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更新: 4/14/2026, 3:34:16 AM 字数: 0 字 时长: 0 分钟

注塑机开合模功能

1. 概述

1.1 功能简介

开合模功能是注塑机最基本和核心的功能之一,负责模具的打开和闭合过程控制。该功能通过精确控制压力、流量和位置参数,确保模具运动平稳、安全且高效,为注塑成型提供坚实基础。

1.2 工艺特点

工艺特性

  • 合模过程:遵循从快到慢的速度递减原则,通过多级减速确保模具接近时的安全性
  • 开模过程:按照从近到远的顺序,确保模具平稳打开并停在正确位置
  • 安全机制:包含低压保护、超时保护、三重到位判断等多重安全保障
  • 平台兼容性:支持Luban平台(基于Beremiz二次开发)运行,采用标准IEC 61131-3 ST语法实现

1.3 技术架构

本功能采用分层架构设计,参考研发部提供的液压系统建模方案,结合倍福TF8560塑料技术功能标准,实现模块化、标准化设计。


2. 核心控制机制

2.1 合模到位判断机制

三重到位判断:合模到位判断采用三重机制,与是否使用电子尺无关,确保合模到位的可靠性。

判断方式实现原理触发条件对应参数
时间判断通过计算高压锁模阶段的持续时间高压锁模时间达到设定值高压锁模时间
行程判断通过外部DI传感器信号直接检测外部到位传感器信号触发外部到位传感器输入信号
压力判断通过第7路模拟量输入AD7测量值判断AD7的测量值 > 设定高压压力AD7模拟量输入、高压压力设定值

2.2 电子尺功能说明

电子尺作用

  • 阶段切换控制:通过电子尺反馈的位置值控制各阶段的切换
  • 参数映射:合模目标位置、低压转高压位置等参数用于阶段控制
  • 不影响到位判断:电子尺不直接参与到位判断,到位判断始终基于三重机制

3. 功能阶段定义

3.1 合模功能阶段

合模流程:合模过程分为7个阶段,从准备到完成,确保模具安全、平稳地闭合。

阶段编号阶段名称主要功能控制参数阶段转换条件
1合模准备初始化参数,准备合模启动信号触发
2合模一级初始快速合模压力、流量、目标位置当前位置 ≤ 设定位置
3合模二级减速继续合模压力、流量、目标位置当前位置 ≤ 设定位置
4合模三级进一步减速压力、流量、目标位置当前位置 ≤ 设定位置
5低压合模模具接近时的安全保护低压压力、流量、保护时间当前位置 ≤ 转高压位置
6高压合模建立最终锁模力高压压力、流量、锁模时间三重到位判断条件满足
7合模完成保持锁模状态到达完成状态

3.2 开模功能阶段

开模流程:开模过程同样分为7个阶段,从准备到完成,确保模具安全、平稳地打开。

阶段编号阶段名称主要功能控制参数阶段转换条件
1开模准备初始化参数,准备开模启动信号触发
2开模卸荷释放锁模压力卸荷压力、流量、时间卸荷时间达到设定值
3开模一级初始开模压力、流量、目标位置当前位置 ≥ 设定位置
4开模二级继续开模压力、流量、目标位置当前位置 ≥ 设定位置
5开模快速快速开模压力、流量、目标位置当前位置 ≥ 设定位置
6开模低速接近终点时减速压力、流量、目标位置当前位置 ≥ 设定位置
7开模完成保持开模状态到达完成状态

