注塑机绞牙功能技术文档
1. 概述
1.1 功能简介
绞牙功能是注塑机的特殊功能之一，主要用于具有螺纹结构的塑料制品成型。该功能通过控制绞牙电机的旋转运动，实现螺纹型芯的旋转脱模，确保带有螺纹的产品能够顺利从模具中脱出而不损坏产品。绞牙功能通常与中子功能配合使用，是复杂注塑产品成型的重要技术手段。
1.2 工艺特点
- 旋转控制：通过编码器精确控制绞牙旋转角度，实现螺纹型芯的精确脱模
- 同步控制：支持与开模/合模动作的同步控制，确保绞牙动作与模具动作协调
- 过载保护：包含压力控制和过载保护机制，防止电机过载损坏
- 多种模式：支持位置控制、时间控制、压力控制等多种控制模式
- 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
- 实时监控：支持绞牙过程的实时监控和参数显示
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 到位检测机制
绞牙到位检测采用编码器角度检测机制，确保到位检测的可靠性：
- 编码器角度检测：通过编码器反馈的角度值判断
- 触发条件：当前角度达到设定角度
- 对应参数：CurrentAngle、AdvAngle、RetAngle
2.2 过载保护机制
绞牙过载保护是防止电机过载和设备损坏的重要安全机制：
- 触发条件：绞牙压力超过设定的过载保护压力时，系统将报警并停止动作
- 保护逻辑：过载保护触发后，绞牙电机立即停止，避免设备损坏
- 参数控制：通过OverloadPressure参数设置过载保护压力
2.3 同步控制机制
绞牙与开模/合模的同步控制是确保产品质量的重要机制：
- 开模同步：开模到达同步位置时，开始绞牙后退动作
- 合模同步：合模到达同步位置时，开始绞牙前进动作
- 同步参数：通过OpenSyncPos和CloseSyncPos参数设置同步位置
3. 功能阶段定义
3.1 绞牙前进功能阶段
| 阶段编号 | 阶段名称 | 主要功能 | 控制参数 | 阶段转换条件 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 绞牙准备 | 初始化参数，准备动作 | 无 | 启动信号触发 |
| 2 | 绞牙前进 | 旋转前进 | AdvSpeed、AdvPressure | 到达前进角度 |
| 3 | 绞牙定位 | 精确定位 | PosSpeed | 定位完成 |
| 4 | 动作完成 | 完成信号输出 | 无 | 定位完成 |
3.2 绞牙后退功能阶段
| 阶段编号 | 阶段名称 | 主要功能 | 控制参数 | 阶段转换条件 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 绞牙准备 | 初始化参数，准备动作 | 无 | 启动信号触发 |
| 2 | 绞牙后退 | 旋转后退 | RetSpeed、RetPressure | 到达后退角度 |
| 3 | 绞牙定位 | 精确定位 | PosSpeed | 定位完成 |
| 4 | 动作完成 | 完成信号输出 | 无 | 定位完成 |
4. 控制流程
4.1 绞牙前进过程流程
4.1.1 绞牙前进流程示意图
4.1.2 绞牙前进流程序列图
4.2 绞牙后退过程流程
4.2.1 绞牙后退流程示意图
4.2.2 绞牙后退流程序列图
⚠️ 重要说明：
- 绞牙前进动作必须在合模完成后执行，避免与合模动作干涉
- 绞牙后退动作必须在开模到达同步位置后执行，确保模具打开足够距离
- 绞牙角度应根据产品螺纹的导程和圈数精确计算
5. 数据结构与功能块
5.1 核心数据结构
5.1.1 ST_ScrewParams 结构体
用途：封装绞牙的所有工艺参数
| 字段名 | 类型 | 有效范围 | 初始值 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
iAdvAngle | INT | 0-36000 | 7200 | 绞牙前进角度(度*100) |
iAdvSpeed | INT | 0-10000 | 500 | 绞牙前进速度(rpm*10) |
iAdvPressure | INT | 0-1000 | 400 | 绞牙前进压力(bar*10) |
iAdvTimeLimit | INT | 0-100 | 30 | 绞牙前进时间限制(s*10) |
iRetAngle | INT | 0-36000 | 0 | 绞牙后退角度(度*100) |
iRetSpeed | INT | 0-10000 | 600 | 绞牙后退速度(rpm*10) |
iRetPressure | INT | 0-1000 | 450 | 绞牙后退压力(bar*10) |
iRetTimeLimit | INT | 0-100 | 30 | 绞牙后退时间限制(s*10) |
iPosAngle | INT | 0-36000 | 0 | 绞牙定位角度(度*100) |
iPosSpeed | INT | 0-5000 | 100 | 绞牙定位速度(rpm*10) |
iOverloadPressure | INT | 0-1000 | 600 | 绞牙过载保护压力(bar*10) |
iOpenSyncPos | INT | 0-10000 | 5000 | 开模同步位置(mm*10) |
