基于PLC控制的高光注射模溫機控制系統(tǒng)

注射生產(chǎn)中模具溫度對塑件質量有著至關重要的作用。高光注射RHCM（Rapid Heat Cycle Molding）采用快速熱和快速冷卻的動態(tài)模溫控制技術，實現(xiàn)變模溫注射工藝，使制品達到無熔痕、高光潔度的質量標準。由于能夠取消傳統(tǒng)噴涂工藝，減少環(huán)境污染，是一種前景廣闊的綠色注射工藝。該工藝與常規(guī)注射成型工藝的區(qū)別主要體現(xiàn)在模具型腔表面溫度的動態(tài)控制上，故該工藝不能采用普通的的模溫機，為縮短成型時間，滿足成型要求，研制高光注射溫控系統(tǒng)非常必要。

一、高光注射溫控系統(tǒng)的工作模式

傳統(tǒng)的注射加工，在整個注射成型周期中，冷卻液不停循環(huán)，保持較低的但相對穩(wěn)定的模面溫度溫度，較低維持較短的成型周期。然而，在注射成型中較低模具表面溫度會導致塑件產(chǎn)生熔接痕等外觀和內在質量上的諸多缺陷。

高光注射技術則采用一種動態(tài)模溫控制方式，根據(jù)各工藝階段的特點，隨時調整模具溫度。在注射之前，將模具型腔表面加熱至工藝要求的溫度值，一般來講應當高于聚合物的玻璃化轉變溫度，然后注射。在熔體充模流動過程中，模具溫度始終保持在一個相對較高的水平上，隨后在保壓階段的后期或注塑機開始溶膠時，快速冷卻已定型的聚臺物熔體，閉模時又加熱模具，快速升溫。

如圖所示：

由于高光注射時需要較高的模具溫度，冷卻階段又要降到較低溫度，如果采用常規(guī)的模溫機，使模溫控制技術保持相對穩(wěn)定的模具表面溫度，勢必會延長成型周期，所以高光注射需要采用快速加熱和快速冷卻的變模溫技術即RHCM注射工藝。 目前RHCM注射工藝中加熱系統(tǒng)主要采用蒸汽加熱、水加熱、電加熱、感應加熱和紅外線加熱等方式。而使高溫熱水加熱的RHCM溫控系統(tǒng)采用熱容比高的水作為加熱媒介，模具升溫快速，且使用循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)成本相對較低。

二、模具溫度控制系統(tǒng)工作方式

在注射成型過程中，根據(jù)變模溫注射工藝對模具溫度控制的要求，通過溫控設備控制系統(tǒng)控制相關管路閥門的啟閉，使模具內部管道中的加熱/冷卻介質交替變換，從而實現(xiàn)模具溫度的動態(tài)控制。采用這種溫度控制系統(tǒng)的RHCM注射工藝可分為以下4個工作階段：

（1）在注塑機控制合模過程中，模溫控制器控制相關設備向模具內加熱冷卻水路管道中通入高溫熱水，快速加熱模具。

（2）模具溫度到達所要求的溫度后，停止向模具內加熱，同時注塑機開始注射，注射工藝進入充模階段。在熔體充模過程中，利用高溫熱水保持模具溫度的恒定。

（3）當注射保壓完成后，模溫控制器控制相關設備向模具內加熱冷卻水路管道中通入冷卻水，使模具快速降溫。

（4）當模具溫度降低到要求的溫度時，利用壓縮空氣將管道中殘留的冷卻水吹出，為下一個注射循環(huán)做好準備。完成上述過程后，注塑機控制開模，在頂出機構的作用下取出塑件，從而完成一個塑件的生產(chǎn)循環(huán)。

三、高光注射模溫控制系統(tǒng)的原理

高光注射模溫控制系統(tǒng)主要有控制對象主要為水泵電機與電磁閥，根據(jù)工藝流程進行不同的動作。工作方式分為全自動模式和手動模式。全自動模式分為準備程序（熱水內循環(huán)）、加熱模具程序、冷卻模具程序、模具水路中冷水吹除程序。按設計要求，各步序按照在工藝分別設定的時間依次循環(huán)進行。手動模式則可按需要單獨進行其中的步序，方便系統(tǒng)調試。

PLC有著運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高、使用方便、編程靈活、抗干擾能力強等特點，觸摸屏是一種新型可編程控制終端，反應速度快、節(jié)省空間，易于交流等特點適用于現(xiàn)場控制，因此在工藝參數(shù)較多又需要人機交互時，使用基于觸摸屏的PLC控制技術可提高整個生產(chǎn)的自動化控制水平、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。

為此提出應用PLC和觸摸屏技術的高光注射模溫控制系統(tǒng)（RHCM），實現(xiàn)高光注射對溫度控制系統(tǒng)的要求，PLC還可對系統(tǒng)的水位、溫度、壓力進行閉環(huán)控制，出現(xiàn)故障時及時報警，實現(xiàn)對注射模溫度的動態(tài)、高效、穩(wěn)定控制。

在PLC觸摸屏屏上可分別設定加熱模具、冷卻模具和吹除冷水的時間以及熱水最高溫度，當按下預備后，高光注射模溫控制系統(tǒng)（RHCM）進行溫度、壓力檢測并運行相應程序，然后通過自動和手動按鈕可分別進行兩種不同模式工作。

本文介紹了以高溫熱水為媒介的高光注射模溫控制系統(tǒng)（RHCM）的設計原理，通過于PLC和觸摸屏的聯(lián)合應用，簡化了現(xiàn)場操作，提高了高光注射生產(chǎn)的自動化控制水平，減輕了勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。

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