4. 控制流程

4.1 合模过程流程

4.1.1 合模流程示意图

4.1.2 合模流程序列图

⚠️ 重要说明

  1. 整个合模过程中遇到中子进都需要暂停合模,待中子进完成后继续合模流程
  2. 可设定合模段数,见流程图中⭐标识

4.2 开模过程流程

4.2.1 开模流程示意图

4.2.2 开模流程序列图

⚠️ 重要说明

  1. 整个开模过程中遇到中子退都需要暂停开模,待中子退完成后继续开模流程
  2. 可设定开模段数,见流程图中⭐标识

5. 数据结构与功能块

5.1 核心数据结构

5.1.1 ST_AxisRefHyd 结构体

轴数据结构:封装油缸的所有静态参数和实时运行状态,是控制层与物理层之间的数据桥梁。

字段名类型说明
bActiveBOOL轴是否激活
eAxisStateE_AxisState轴状态: Idle, Running, Stop
nAxisIDINT轴ID号
rMaxCylinderStrokeLREAL最大油缸行程
rMaxVelocityLREAL最大速度
rMaxPressureLREAL最大压力
rSetPositionLREAL目标位置
rSetVelocityLREAL目标速度
rSetPressureLREAL目标压力
rActualPositionLREAL实际位置
rActualVelocityLREAL实际速度
rActualPressureLREAL实际压力
stPumpRequestST_PumpRequest向泵发送的请求
nFaultCodeINT故障码

5.1.2 ST_ClampSeg 结构体

阶段参数结构:定义开合模各阶段的工艺参数,包括压力、速度、位置和时间等关键参数。

字段名类型说明
uiPresUINT设定压力
uiSpdUINT设定速度
udiPosUDINT设定位置
uiTimeUINT设定时间
uiPresGradUINT设定压力斜率
uiSpdGradUINT设定速度斜率

5.1.3 ST_ClampPara 结构体

工艺参数结构:封装开合模的所有工艺参数,是上位机与功能块之间的参数传递桥梁。

字段名类型说明
uiOpenSegCntUINT开模段数选择
uiOpenModeUINT开模方式选择 0:电子尺 1:行程
uiOpenLimitTimeUINT开模限制时间
stOpenUnloadPresST_ClampSeg开模卸荷设定参数
aOpenSegARRAY[1..5] OF ST_ClampSeg开模多段设定参数
🔧 stOpenDebugST_ClampSeg开模调试参数(调模模式专用)
uiOpenPresStartGradUINT压力启动斜率
uiOpenPresStopGradUINT压力停止斜率
uiOpenSpdStartGradUINT速度启动斜率
uiOpenSpdStopGradUINT速度停止斜率
uiCloseSegCntUINT合模段数选择
uiCloseModeUINT合模方式选择 0:电子尺 1:行程
uiCloseLimitTimeUINT合模限制时间
uiCloseLowPresLimitTimeUINT合模低压保护时间
uiCloseEndModeUINT合模终止方式选择 0:时间 1:行程 2: 压力
uiCloseEndHighPresUINT合模高压压力
aCloseSegARRAY[1..3] OF ST_ClampSeg合模多段设定参数
stCloseLowPresST_ClampSeg合模低压设定参数
stCloseHighPresST_ClampSeg合模高压设定参数
🔧 stCloseDebugST_ClampSeg合模调试参数(调模模式专用)
uiClosePresStartGradUINT压力启动斜率
uiClosePresStopGradUINT压力停止斜率
uiCloseSpdStartGradUINT速度启动斜率
uiCloseSpdStopGradUINT速度停止斜率
aCoreFnARRAY[1..8] OF UINT中子功能 0:不使用 1:使用 1..8组
aCoreInModeARRAY[1..8] OF UINT中子进 开始方式 0:行程 1:位置 1..8组
aCoreInStrokeARRAY[1..8] OF UINT中子进 开始行程 1..8组
aCoreInPosARRAY[1..8] OF UDINT中子进 开始位置 1..8组
aCoreOutModeARRAY[1..8] OF UINT中子退 开始方式 0:行程 1:位置 1..8组
aCoreOutStrokeARRAY[1..8] OF UINT中子退 开始行程 1..8组
aCoreOutPosARRAY[1..8] OF UDINT中子退 开始位置 1..8组

5.2 功能块定义

5.2.1 FB_Clamp 功能块

核心功能块:完整的锁模机构控制功能块,集成开模和合模控制,是整个开合模功能的核心。

指令格式

指令名称FB/FCLD/FBD表示ST表现说明
FB_Clamp0锁模FB![alt text](image/01_开合模功能整理/1774232144403.png)![alt text](image/01_开合模功能整理/1774232226780.png)-

