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[注塑机料筒变功率加热装置设置]


  注塑机料筒加热装置硬件电路包括过零检测电路模块和可控硅驱动电路模块。过零检测电路用于检测交流电源电压过零点,可控硅驱动电路用于触发可控硅导通。
注塑机料筒结构图
  1、过零检测电路
 
  过零检测电路,由三抽头同步变压器TRA,二极管半桥整流D1、D2,运算放大器AR1,三极管T等组成。当二极管半桥整流输出端为零时(即交流电源的电压过零点),运算放大器两输入端都为零,运算放大器输出为零,三极管T截止,信号输出端输出为5 V,否则为0 V。这样就获取了交流电源的电压过零点。
 
  在获取交流电源电压的过零点后,可根据加热器的功率要求,由模糊PID算法得出双向可控硅的导通角,即确定双向可控硅在过零点后的时刻导通。
 
  2、可控硅驱动电路
 
  针对注塑机需要控制多组加热器问题,本研究采用模块化单元设计方法,根据注塑机料筒加热器组数提供多组模块化设计单元,以下是单模块的设计方法。可控硅驱动电路主要由以下几部分组成:
 
  整流滤波部分:由TRA(L 2)、全桥整流电桥BRIDGE1、有极电容C1组成,将220 V交流电变为9 V直流电。
 
  可控硅驱动部分:由光电耦合器U1、三极T1,、有极电容C1,和电阻R3等组成。当确定可控硅的导通角后,就在导通时刻在信号输入端输入一个低电平,光电耦合器。导通,经三极管。放大,R4、T1、C1和可控硅KS门极组成的回路导通,它的电流可触发可控硅KS导通,直到交流电源电压下一个过零点时KS截止。重新计时,到达导通点时由驱动电路触发可控硅KS导通,如此反复。可控硅每秒可以动作上千次,通过可控硅的导通角与加热功率的关系,就实现了数字式变功率加热。图3中的发光二极管D1是提示该段料筒加热元件是否处于加热状态,在双向可控硅两端并联滤波电路R6、C2,可以有效地消除因电流变化率过大而产生的高频电磁污染。
 
  此外,注塑机各段料筒之间温度相互耦合作用较强,尤其是相邻段之间,单段温度控制不能保证料筒整体的温度控制精度。为此,采用多个并行可控硅驱动单元模块分别控制注塑机各段料筒加热器的加热功率,并由工控机的注塑机料筒温度模糊PID控制算法得出下一时刻各段料筒加热器的加热功率,这样就将复杂的多输入/多输出系统分解成多个独立的单回路控制系统,实现对注塑机料筒固体输送段、熔融加热段、保温段和挤出段各段独立的数字式变功率加热。该加热装置不但提高了温度控制系统的温控精度,而且减小了控制系统实施多变量控制的复杂度,提高了控制器的实时性。
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