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工业自动化 吴清荣 等·注射位置闭环技术在注塑机上的应用研究
图 2 注射位置闭环系统原理图
系统由电流环、速度环、位置环（压力环）组成，它 指令至 CAN 总线上。
与传统注塑机不同的是增加了位置环。常规注塑机只 2.2.2 位置闭环算法实现流程
是将电子尺信号传输到上位机中进行显示查看，并不 （1）机器上电后，变频器首先会启动高精度
会去进行位置闭环的调整，严格来说常规注塑机的伺 CANopen 位移传感器，位移传感器会每间隔 1 ms 把
服控制系统它只是一个半闭环系统，如图 3 是常规注 当前负载位置发送到 CAN 总线上。
塑机的伺服控制系统，它只是通过编码器反馈电机转 （2）变频器会检测目前机器运行状态，是否有注
速，对于负载位置却无法有效地进行闭环控制。本文 射、储料或者射退等指令，当检测到以上指令后便会
将负载位置通过高精度 CANopen 位移传感器发送到 启动位置闭环算法并从 CAN 总线上一直读取螺杆的
CAN 总线上，上位机与变频器都可通过 CAN 总线读 实时位置信息。
取负载位置，变频器获取位置信息后通过内部闭环算 （3）在整个注射动作期间，算法都会去通过 PDO
法并结合上位机流量指令综合判断出所需电机转速， 方式一直读取上位机发过来的油温信息，当检测到油
从而控制注射位置，提高注射重复精度。 温变化时便会调取闭环算法内部的温度补偿算法来弥
补温度给油液黏度带来的变化而引起的位置定位精度
变化 ；当油温超过算法内部设定温度时便会退出闭环
算法并给出报警提示，这时就需要对油温进行冷却或
者机器本身需配置油温冷却装置。
（4）在整个注射动作期间，变频器会将压力传感
器反馈的压力与设定最大压力进行比较，如果压力达
图 3 常规注塑机的控制原理图
到最大压力时便会停止位置闭环算法，启动压力环来
2.2 注射位置闭环算法 控制，从而可以保护机器结构，防止压力过高带来的
2.2.1 位置闭环算法处理信息 破坏。
注射位置闭环算法应用 CANopen 协议进行数据 （5）当注射位置到达设定位置时，变频器便停止
交互，具体如下 ： 位置闭环算法，然后通过 SDO 方式发送位置闭环算
（1）上位机发送数据至变频器 法结束信号。
上位机通过 PDO（过程数据对象）方式来发送压 在整个闭环控制中，对精度影响较大的因素有温
力指令、流量指令和油温信息至 CAN 总线上，通过 度和位移传感器精度。测试发现当油温超过 45°，常
SDO（服务数据对象）方式发送设定位置信息至 CAN 规注射的重复精度变化较大，因此本文在位置闭环算
总线上。 法内增加了温度动态补偿算法用于弥补油液黏度变化
（2）变频器数据接收与发送 而引起的重复精度变化 ；位移传感器精度决定了反馈
变频器通过 PDO 方式从 CAN 总线上读取位移传 读取精度，当位移传感器精度较低时，那么反馈到算
感器发送过来的实时位置信息以及发送结束位置闭环 法中的变化也就越大，出现较大偏差时才会调整算法
年
2018 第 44 卷 ·57·