输入输出参数

参数名名称类型有效范围初始值说明
ClampAxis锁模轴
--锁模轴引用

输入参数

参数名名称类型有效范围初始值说明
bStart启动BOOLFALSE,TRUEFALSE启动
bStop停止BOOLFALSE,TRUEFALSE停止(有减速停)
bEStop急停BOOLFALSE,TRUEFALSE急停(立即停止,无减速停)
bReset复位BOOLFALSE,TRUEFALSE复位
⚙️ uiClampMode模式选择UINT0-400:无模式 1:开模模式 2:合模模式 3:开模(调试模式) 4:合模(调试模式)
stClampPara锁模参数ST_ClampPara--上位机设定参数输入(包含开合模参数和中子参数)
bOpenStop开模停止BOOLFALSE,TRUEFALSE开模停止
bCloseLowPres合模低压BOOLFALSE,TRUEFALSE合模低压
bCloseHighPres合模高压BOOLFALSE,TRUEFALSE合模高压
bCloseStop合模停止BOOLFALSE,TRUEFALSE合模停止
udiClampElecRulerVal锁模电子尺值UDINT0-42949672950锁模电子尺值
uiClampPresElecRulerVal锁模压力值UINT0-655350锁模压力值

输出参数

参数名名称类型有效范围初始值说明
bBusy忙状态BOOLFALSE,TRUEFALSE忙状态
bDone完成状态BOOLFALSE,TRUEFALSE完成状态
bAlarm报警状态BOOLFALSE,TRUEFALSE报警状态
dwAlarmID报警代码DWORD0-42949672950报警代码(按位标识:Bit0低压保护超时 Bit1开模超时 Bit2合模超时 Bit3位置超限)
uiActHint当前动作状态UINT0-655350当前动作状态(0:无动作 1:报警状态 2:开模完成 3:合模完成 4:中子执行 10:开模卸荷 11:开模1段 12:开模2段 13:开模3段 14:开模4段 15:开模5段 21:合模1段 22:合模2段 23:合模3段 24:合模4段 25:合模5段 30:合模低压 31:合模高压 40:开模调试 41:合模调试)
uiActTime当前动作运行时间UINT0-655350当前动作运行时间
bMoldOpened开模完成BOOLFALSE,TRUEFALSE开模完成
bMoldClosed合模完成BOOLFALSE,TRUEFALSE合模完成
aCoreAllow中子允许信号ARRAY[1..8] OF BOOL--中子允许信号(1..8组)
uiPresCmd压力命令输出UINT0-655350压力命令输出
uiSpdCmd速度命令输出UINT0-655350速度命令输出
udiPosCmd位置命令输出UDINT0-42949672950位置命令输出

5.3 枚举类型定义

5.3.1 锁模状态 E_ClampState

状态枚举:定义锁模机构的各种状态,用于状态管理和监控。

名称说明
0eState_Idle空闲状态
1eState_OpenUnloadPress开模卸荷
2eState_Opening开模中(5段)
3eState_Opened开模完成
4eState_Closing合模中(3段)
5eState_Closed合模完成
6eState_CloseLowPress合模低压
7eState_CloseHighPress合模高压
8eState_Error错误状态

