塑料注（zhù）射成型機，簡稱注塑機，是我國產量和應用量最大的（de）塑料機品（pǐn）種。 我國自行生產的第一台注塑機誕生於20世紀50年代後期，經過（guò）50多年的發展，目前已能生產大部分機種（zhǒng）。盡管如此，我們的（de）技術水平與世（shì）界先（xiān）進國家相比（bǐ）還是有著不小的差距。正如我國著名的塑機（jī）專家王興天（北京化工（gōng）大學教授）所說，塑機是整個塑料產業中最能體現核心技術價值的領域，但在（zài）這個領域，我們幾乎不擁有（yǒu）重（chóng）要的（de）核心技術。

　　注塑機的控製技術是提升注塑（sù）機整體技（jì）術水（shuǐ）平（píng）的（de）關鍵技（jì）術之一。注塑機的控（kòng）製技術曆經了繼電（diàn）器、接觸器（qì）控製及可編程序控製器控製和計算機控製的發展過程（chéng）。注塑機由於使用了計算機控製技術，使智能（néng）控製注塑工藝過程各參（cān）數達到最（zuì）佳成為可能，同時控製方式（shì）也發生了從開環到閉環的轉（zhuǎn）變。 

一、注塑過程的控製變量 

　　從目前的技術發展水平來看，注塑機的過程控製主要是通過對注塑（sù）過程的（de）可控工藝參數進行控（kòng）製。 
　　注塑機（jī）的可控變量有兩種（zhǒng），一類是基本以（yǐ）模擬量形式的輸入變量，如（rú）料（liào）筒（tǒng）各段溫度、聚合（hé）物熔體（tǐ）溫度、螺杆溫度、模具溫（wēn）度、注射係統壓力、螺杆轉速等；另一類是數字量形式的輸入變量，如螺杆後退停（tíng）止位置、注射座前後位置、模板向前和向後運動以及超行程（chéng）等。根據這些輸入變量，我們可以（yǐ）進行對注塑參（cān）數（shù）和溫度的控製。 

1、注塑參數的控製 

　　注塑參數的控製主要有對（duì）注射速度與注射壓力的（de）控製、PVT保（bǎo）壓過程控製、緩衝量控製、背壓控製等。 注射速度是指螺（luó）杆向前推進的速度，其速度快慢會影響（xiǎng）到注射壓力、熔（róng）體流率等參數，並直接影響到製品質（zhì）量。對注（zhù）射（shè）速度的控製包含兩種含義：一個是對螺（luó）杆（或柱塞）推進物料的速度進行開環或閉環控製。另一個是對螺杆推進速度同時進行位置和速度值的（de）多級切換，稱為多級注射速度切換或控製。 

　　對於注射壓力的控製，傳統注塑機一般基於行程和時間來進行（háng）壓力（lì）切換，其控製（zhì）也（yě）包含兩層含義：一個是對螺杆推進物料的壓力進行開環或閉環控製。另（lìng）一個是對螺杆（gǎn）推進壓力同時進行位置和壓力值的多級切換，稱為多級注（zhù）射壓力切換或控製。傳統注塑機的這種從注射壓力到（dào）保壓壓（yā）力采用位置切換，而到保壓階段就從位置切換轉入用時間切換多級保壓壓力的控製方法，其精度和穩定性都較差。先進注塑機的注射壓（yā）力控製（zhì）是依靠檢測模（mó）腔壓力來實現（xiàn）壓（yā）力切換的（de），即通過一（yī）個預先設（shè）定的程序來控製。也（yě）就（jiù）是切換（huàn）點的壓力值先存儲在控製係統中，其後轉換成邏輯控製信號，如果模腔中的壓力與設定值相同，則立即切換到保壓控製。 

　　現代注（zhù）塑機的保壓控製采用精度和穩定性較高（gāo）的PVT保壓控製，即（jí）先用壓力和溫度傳感器對模腔壓力和模腔溫度及噴嘴處（chù）的物料溫度進行檢測，並作為反饋信號輸入給控製裝置進行“PVT”（T—模腔中物料（liào）的溫度，V—比容，P—模（mó）腔壓（yā）力）邏輯運算，再發（fā）出指令對比例壓力電磁閥進行比例調節，從而使注射與（yǔ）保（bǎo）壓（yā）時的（de）係統油壓能按PVT特性曲線的指（zhǐ）令變（biàn）化。模內熔體的溫度是時間的函數，該溫度是通過傳感（gǎn）器進行連續地檢測（cè）來獲得的。 

