基于LPC2138的注塑機控制器設計

3.1 主機軟件設計

主機部分軟件分2大模塊，即鍵盤(pán)與顯示模塊、通信模塊。其中，鍵盤(pán)與顯示模塊負責管理64鍵鍵盤(pán)和液晶顯示器，由于鍵較多，采用“狀態(tài)轉移法”的鍵控程序，根據所按下的鍵執行相應的程序，在液晶顯示器上顯示相應的操作頁(yè)面，進(jìn)行參數設置與顯示，并實(shí)時(shí)顯示注塑機當前所處的工作狀態(tài)。

通訊模塊負責與下位機通信，控制器中的串行通訊也采用主從式結構，即由主機發(fā)出通信要求，如參數設置、手動(dòng)操作、運行狀態(tài)讀出等，而從機CPU則根據主機CPU的要求給出回應。

3.2 從機軟件設計

從機軟件主要是實(shí)現對注塑機工藝流程流程控制。控制器根據當前注塑機所處的工作狀態(tài)(手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)等)以及各個(gè)輸入狀態(tài)(行程開(kāi)關(guān)、電子尺、鍵盤(pán)操作命令等)來(lái)控制注塑機的各個(gè)工藝流程的進(jìn)行。在手動(dòng)模式下，注塑機的各個(gè)動(dòng)作可以單獨執行，如開(kāi)關(guān)模、射膠、座臺動(dòng)作以及托模動(dòng)作等。在半自動(dòng)模式下，注塑機在控制器的控制下動(dòng)作1個(gè)循環(huán)，即生產(chǎn)出1件制品，如果需要進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，則只要打開(kāi)在關(guān)閉安全門(mén)1次即可。全自動(dòng)模式提供2種方式：一種是時(shí)間自動(dòng)方式；另一種是電眼自動(dòng)方式，前者是以計時(shí)方式來(lái)判斷制品的取出，其計時(shí)是從最后一次托模退動(dòng)作終止的時(shí)刻開(kāi)始，該時(shí)間可以設定，只要時(shí)間一到，注塑機立即進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，而后者是根據電眼來(lái)檢測制品是否脫落，如果檢測到則立即進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，如果在規定時(shí)間內沒(méi)有檢測到制品落下，則進(jìn)行報警。

從機軟件設計的重點(diǎn)是溫度控制模塊，也是本文介紹的重點(diǎn)。溫度控制是注塑機必要的環(huán)節，其控制性能直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。它包括溫度檢測和加熱器控制兩個(gè)方面?？刂破鞑捎媚：刂坪统Ｒ嶱ID控制相結合的控制算法，并且可以根據實(shí)際需要設置成不使用模糊控制或PID控制，此時(shí)溫度控制就按時(shí)間周期方式進(jìn)行，即通過(guò)設定加熱的時(shí)間周期和溫控百分比進(jìn)行溫度控制。

根據模糊控制理論，當論域為離散時(shí)，經(jīng)過(guò)量化后的輸入量的個(gè)數是有限的。因此可以針對輸入的不同組合離線(xiàn)計算出相應的控制量，從而組成一張控制表，實(shí)際控制時(shí)只要直接查這張控制表即可。在A(yíng)RM處理器中如何實(shí)現控制規則表是整個(gè)系統的關(guān)鍵所在。本系統采用二維矩陣形式存儲控制規則表，例如定義二維矩陣為fuzzyctrl[13][13]。因輸入量偏差E和偏差變化率DE量化后分別為x，y，且x，y={-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，則在A(yíng)RM中可以將其與a，b={0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12}一一對應。例如，假設E量化后為x=-2，y=3，則在A(yíng)RM中對應a=4，b=9，查表時(shí)只需查fuzzyctrl[4][9]，這樣表示無(wú)論從數據管理還是從查表方便而言，都具有極大的優(yōu)勢。這種離線(xiàn)計算、在線(xiàn)查表的模糊控制方法比較容易滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求。

另外，控制器還結合了傳統的PID控制方法。軟件判斷偏差e的大小范圍，當e>+6℃或e-6℃時(shí)，系統將自動(dòng)切換到PID控制程序段，使系統能快速響應；當-6℃P+6℃時(shí)，系統采用模糊控制算法，使系統達到更好的控制效果。在A(yíng)RM中實(shí)現模糊控制時(shí)，模糊化采用單點(diǎn)模糊集合，隸屬度函數采用離散方法，也就是連續隸屬度簡(jiǎn)單離散化，解模糊仍然采用重心法。溫度檢測程序模塊流程如圖4所示。

4 結語(yǔ)

采用雙處理器對整個(gè)控制任務(wù)進(jìn)行合理分割，不僅提高了系統的處理速度和穩定性，而且軟件設計也相對簡(jiǎn)單。處理器結合位移傳感器，并按一定的壓力和速度對注塑機實(shí)施控制和動(dòng)態(tài)監測，大大提高了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。料筒溫度控制采用模糊控制結合傳統控制方法PID控制，使溫度控制達到更好的控制效果。該控制器件已在實(shí)際生產(chǎn)中獲得了應用，經(jīng)過(guò)半年多的使用，系統運行情況良好、性能穩定。