功能卡。但经过比较后，发现或许是调机过于繁杂如三组三段式，涉及参数过多；或许是成本增加如外加功能卡，电气控制设计线路复杂，并且在最终的控制效果上并不能达到台达产品的效用。 通过该客户近3个月的使用，在不需要客户对塑机的液压部分重新设计的基础上，该版本的控制非常稳定，满足客户设计要求。在调机难易度和控制稳定性上，客户给出了优于竞争对手的结论。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/10/2013)