　　緩衝量控製是對螺杆（gǎn）頭部餘（yú）料（liào）的控製，它（tā）起著緩衝與控製注塑量精（jīng）度的（de）作用。它是通過位移傳感器對螺杆位置的檢測，並根據前次螺杆位置檢測的（de）記憶信號進行運算後而獲得（dé）下次螺杆位置（zhì）的（de）設定（dìng）值來實現控製的。

　　螺杆在預塑時，計量室中熔體的壓強稱為背壓。背壓控製是（shì）為了（le）減少軸向溫差，有利於熔體（tǐ）壓實。它是通過預選油壓的（de）多級控製來實現的。當螺杆預（yù）塑時，其在物料的作用下要後退，這就（jiù）會使注射油缸腔的回油經（jīng）過背壓閥（fá）流回油（yóu）箱（xiāng），因（yīn）此通過調整背壓閥（fá）在螺杆不同位置（zhì）時的泄油壓力可調節螺（luó）杆頭部熔（róng）體的壓力（剪切熱），從而使其軸向溫差得到調節。 

2、溫度控製 

　　溫（wēn）度控製主要包括對料筒溫度、料（liào）口處溫度、噴嘴溫度、模具溫度、油（yóu）溫進行控製。

　　料筒溫（wēn）度就是料筒表麵的加熱溫度。料筒的溫（wēn）度控製（zhì）是注塑工藝的重（chóng）要參數，溫度控製不好將直接影響到製品的質量。注射料筒（tǒng）的加熱段一般分3~4段，通過一次儀表（熱（rè）電偶）和二次儀表對（duì）加（jiā）熱（rè）電阻（zǔ）圈的控（kòng）製與調（diào）節而形成閉環控製回路。

　　料口（kǒu）處的溫度控製直接影響到固體料的摩擦係（xì）數和輸送效（xiào）率，良好的溫控能（néng）使料筒其（qí）他部分物料的溫度得到更加穩定地控製。此溫度是用（yòng）熱電偶檢測並通（tōng）過PDPI控製循環冷卻水（shuǐ）流實現控製的。 

　　噴嘴溫度控製的好壞不僅會影響到注塑過程能否穩定工作，而且直接影（yǐng）響著高溫熔體通過噴嘴時的剪切熱和剪切流動。噴（pēn）嘴溫度的控製（zhì）是通過熱電偶來完成的。 

　　模具（jù）溫度是指與製品相接觸的模腔（qiāng）表（biǎo）麵溫度，它會影響充模（mó）、冷卻和保壓過程。模具溫度的控製也（yě）是通過熱（rè）電偶來完成的。

　　注塑機（jī）的油溫是指液壓係統工（gōng）作油的（de）溫度，它對（duì）液壓係統的穩定性及注塑製品質量有著重要的影響，因（yīn）而在注塑機係統中必須配有油溫控（kòng）製裝置，通過溫度傳感器的檢測來實現係統對油溫的加熱和冷卻控製（zhì）。
二、我國注塑機控製技術的進展 

1、傳統控製方式 

　　傳統（tǒng）的（de）注塑機（jī）一般采用簡單的繼電（diàn）器（qì）、接（jiē）觸器控製，控製方式多為（wéi）開環控製，即按照預先的設定值（zhí）進行控製（預先設定（dìng）好各參數（shù）值，由機（jī）器（qì）在生產過程中加以保持）。這種控製方法結構簡單，但抗幹擾能力差（chà），控製精度低。

2、可編程序控製器（qì）控製方（fāng）式 

　　20世紀60年代末發展起（qǐ）來的可編程序控製器(PLC)是一種較好的控製裝置（zhì），它由中央處（chù）理單（dān）元(CPU)、輸入輸出(I/O)、存貯（zhù）器、編程器等組成。控製（zhì）程序由用戶輸入到存貯器中， CPU以掃描工作方式按照程序判斷輸出狀態，來實施對現場設備的控製。