6. 核心参数说明

6.1 合模关键参数

合模参数:这些参数直接影响合模过程的安全性和效率,需要根据模具特性和工艺要求进行合理设置。

参数类别参数名称程序变量名功能说明
合模段数合模段数选择stClampPara.uiCloseSegCnt选择合模的段数(1-3段)
合模方式合模方式选择stClampPara.uiCloseMode选择合模的控制方式(0:电子尺 1:行程)
时间限制合模限制时间stClampPara.uiCloseLimitTime合模过程的总时间限制
低压保护合模低压保护时间stClampPara.uiCloseLowPresLimitTime低压合模阶段的保护时间
终止方式合模终止方式选择stClampPara.uiCloseEndMode合模终止判断方式(0:时间 1:行程 2: 压力)
高压压力合模高压压力stClampPara.uiCloseEndHighPres合模高压阶段的压力设定
合模多段合模多段设定参数stClampPara.aCloseSeg[1..3]合模各阶段的工艺参数
低压参数合模低压设定参数stClampPara.stCloseLowPres合模低压阶段的工艺参数
高压参数合模高压设定参数stClampPara.stCloseHighPres合模高压阶段的工艺参数
斜率参数压力启动斜率stClampPara.uiClosePresStartGrad合模压力启动斜率
斜率参数压力停止斜率stClampPara.uiClosePresStopGrad合模压力停止斜率
斜率参数速度启动斜率stClampPara.uiCloseSpdStartGrad合模速度启动斜率
斜率参数速度停止斜率stClampPara.uiCloseSpdStopGrad合模速度停止斜率

6.2 开模关键参数

开模参数:这些参数直接影响开模过程的平稳性和效率,需要根据模具特性和工艺要求进行合理设置。

参数类别参数名称程序变量名功能说明
开模段数开模段数选择stClampPara.uiOpenSegCnt选择开模的段数(1-5段)
开模方式开模方式选择stClampPara.uiOpenMode选择开模的控制方式(0:电子尺 1:行程)
时间限制开模限制时间stClampPara.uiOpenLimitTime开模过程的总时间限制
卸荷参数开模卸荷设定参数stClampPara.stOpenUnloadPres开模卸荷阶段的工艺参数
开模多段开模多段设定参数stClampPara.aOpenSeg[1..5]开模各阶段的工艺参数
斜率参数压力启动斜率stClampPara.uiOpenPresStartGrad开模压力启动斜率
斜率参数压力停止斜率stClampPara.uiOpenPresStopGrad开模压力停止斜率
斜率参数速度启动斜率stClampPara.uiOpenSpdStartGrad开模速度启动斜率
斜率参数速度停止斜率stClampPara.uiOpenSpdStopGrad开模速度停止斜率

6.3 中子参数

中子控制:中子参数用于控制模具中子的动作,确保在开合模过程中正确的中子时序。

参数类别参数名称程序变量名功能说明
中子参数中子功能stClampPara.aCoreFn[1..8]中子功能 0:不使用 1:使用
中子参数中子进 开始方式stClampPara.aCoreInMode[1..8]中子进 开始方式 0:行程 1:位置
中子参数中子进 开始行程stClampPara.aCoreInStroke[1..8]中子进 开始行程
中子参数中子进 开始位置stClampPara.aCoreInPos[1..8]中子进 开始位置
中子参数中子退 开始方式stClampPara.aCoreOutMode[1..8]中子退 开始方式 0:行程 1:位置
中子参数中子退 开始行程stClampPara.aCoreOutStroke[1..8]中子退 开始行程
中子参数中子退 开始位置stClampPara.aCoreOutPos[1..8]中子退 开始位置

⚠️ 重要说明

  1. 中子参数使用位置/行程,通过开合模方式判断
  2. 只有选择在开合模过程中需要触发时,才会有对应信号输出,其他情况不输出
  3. 例如:开模前,开模停,合模前,合模停,顶进停,托模完 不输出

7. 功能块实现

7.1 FB_Clamp 实现详解

7.1.1 核心逻辑

核心算法:FB_Clamp 功能块采用状态机设计,通过以下核心逻辑实现开合模控制。

  1. 状态管理:使用 E_ClampState 枚举类型管理锁模的各种状态
  2. 模式控制:根据 uiClampMode 参数选择开模或合模模式
  3. 阶段控制
    • 合模:根据 stClampPara.uiCloseSegCnt 控制合模段数(1-3段)
    • 开模:根据 stClampPara.uiOpenSegCnt 控制开模段数(1-5段)
  4. 到位判断:合模到位采用三重判断机制(时间、行程、压力)
  5. 安全保护:包含低压保护、超时保护等安全机制
  6. 中子控制:根据 stClampPara.aCoreFn 等参数控制中子动作

