在塑料機(jī)械行業(yè)中，運動機(jī)構(gòu)的控制往往由液壓驅(qū)動來實現(xiàn)，比如注塑機(jī)的開合模位置，注射位置，全自動中空吹塑機(jī)的移模位置等等。

　　這些運動機(jī)構(gòu)的位置準(zhǔn)確性對于機(jī)器的整體性能和制品精度都有較大影響，比如，注塑機(jī)開模位置的準(zhǔn)確度，有利于機(jī)械手進(jìn)入取出成品，注射終的位置也會影響到注射量和成品的重復(fù)精度。

　　為了提高位置精度，比較有效的做法是提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)和精確度，使用高精度的比例閥或伺服閥。MOOG，REXROTH，意大利的ATOS，都有相應(yīng)的液壓驅(qū)動產(chǎn)品。

　　然而，作為機(jī)器的中央控制單元 – 塑料機(jī)械的控制系統(tǒng)，軟件內(nèi)的傳統(tǒng)做法是：檢測電子尺的位置反饋，判斷動作處于第幾個階段，決定輸出相應(yīng)的流量和壓力，或者是否要結(jié)束動作。

　　這種做法的缺點是，比如，控制系統(tǒng)檢測到模板位置已經(jīng)達(dá)到了設(shè)定的開模終的位置，然后流量和壓力才開始按照設(shè)定斜坡減速，再加上閥的響應(yīng)延時，等到模板停穩(wěn)之后，實際位置已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)定值。

　　圖1是普通注塑機(jī)控制系統(tǒng)控制開模位置的效果示意圖，可以看到，就算使用高響應(yīng)比例方向閥，過沖仍不可避免，而當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)特性較差時，情況就更加糟糕。

　　GEFRAN（杰佛倫）是來自意大利的傳感器和自動化領(lǐng)域的先導(dǎo)者，有著三十多年的塑料機(jī)械行業(yè)經(jīng)驗。對于這樣的控制場合，GEFRAN控制系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮母呒壵Z言編程，軟件內(nèi)部集成了豐富的功能庫，這些功能庫，能分析運動過程的速度，斜坡，和點到點的位置，做出特殊算法處理。

　　以圖2 曲線為例，V1，V2，V3為三段恒定速度，Q1，Q2為兩點位置值，要實現(xiàn)這樣的點到點位置曲線，必須要考慮中間的加減速過程。圖例中為：先實現(xiàn)一段上升斜坡，然后再實現(xiàn)兩段下降斜坡。對于塑料機(jī)械來說，上升斜坡采用基于時間的類型就能滿足要求：（速度變化△V） ＊ 程序運行周期時間T_PLC / 加速時間T = 每隔一個程序運行周期需要增加的速度輸出變化。這樣的基于時間的加速斜坡算法很輕易就能實現(xiàn)，而對于下降斜坡，要準(zhǔn)確的停在Q1位置，必須提前一定位置就進(jìn)行減速，這個提前位置系數(shù)，取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)越快，這個值就可以設(shè)得越小，否則必須增大提前位置系數(shù)，從而延長運動過程的執(zhí)行時間。

　　程序?qū)崿F(xiàn)這樣的減速過程，至少有三種不同的算法可能性，讓我們分析各自優(yōu)劣性。

　　第一種，基于時間

　　if （STOP_POSITION[i] == TIME_BASED）｛

　　if（ Realpos > startPos） ｛

　　if （StartDecreaseOut[i] > TimeRampValue [i]） ｛

　　StartDecreaseOut [i] = StartDecreaseOut [i] – TimeRampValue[i];

　?。齟lse｛

　　StartDecreaseOut [i] = 0;

　?。?/p>

　　OutPutTemp = StartDecreaseOut [i];

　　｝else｛

　　StartDecreaseOut [i] = Real_Output;

　?。?/p>

　　return（OutPutTemp）;

　?。?/p>

　　這種算法和加速斜坡類似，但存在一個致命缺點：由于起始下降的速度未定，就算機(jī)器出廠前設(shè)好了參數(shù)，最終用戶更換模具，或者改變開模速度曲線，都需要重新尋找最佳的斜坡起始點，因此，不能拿來用做控制。

　　第二種，基于位置斜坡

　　如圖所示，一旦提前點值確定，基于位置的斜率就可以確定下來了，因此不管開始準(zhǔn)備下降時流量設(shè)定是多少，斜率總是一定的，而真正開始執(zhí)行斜坡的位置，卻是不一定的，跟流量有關(guān)系，斜率確定如下：

　　if （STOP_POSITION == POSITION_RAMP_BASED）｛

　　Position_Ramp = AdvancePoint ＊ Real_Output / Maxout;