　　我國對PLC控製裝置來實（shí）施在注塑機中的應用（yòng）大多是從對傳統控製係統的改造開始，目前（qián）國內的注塑機大（dà）部分采用PLC控製係統。采用PLC控製可（kě）以實現注塑機的自動化控製與（yǔ）調節，注射成型過程的工藝參數控製也（yě）能夠得（dé）到基本保證。PLC控製主要（yào）是利用位移傳感器等進行（háng）動作程序（xù）和過程程序的切換，並能夠實現比例（lì）壓力和比（bǐ）例流量控（kòng）製。同時可以進行開關量邏輯（jí）控製，也可以兼有模擬量(如溫度（dù）、壓力、流量、轉速等)的閉環控製。借助鍵盤（pán）和液晶或數碼顯（xiǎn）示，可設定或修改工藝過程參數，並設有預警係統和故障顯示指示燈以監（jiān）測（cè）生產（chǎn）過（guò）程，從（cóng）而大大提高（gāo）了整機性能。

　　由於PLC控製方式可使注塑機實現閉環（huán）控製，即按照在線測量值與設定值的偏差通過負反饋回路進行（háng）控製，因此當（dāng）注射速（sù）度（dù）、注射壓力、模腔溫度、模（mó）腔壓力、熔體溫度和油壓（yā）等參（cān）數在生產（chǎn）過程中因幹擾出現偏差時，機器可（kě）通過自適應控製係統針（zhēn）對幹擾自動進行修正。從而使PLC控製方式較傳統方式的抗幹擾能力及控製精度有了很大程度的提高。 

　　然而（ér）PLC控製方式也（yě）有其（qí）不足的地（dì）方，如它的抗幹擾性、可靠性和溫（wēn）度控製精度在有些時候還顯得不夠理想。對此，華（huá）南理工大學聚合物新型成（chéng）型裝備國家工程研究中心瞿金平教授等人采用了新型的PLC裝置，即貝加萊可編程計算機控製（zhì）器(PCC)，使液壓機械式大型注塑機得到（dào）成功的升級。這（zhè）是我國注塑（sù）機控製係統開發（fā）的一種新思路。 

3、計算機控製（zhì）方式 

　　采用計（jì）算機進行控製是（shì）更（gèng）為高級的控製方法，這是注塑機控製係統的發展（zhǎn）趨（qū）勢。

　　目（mù）前微機（jī）控製係統主要有單機係統和多機係統兩（liǎng）大類型。單機係統采用單（dān）板結構可將信息的采集（jí）、轉換和處理融為一體，其結構由A/D、D/A、數字1/0以及比例放（fàng）大（dà）器或外加比（bǐ）例（lì）放大（dà）器構成（chéng）。北京（jīng）科（kē）技大學潘誠等人開發的一（yī）款結合了實現注塑機（jī）油壓係統的閉環控製卡和與之配套的（de）上位機監控軟件的係統就屬於這種單機係統，該係（xì）統在震雄集（jí）團(深圳)有限公司已投入試用（yòng），效果良好；多機係統則采用多處理機結（jié）構和大板式設計，可將功能進行分配，由若幹CPU獨立完成相應的工作，如其（qí）中的一個CPU專門用於協調和傳（chuán）輸有關指（zhǐ）令，並經過並行口（kǒu）和串行口傳輸數據。這兩類控製器的結構各有特點，基本能夠滿（mǎn）足不同層次的需求。

　　值得一提的是，陝西科技大（dà）學徐元昌等人開發出了一個用於多台注（zhù）塑機控製的群控（kòng）係統方（fāng）案，用PC機作為上位機（jī）並用其串行通訊口與（yǔ）下位機8098通訊控製注塑機，從而實現了主機指揮監督從屬機（jī）的功能。為便於（yú）操作，該係統還使用了PC機操作界麵作為人機接口，從而（ér）實現了注塑機的順序動作和溫度、速（sù）度、壓力等工藝參數的自動化控製。

三、注塑機控（kòng）製技術（shù）發展趨勢 

　　目前世界（jiè）發達國家的注塑機控製技術比較先進、成熟，其特點（diǎn）是普遍采用實時閉環控製和CRT或LCD顯示屏的過（guò）程監控，並通過多重處理將盡可能多的處（chù）理工作分（fèn）配給外圍裝置完成（chéng），以提高注（zhù）塑（sù）機內的通訊能力，減輕主控部分（fèn）負荷。這在一定程度（dù）上代表了注塑機控製技術的未來走（zǒu）向。 

　　展望未來，相信隨著控製技術的不斷發展與完善，將使注塑機朝著自動化、節（jiē）能化、智能化、無人化等（děng）方向發展（zhǎn）。如采用計（jì）算機數（shù）字化（huà）控製和程序化控製，使注塑機具有自動控（kòng）製、自動診斷、自動調節、自動補償功能；控製係（xì）統實行模塊化、集成化；采用成組技（jì）術，實施多台注塑機的群控。