7.1.2 状态转换逻辑

  • 开模流程:空闲状态 → 开模卸荷 → 开模中 → 开模完成
  • 合模流程:空闲状态 → 合模中 → 合模低压 → 合模高压 → 合模完成
  • 错误处理:任何状态 → 错误状态(发生错误时)

8. 安全保护机制

8.1 低压保护

低压保护:低压保护是确保模具安全的重要机制,当低压合模超时后会触发自动开模。

项目说明
触发条件低压合模阶段时间超过设定的保护时间
响应措施触发错误报警,请求自动开模,确保模具安全
参数控制通过 stClampPara.uiCloseLowPresLimitTime 参数设置保护时间

8.2 超时保护

超时保护:超时保护确保开合模过程在合理时间内完成,防止设备故障或异常情况。

项目说明
合模超时整个合模过程时间超过总时间限制
响应措施触发错误报警,停止合模动作
参数控制通过 stClampPara.uiCloseLimitTime 参数设置合模总时间限制
开模超时整个开模过程时间超过总时间限制
响应措施触发错误报警,停止开模动作
参数控制通过 stClampPara.uiOpenLimitTime 参数设置开模总时间限制

8.3 三重到位判断

到位判断:三重到位判断机制确保合模到位的可靠性,避免单一判断方式的局限性。

判断方式说明触发条件
时间判断确保锁模力充分建立高压锁模时间达到设定值
行程判断通过外部传感器直接检测机械到位外部到位传感器信号触发(bCloseStop)
压力判断通过模拟量输入检测压力达到设定值压力测量值达到 stClampPara.uiCloseEndHighPres 设定值

8.4 错误代码说明

错误代码:错误代码用于标识各种异常情况,便于故障诊断和处理。

错误代码名称说明
1301cError_ClampOverload锁模过载错误
1302cError_MoldProtection模具保护触发错误
1303cError_TieBarStretch拉杆拉伸超限错误
1304cError_PlatenParallel模板平行度错误
1305cError_MoldHeight模具高度错误
1306cError_ClampNotLocked锁模未锁定错误
1307cError_SafetyDoor安全门错误
1308cError_HydraulicPressure液压压力错误
1309cError_ToggleDeadCenter肘杆死点错误

9. 平台兼容性

9.1 Luban平台适配

平台适配:针对 Luban 平台的特殊适配,确保功能块能够在该平台上正常运行。

  1. 编程规范
    • 使用 VAR_INPUT、VAR_OUTPUT 和 VAR 关键字声明变量
    • 使用简单的整数状态机进行逻辑控制
    • 使用计数器方式实现延时功能
    • 通过全局变量集中管理压力流量参数
  2. 语法注意事项
    • 类型转换:避免使用Beremiz不支持的REAL()类型转换函数
      pascal
      // 推荐的类型转换方式
      MovingMoldPosition := (MoldingPositionAD * 1) * PositionScaling + PositionOffset;
    • 赋值语句:确保所有赋值语句格式正确,避免使用冒号(:)作为标签
    • 循环控制:注意避免使用Beremiz不支持的FOR循环控制变量格式

10. 参数调整指南

10.1 合模参数调整

合模参数优化:合理的合模参数设置可以提高生产效率,延长模具寿命。

  1. 阶段位置参数
    • 合模一级位置:设置为模具开始合模时的初始位置附近
    • 合模二级位置:设置为一级和三级位置之间
    • 合模三级位置:设置为接近低压合模的位置
    • 低压转高压位置:设置在模具即将闭合但尚未完全闭合的位置
  2. 压力流量参数
    • 合模一级:较高流量,快速接近模具
    • 合模二级、三级:逐渐降低流量,确保平稳过渡
    • 低压合模:较低压力,保护模具
    • 高压合模:适当压力,确保锁模力
  3. 时间参数
    • 高压锁模时间:确保锁模力充分建立,根据模具大小调整
    • 低压保护时间:足够长以确保安全,但不宜过长

