3.2    注塑机控制器的软件设计

相对于主从式的硬件结构,注塑机软件设计分两个部分,即主机部分软件设计和从机部分软件设计。

3.2.1    主机软件设计

主机部分软件分两大模块,即键盘与显示模块、通信模块。

其中,键盘与显示模块负责管理64键键盘和液晶显示器,由于键较多,采用了“状态转移法”的键控程序,根据所按下的键执行相应的程序,在液晶显示器上显示相应的操作页面,进行参数设置与显示,并实时显示注塑机当前所处的工作状态。

通讯模块负责与下位机通讯,控制器中的串行通讯也采用主从式结构,即由主机发出通讯要求,如参数设置、手动操作、运行状态读出等,而从机CPU则根据主机CPU的要求给出回应。

3.2.2    从机软件设计

从机部分软件相对来说比较复杂。

其中各模块功能如下:

(1)定时模块。利用80C196KC单片机的软件定时器为核心构成,为整个控制系统提供时钟基准。同时包含两类定时器,即10ms定时器与100ms定时器,其中10ms的定时器负责对各个加热器进行PWM控制,使开关式的加热器能实现准连续加热的控制,从而提高料筒的温度控制精度。而100ms定时器则用于各个需要时间控制的场合。定时器的个数最大可以达到128个。

(2)通讯模块。处理与上位机的通讯,包括参数的设定,手动命令的执行以及将运行参数传送给上位机进行显示;

(3)控制模块。完成对整个注塑机系统的控制,它又能分为4个子模块。

①A/D模块。完成对各模拟量的A/D转换及数字滤波,主要为热电隅信号,冷端温度信号与各个位置电子尺的信号。

②温度控制模块。根据热电隅输出与冷端温度进行冷端补偿与非线性校正后得出当前料筒某段的温度,经过PID控制运算后得出当前的加热量,通过PWM加热器控制程序对料筒进行加热控制。

③比例阀控制模块。根据当前的控制要求获得比例阀的输出,并经过软件斜坡控制得到相应的PWM输出值,从而实现对比例阀的控制。

④流程控制模块。根据当前注塑机所处的工作状态(手动、半自动、全自动等)以及各个输入状态(行程开关、位置尺、键盘操作命令等)来控制注塑机的各个工艺流程的进行,如开合模、注射、预塑、射台动作以及顶针动作等。

(5)主程序。协调各个程序模块的运行,并管理各个中断。

4    结论

讨论了以80C196KC单片机为核心的主从式结构的注塑机微机控制器方案;给出了单片机注塑机控制系统的主、从机控制模块的硬件组成;介绍了注塑机控制系统主、从部分的软件设计。该控制系统已在实际生产中投入使用,效果良好。