　　If （Realpos > startPos） ｛

　　OutTemp = Maxoutabs ＊ （EndPos - RealPos） / Position_Ramp;

　　if （Real_Output <= OutTemp） OutPutTemp = Real_Output;

　?。?/p>

　　return（OutPutTemp）;

　?。?/p>

　　注釋（

　　STOP_POSITION：斜坡方式選項

　　POSITION_RAMP_BASED：基于位置斜坡方式

　　AdvancePoint：提前開始降速的位置

　　Position_Ramp：斜坡比例

　　Realpos ：電子尺的當(dāng)前實際位置

　　startPos：開始執(zhí)行斜坡降速的電子尺位置

　　OutTemp：中間變量，流量

　　Real_Output：實際輸出流量

　　）

　　第三種，基于位置斜坡和數(shù)組陣列排點法

　　第三種算法是在第二種的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和優(yōu)化

　　在第二種控制方法中沒有解決開始執(zhí)行斜坡的位置確定問題，這可以借助數(shù)組陣列排點法解決。比如預(yù)先定義一個32點的數(shù)組，表內(nèi)的數(shù)值決定了最終運動曲線的形狀，如果我們把每一個點在坐標(biāo)軸上列出來，就可以很清晰的看到它是一條線形的直線，上凸弧線，下凹弧線，或者是S型的曲線。比如16位的輸出最大點值32767，可以將其劃分成32段，

　　EXTERN int TAB_POS [33]

　　= ｛ 0, 3913, 6330, 8242, 9882, 11331, 12651, 13875, 15012, 16076, 17092,

　　18060, 18981, 19869, 20717, 21541, 22341, 23110, 23862, 24598, 25310, 25998,

　　26679, 27343, 27991, 28631, 29247, 29863, 30463, 31056, 31632, 32200, 32767

　?。?/p>

　　程序內(nèi)可以用簡單的FOR循環(huán)語句，實時獲取預(yù)先定義好的斜坡曲線形狀，計算分段位置值，然后根據(jù)實際位置值，修正速度輸出。

　　if （STOP_POSITION == POSITION_RAMP_ARRAY__BASED）｛

　　For （int j = 0; j <= 32; j++） ｛

　　TableTemp[j] = TAB_POS[j];

　?。?/p>

　　DeltaStop = EndPos – RealPos;

　　Temp1 = AdvancePoint / 32;

　　if （DeltaStop > AdvancePoint） ｛

　　stepg = 31;

　　restg = Temp1;

　　｝ else ｛

　　stepg = DeltaStop ＊ 32 / AdvancePoint;

　　restg = AdvancePoint / 32 ＊ stepg;

　　restg = DeltaStop - restg;

　?。?/p>

　　Temp2 = TableTemp [stepg+1] - TableTemp [stepg];

　　OutPutTemp = restg ＊ Temp2 / Temp1;

　　OutPutTemp = OutPutTemp + TableTemp [stepg];

　　return（OutPutTemp）;

　?。?/p>

　　注釋（

　　STOP_POSITION：斜坡方式選項

　　POSITION_RAMP_ARRAY__BASED：基于數(shù)組陣列排點的位置斜坡方式

　　AdvancePoint：提前開始降速的位置

　　TableTemp：獲取預(yù)定義數(shù)組的本地變量

　　TAB_POS：預(yù)先定義好的數(shù)組陣列

　　Temp1：中間變量，將提前位置按陣列數(shù)等分

　　Temp2：中間變量，將位置值映射成流量值

　　RealPos：電子尺的當(dāng)前實際位置

　　EndPos：最終開模位置

　　DeltaStop：剩余需要走完多少位置值

　　stepg：當(dāng)前采樣點模板位置處于第幾步陣列

　　restg：剩余采樣點共有幾步陣列

　　）

　　另外需要考慮的一點是，當(dāng)執(zhí)行程序的控制器的循環(huán)周期時間過長，陣列細(xì)分過少，或閥門開度不準(zhǔn)確等原因，造成速度下降至零時停止在了位置設(shè)定值之前，此時需要有一個最小速度值，保證在這種情況下，能夠繼續(xù)前進(jìn)至目標(biāo)位置。

　　圖3是應(yīng)用了這種位置控制算法后的注塑機(jī)開模效果圖，控制系統(tǒng)的硬件載體是GEFRAN公司的VEDO控制器和GiLogik2分布式遠(yuǎn)程IO，憑借GDnet確定性實時以太網(wǎng)，輸入輸出信號能在100us內(nèi)完成一次刷新，從而可以保證PLC程序周期在1ms內(nèi)完成一個循環(huán)，配合以上所述的位置算法和高精確度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以控制注塑機(jī)開合模，托模，和注射單元的位置誤差在0.1mm范圍之內(nèi)。