10.2 开模参数调整

开模参数优化:合理的开模参数设置可以提高生产效率,减少设备磨损。

  1. 阶段位置参数:从开模一级到开模低速,位置值逐渐增大
  2. 压力流量参数:根据需要调整各阶段的压力和流量
  3. 卸荷时间:确保锁模力充分释放

11. 调试与故障排除

11.1 常见故障处理

故障排除:常见故障的原因分析和解决方法,帮助快速定位和处理问题。

故障现象可能原因解决方法
低压保护超时模具中有异物或模具变形检查模具,清除异物,调整低压保护时间
合模不到位高压时间不足或压力不够增加高压锁模时间或调整高压压力
开模不顺畅卸荷不充分或各阶段参数设置不当延长卸荷时间,调整各阶段参数
位置偏差过大速度设置过高、负载变化调整速度参数、检查负载情况
压力异常系统泄漏、泵故障检查液压系统、维修泵设备

11.2 调试建议

调试技巧:有效的调试方法可以提高调试效率,确保系统稳定运行。

  1. 阶段监控:添加监控点,观察各阶段的切换情况
  2. 参数记录:记录调试过程中的参数变化,便于优化
  3. 增量调整:参数调整采用小幅度增量方式,避免剧烈变化
  4. 多重验证:调整后进行多次测试,确保稳定性

12. 数据流说明

12.1 传感器数据采集流

在每个扫描周期内,数据从物理层流向轴结构体。编码器功能块FB_Encoder根据硬件模块的输入信息确定轴的实际位置、速度、压力等数据,并写入轴结构体的运行时数据区。

12.2 动作控制流

当工艺层触发合模或开模动作时,定位功能块通过VAR_IN_OUT接口获取轴结构体的访问权限,执行参数检查、运动规划和状态更新,并向驱动层发送资源请求。


13. 相关文档与参考

13.1 功能块实现文件

实现文件:相关的功能块实现文件,包含完整的代码实现。

  • FB_Clamp.st:锁模控制功能块实现
  • ST_ClampSeg:锁模段参数结构体定义
  • ST_ClampPara:锁模参数结构体定义
  • E_ClampState:锁模状态枚举定义
  • ST_AxisRefHyd:轴数据结构体定义
  • FB_DriverHyd:液压驱动功能块

13.2 技术文档

技术文档:相关的技术文档,提供更详细的技术信息。

  • 《功能块使用指南.md》:功能块的详细使用说明
  • 《注塑液压系统建模分析2.md》:研发部提供的液压系统建模方案
  • 《参数映射关系说明.md》:详细的参数映射关系
  • 《GM2XX立式驱控一体使用说明书》:系统总体说明

13.3 命名规范参考

命名规范:统一的命名规范,确保代码的可读性和可维护性。

详细的命名规范请参考专门的《命名规范文档.md》文件,包括:

  • 变量命名规则
  • 类型标识规范
  • 功能块、结构体、枚举类型等命名规则
  • 代码格式规范

遵循统一的命名规范有助于提高代码的可读性和可维护性,确保团队协作的一致性。


14. 文档信息

适用范围:立式注塑机锁模控制功能开发项目 数据定义基准:数据定义初版.st v1.0

14.1 版本控制

版本历史:文档的版本变更记录,跟踪文档的演进过程。

版本日期作者变更说明
1.02025-08-17汪工初始版本,完成基本功能描述
1.12025-10-09汪工完善功能描述,添加详细参数说明
1.22026-03-17周工/汪工调整文档结构,优化内容组织; 更新数据结构定义,确保与代码一致性; 优化文档格式,添加页内导航支持
1.32026-03-23周工/汪工简化变量名称,添加提示信息,提高代码可读性和一致性; 优化Mermaid图表样式
1.42026-03-27周工/汪工uiAlarmID改为DWORD按位标识,支持同时报告多个报警
1.52026-04-02周工/汪工新增开合模调试模式支持(stOpenDebug/stCloseDebug);

技术交流:13971612060