注塑液压系统压力比例阀的非线性校正系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种注塑机液压系统的校正方法，更详细的说，本发明涉及注塑机液 压系统中压力比例阀的非线性校正方法。
【背景技术】
[0002] 注塑成型是塑料制品主要的成型方式之一。注塑机通过将高分子原料加温熔融 后注射进入设计好的封闭模腔内冷却成型，形成尺寸精度高、外形复杂的各种塑料产品，适 合大批量、高精度生产。注塑机的驱动方式有液压式、全电动式和电液混合式三种，其中液 压式注塑机由于负载能力高、成本低、设计简单而成为注塑机的主流。通常液压式注塑的液 压系统通过一个压力比例阀和流量比例阀来精确控制液压系统的压力和速度，然后结合各 种电磁阀和流量阀实现注塑机各个模块的运动控制，其中压力比例阀和流量比例阀是液压 系统控制的核心，是实现注塑过程精确控制的保障。液压系统中液压油通过电机带动油栗 将液压油进入液压系统管道，首先通过一个流量比例阀的控制达到注塑工艺设定的流量要 求，然后通过控制压力比例阀的开度控制液压的压力达到注塑工艺的设置值，最终实现注 塑机各部分的精确控制。
[0003] 注塑机液压系统中压力比例阀和流量比例阀一般都是电流输入型，通过输入0-1 安培的电流控制比例阀的开度，进而精确控制液压系统的压力和流量。但是由于压力比例 阀的非线性本质以及液压系统压力和流量的耦合作用，使得压力比例阀输入的电流和输出 的压力不是线性对应的，存在很大的非线性现象，尤其是在起始的低压阶段。因此，为了精 确控制液压系统的压力，必须对压力比例阀进行非线性校正才能达到线性输出的效果。一 般压力比例阀本身内部控制电路具有一定的非线性补偿功能，但是仍然无法克服注塑过程 的非线性特征，必须注塑机的控制系统具备非线性校正能力，才能够实现注塑液压系统的 压力的线性控制能力。
[0004] 目前大部分普通的液压式注塑机由于没有压力比例阀非线性校正功能，致使液压 系统压力控制精度很差，只能生产一些精度要求不高的塑料产品。较先进的注塑机控制系 统具备用压力比例阀非线性校正功能，但是其校正方法都是对压力比例阀输出范围设置几 个非线性特征点，然后人工试凑的方法修正这几个特征点的压力输出参考值，控制系统再 通过这几个人工试凑出来的输出参考值进行线性插值校正。校正方法的关键是结果特征点 参考值的设置，而该参考值的设置是通过操作工人或者专业调试人员采用试凑，人工计算 等方法设置的，浪费时间，而且非专业人员一般难以设置好合适的校正值，从而导致非线性 校正效果较差。
[0005] 通常注塑机上安装有压力指示表显示当前液压系统的压力，但是此表为模拟式压 力表，主要供注塑机操作人员观察使用，无法直接输入注塑机控制器供控制系统使用。本发 明采用人工简单参与的方式，利用注塑机现有的压力显示仪表，实现注塑机液压系统压力 比例阀的非线性自动校正，无需人工计算，大大降低非校正方法的难度。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种注塑机液压系统 非线性校正系统及方法。具体的说就是利用操作员读取注塑机压力表数值并作出反馈，实 现注塑机液压系统压力比例阀的自动非线性校正。本发明基于操作员的简单反馈，降低了 对操作人员的计算要求。
[0007] 为解决技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0008] 提供一种注塑液压系统压力比例阀的非线性校正的系统，包括安装在注塑机上的 注塑机液压系统；注塑机液压系统内设压力比例阀，压力比例阀的出口通过管路与压力表 相连；所述非线性校正系统还包括：
[0009]启动校正模块，用于启动压力比例阀的非线性校正过程；
[0010] 压力非线性校正模块，根据压力表所显示的实际压力数值对压力输出值进行校 正，并将校正后的数值送至模拟输出模块用于压力控制；
[0011] 模拟输出模块，放大并输出模拟信号至压力比例阀以控制其开度；
[0012] 启动校正模块与压力非线性校正模块相连，压力非线性校正模块、模拟输出模块 和压力比例阀通过信号线依次连接。
[0013] 本发明中，所述模拟输出模块内置信号放大器。
