現代塑料注塑成型機是一個集機、電、液于一體的典型系統,由于這種設備具有成型復雜制品、后加工量少、加工的塑料種類多等特點,自問世以來,發展極為迅速,目前全世界80%以上的工程塑料制品均采用注塑成型機進行加工。
傳統的注塑機一般采用簡單的開環控制，即按照預先設定值進行控制。在設備制造過程中，預先設定好參數值，例如鎖模力、循環時間、溫度等，由機器在生產過程中加以保持。例如模具溫度可以通過控制加熱流體的溫度加以保持，塑化溫度可以通過控制外加熱裝置的功率保持。這種控制方式結構簡單，然而抗干擾能力差，控制溫度也比較低。目前，更多的注塑機采用的是閉環控制，即按照在線測量值與設定值的偏差進行控制。閉環控制系統采用了負反饋回路，抗干擾能力強，當注射速度、注射壓力、模腔溫度、模腔壓力、熔體溫度和油壓等在生產過程中因干擾出現偏差，機器則通過自適應控制系統對干擾進行自動修正。這一控制方法抗干擾能力強，控制精度高。更先進的控制方法是應用計算機進行控制，即構筑閉環實時計算機控制系統。它包括直接數字控制系統(DDC)、監督計算機控制系統(SCC)、分散控制系統(DCS)和多級控制等幾種類型。
目前,常用的注塑機控制系統有三種,即傳統繼電器型、可編程控制器型和微機控制型。近年來,可編程序控制器(簡稱PLC)以其高可靠性、高性能的特點,在注塑機控制系統中得到了廣泛應用。為了提高注塑機控制系統的水平和品質,一種較PLC更高層次的、專為中小型控制系統設計的可編程計算機控制器(PCC)應運而生。PCC集成了標準的PLC和工業控制計算機的特點,具有多任務分時操作系統,數據運算和處理能力比PLC更強大。用PCC組成注塑機的控制系統,以實現包括位置控制、速度控制、溫度控制、故障控制和實時顯示等注塑全過程的多種控制,可大大提高塑料制品的品質,有利于提高經濟益。
一、注塑機控制的內容
目前，注塑機的過程控制系統主要包含兩大部分：一是溫度控制系統，以對料筒、熔體和模具的溫度進行控制;二是運動控制系統，以對注塑過程的壓力、速度、位移進行多級切換。
在溫度控制中，其控制精度已經達到了±1℃。精確的溫度控制在精密注塑上有利于提高產品質量以及原材料的利用率，是一項十分重要的指標。在塑料加工過程中，溫度控制主要包括料筒、噴嘴和模具的溫度控制。料筒溫度即料筒表面加熱溫度，由于料筒的壁比較厚，因此熱電偶檢測點的選擇非常關鍵，不同的檢測點上溫度曲線是有較大的差異的。因此雙點平行檢測，即在料筒表面與深處同時設置熱電偶，將得到比較穩定的溫度曲線，有利于溫度控制的精度。噴嘴溫度直接影響著熔體通過時的剪切流動，對制品的質量有大的影響，因此噴嘴溫度的控制精度要求更高。模具溫度是指與制品接觸的模腔表面溫度，它會顯著影響充膜、冷卻和保壓過程。對于模具溫度的控制方法可以采用控制加熱載體溫度的方法也可以直接控制模具溫度。在前一種方法中，以加熱載體的出口溫度為控制對象，比較簡單，能滿足一般的溫控要求。當溫度控制精度要求較高時一般采用第二種方法進行溫度控制。
注射速度、保壓壓力、溶膠背壓是注射部分首先要控制的三個變量，其控制精度直接影響制品的質量。現代較為先進的注塑機具備了5到10級的注射速度和多段保壓以及溶膠背壓控制。一般通過位移/速度傳感器、壓力傳感器、閉環注射控制器和高響應伺服閥的配合使用，實現注射成型過程中溶膠背壓、注射速度和保壓工況的精確控制。另外比較簡單的辦法是采用閉環比例閥，通過比例閥本身的閥芯位置的閉環控制來提高控制精度。然而閥芯位置是一個中間變量，因此控制精度稍差。
移模過程控制最主要的變量是鎖模力，鎖模力的重復再現是穩定的成型周期的必要條件。移模過程中應該控制的另外一個重要的變量是位置。一方面，先進的注塑機不斷追求效率的提高，移模速度直接影響成型周期，而快速移模本身對減速控制提出了更高的要求。另一方面，由于特殊工藝的不斷開發和推廣，模具位置的控制精度要求越來越高。
二、PLC與PCC
自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器PLC問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的“順序控制”的雛形階段。可編程計算機控制器(PCC)就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。
與常規的PLC相比較，PCC是一種面向運動控制、過程控制和網絡控制的專用控制系統，是集標準PLC、數控系統和工業計算機的性能特點于一體的智能控制器。PCC最大的特點在于其類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。常規的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態采集與刷新。這樣處理，直接導致了“控制速度”依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是與I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期與程序長短無關，而是由操作系統的循環周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同真正外部的控制周期區別開來，滿足了真正實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。
PCC的應用程序由多任務模塊構成，給項目應用軟件的開發帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊(任務)，這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統的調度管理下并行運行，共同實現項目的控制要求。
PCC在編制不同的單個任務模塊時，具有靈活選用不同編程語言的特點，這就意味著不僅在常規PLC上一直為人們所熟悉的梯形圖、指令表語言可在PCC上繼續沿用，而且用戶還可采用更為高效直觀的高級語言(PL2000)，它是一套完全面向控制的文本語言，熟悉BASIC的技術人員會對它的語法有種似曾相識的感覺，它對于控制要求的描述非常簡便、直觀。除此之外，PCC的應用軟件開發還具有集成“C”語言程序的能力，從而提供了強大的數據運算和處理能力。
在硬件結構方面，PCC的特點是很顯著的。在其核心的運算模塊內部，PCC為其CPU配備了數倍于常規PLC的大容量存儲單元(100K?16M)，這無疑為強大的系統和應用軟件提供了監視的硬件基礎。PCC在硬件上的特點，還體現在它為工業現場的各種信號設計了許多專用的接口模塊，如高頻脈沖、增量式編碼器、溫度、稱重信號及超聲波信號接口模塊等。它們將各種形式的現場信號十分方便的聯入以PCC為核心的數字控制系統中，用戶可按需要對應用系統的硬件I/O通道以單路、十余路或數十路為單位模塊，進行數十點至數百點上千點的擴展與聯網。
PCC在工業控制中強大的功能優勢，體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS(分布式工業控制系統)技術互相融合的發展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發展潛力。對于注塑機而言，目前普遍應用的是PLC控制系統，然而隨著技術的進步，個性化、定制化產品的需求不斷增長，注塑機的控制要求越來越復雜，精度要求越來越高，作為更先進的PCC控制系統，必將逐步占據一定的市場份額。另一方面，對于未來網絡化生產的需求，顯然，PCC控制系統更具競爭優勢，因此，我們有理由相信，PCC控制系統必將會在未來的注塑機領域占據一席之地。
