基于LPC2138的注塑機控制器設(shè)計

3.1 主機軟件設(shè)計

主機部分軟件分2大模塊，即鍵盤與顯示模塊、通信模塊。其中，鍵盤與顯示模塊負責管理64鍵鍵盤和液晶顯示器，由于鍵較多，采用“狀態(tài)轉(zhuǎn)移法”的鍵控程序，根據(jù)所按下的鍵執(zhí)行相應的程序，在液晶顯示器上顯示相應的操作頁面，進行參數(shù)設(shè)置與顯示，并實時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(jié)構(gòu)，即由主機發(fā)出通信要求，如參數(shù)設(shè)置、手動操作、運行狀態(tài)讀出等，而從機CPU則根據(jù)主機CPU的要求給出回應。

3.2 從機軟件設(shè)計

從機軟件主要是實現(xiàn)對注塑機工藝流程流程控制。控制器根據(jù)當前注塑機所處的工作狀態(tài)(手動、半自動、全自動等)以及各個輸入狀態(tài)(行程開關(guān)、電子尺、鍵盤操作命令等)來控制注塑機的各個工藝流程的進行。在手動模式下，注塑機的各個動作可以單獨執(zhí)行，如開關(guān)模、射膠、座臺動作以及托模動作等。在半自動模式下，注塑機在控制器的控制下動作1個循環(huán)，即生產(chǎn)出1件制品，如果需要進行下一個循環(huán)，則只要打開在關(guān)閉安全門1次即可。全自動模式提供2種方式：一種是時間自動方式；另一種是電眼自動方式，前者是以計時方式來判斷制品的取出，其計時是從最后一次托模退動作終止的時刻開始，該時間可以設(shè)定，只要時間一到，注塑機立即進入下一個循環(huán)，而后者是根據(jù)電眼來檢測制品是否脫落，如果檢測到則立即進入下一個循環(huán)，如果在規(guī)定時間內(nèi)沒有檢測到制品落下，則進行報警。

從機軟件設(shè)計的重點是溫度控制模塊，也是本文介紹的重點。溫度控制是注塑機必要的環(huán)節(jié)，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方面?？刂破鞑捎媚：刂坪统Ｒ?guī)PID控制相結(jié)合的控制算法，并且可以根據(jù)實際需要設(shè)置成不使用模糊控制或PID控制，此時溫度控制就按時間周期方式進行，即通過設(shè)定加熱的時間周期和溫控百分比進行溫度控制。

根據(jù)模糊控制理論，當論域為離散時，經(jīng)過量化后的輸入量的個數(shù)是有限的。因此可以針對輸入的不同組合離線計算出相應的控制量，從而組成一張控制表，實際控制時只要直接查這張控制表即可。在ARM處理器中如何實現(xiàn)控制規(guī)則表是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。本系統(tǒng)采用二維矩陣形式存儲控制規(guī)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ARM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(shè)E量化后為x=-2，y=3，則在ARM中對應a=4，b=9，查表時只需查fuzzyctrl[4][9]，這樣表示無論從數(shù)據(jù)管理還是從查表方便而言，都具有極大的優(yōu)勢。這種離線計算、在線查表的模糊控制方法比較容易滿足實時控制的要求。

另外，控制器還結(jié)合了傳統(tǒng)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，系統(tǒng)將自動切換到PID控制程序段，使系統(tǒng)能快速響應；當-6℃P+6℃時，系統(tǒng)采用模糊控制算法，使系統(tǒng)達到更好的控制效果。在ARM中實現(xiàn)模糊控制時，模糊化采用單點模糊集合，隸屬度函數(shù)采用離散方法，也就是連續(xù)隸屬度簡單離散化，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(jié)語

采用雙處理器對整個控制任務進行合理分割，不僅提高了系統(tǒng)的處理速度和穩(wěn)定性，而且軟件設(shè)計也相對簡單。處理器結(jié)合位移傳感器，并按一定的壓力和速度對注塑機實施控制和動態(tài)監(jiān)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(jié)合傳統(tǒng)控制方法PID控制，使溫度控制達到更好的控制效果。該控制器件已在實際生產(chǎn)中獲得了應用，經(jīng)過半年多的使用，系統(tǒng)運行情況良好、性能穩(wěn)定。