[0014] 本发明进一步提供了注塑液压系统压力比例阀的非线性校正的方法，包括对压力 比例阀输出量程内的特征点和压力最大输出值的校正，该过程具体包括：
[0015] (1)首先对压力比例阀的最大输出量程点进行校正：
[0016] 使压力校正输出模块直接输出最大输出量程点的压力理论值Pnax，然后直接调节 设于模拟输出模块中的放大器，直到压力表显示的实际输出压力等于？_;表示校正完成；
[0017] (2)在注塑机液压系统的压力输出范围内间隔选择k个特征点，将整个压力输出 过程分为k+Ι个分段，k是1~15的正整数；
[0018] (3)由压力非线性校正模块分别将该k个特征点对应的理论压力输出值Pk'和压力 输出范围最大值？_作为压力输出设定值，送至模拟输出模块用于压力控制；模拟输出模 块将模拟信号输出至压力比例阀以控制其开度，使注塑机液压系统升压；读取压力表显示 的当前实际压力值，并将其数值输入压力非线性校正模块中，由压力非线性校正模块利用 公式（a)计算压力输出设定值的校正值Pkt，作为第二次校正的设定值送至模拟输出模块；
[0020] 公式a中，Pkt为经校正的压力输出设定值；P k为为第k个特征点的未经校正的压 力输出设定值，其取值等于Pk'或P_;P ^为压力表显示的液压系统当前实际压力值；
[0021] (4)重复步骤（3)，当压力表显示的当前实际压力值与压力输出设定值相同时，即 视为已完全实现压力比例阀在特征点或最大值的非线性补偿；
[0022] 第一次校正时，设式a中的PM= P k，如果重复进行了多次校正则Pk。为上次校正后 获得的Pkt。
[0023] (5)重复上述步骤⑶和（4)，直到选取的所有k个特征点校正完成，则整个注塑 液压系统的校正过程结束。
[0024] 本发明中，在注塑机校正完成以后的实际运行中，压力非线性校正模块根据此前 所获得的特征点和最大输出值的校正数据，按下述方式进行非线性校正，并将校正值作为 实际输出值送至模拟输出模块，从而使注塑机液压系统的实际输出压力与压力输出设定值 保持一致：
[0025] (1)当注塑系统设定的压力输出值足条件P P x< P k+1 (当Pk为最后一个 特征点时，Pk+1= P_)时，根据公式b进行非线性校正：
[0027] (2)当Px< P i，即Px处于整个压力输出过程的开始第1段区间时，按下述方式进 行非线性校正：
[0029] 上述各公式中，匕为注塑工艺所需要的注塑液压系统的压力值，即压力输出设定 值；P为经校正的压力输出设定值，即压力非线性校正模块的实际输出值；Pkt为经校正的第 k个特征点的压力输出设定值；Pk为第k个特征点的未经校正的压力输出设定值；P ^^为 经校正的第k+1个特征点的压力输出设定值；Pk+1为第k+1个特征点的未经校正的压力输出 设定值。
[0030] 本发明中，对于压力输出范围0~145bar的注塑机液压系统，k的取值为5~8。
[0031] 本发明进一步提供了基于前述方法的注塑液压系统压力控制方法，包括下述步 骤：
[0032] (1)在每次完成压力比例阀的非线性校正后，通过人机对话界面向控制器发出指 令，由压力非线性校正模块将压力数值对应关系数据送至控制器的存储模块中保存；
[0033] 所述压力数值对应关系数据是指经多次校正并满足非线性补偿要求的压力非线 性校正模块的实际输出值与注塑工艺所需要的压力值即压力输出设定值之间的对应关系 数据；
[0034] (2)对于新的注塑工艺：
[0035] 当所输入的注塑工艺要求压力值与存储单元所保存的数据匹配时，控制器直接调 用对应的压力非线性校正模块的实际输出值，并将其传送给模拟输出模块进行压力比例阀 的开度控制；
[0036] 当所输入的注塑工艺要求压力值与存储单元所保存的数据不匹配时，则由压力非 线性校正模块按照公式（b)和公式（c)来计算压力实际输出值，然后将其传送至模拟输出 模块，由后者输出模拟信号至压力比例阀以控制其开度，并最终实现注塑液压系统的压力 控制。
[0037] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0038] 本发明只需利用人工读取注塑机的压力表，实现了替代压力反馈