iCloseSyncPos | INT | 0-10000 | 100 | 合模同步位置(mm*10) |
iWaitTime | INT | 0-100 | 10 | 绞牙等待时间(s*10) |
5.2 功能块定义
5.2.1 FB_Screw 功能块
用途：完整的绞牙控制功能块，集成绞牙前进、后退和定位控制 指令格式：
| 指令 | 名称 | FB/FC | LD/FBD表示 | ST表现 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
FB_Screw0 | 绞牙 | FB |  |  | - |
输入输出参数：
| 参数名 | 名称 | 类型 | 有效范围 | 初始值 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
ScrewAxis | 绞牙轴 | - | - | 绞牙轴引用 |
输入参数：
| 参数名 | 名称 | 类型 | 有效范围 | 初始值 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
bExecute | 执行触发 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 执行触发信号，上升沿启动 |
iMode | 绞牙模式 | INT | 0-2 | 0 | 绞牙模式 (0: 停止, 1: 绞牙前进, 2: 绞牙后退) |
stScrewParams | 绞牙参数 | ST_ScrewParams | - | - | 上位机设定参数输入 |
bAutoMode | 自动模式 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 自动模式标志 |
bManualMode | 手动模式 | BOOL | FALSE,TRUE | TRUE | 手动模式标志 |
bFunctionEnable | 功能使能 | BOOL | FALSE,TRUE | TRUE | 绞牙功能使能 |
bAdvCmd | 绞牙前进命令 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙前进命令 |
bRetCmd | 绞牙后退命令 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙后退命令 |
bAtAdvEnd | 绞牙前进终点 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙前进终点信号 |
bAtRetEnd | 绞牙后退终点 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙后退终点信号 |
rCurrentAngle | 当前角度 | REAL | 0.0-360.0 | 0.0 | 当前角度(度) |
rCurrentPressure | 当前压力 | REAL | 0.0-1000.0 | 0.0 | 当前压力(bar) |
输出参数：
| 参数名 | 名称 | 类型 | 有效范围 | 初始值 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
bAdvOut | 绞牙前进输出 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙前进输出 |
bRetOut | 绞牙后退输出 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙后退输出 |
iPressureOut | 压力输出 | INT | 0-1000 | 0 | 压力输出(bar*10) |
bInProgress | 正在运行 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 正在运行标志 |
bAdvancingInProgress | 绞牙前进中 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙前进中标志 |
bRetreatingInProgress | 绞牙后退中 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 绞牙后退中标志 |
bPositioningInProgress | 定位中 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 定位中标志 |
bCommandComplete | 命令完成 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 命令完成信号 |
bError | 错误状态 | BOOL | FALSE,TRUE | FALSE | 错误信号 |
iErrorCode | 错误代码 | INT | 0-65535 | 0 | 错误代码 |
5.3 枚举类型定义
5.3.1 绞牙状态 E_ScrewState
| 值 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | eState_Idle | 空闲状态 |
| 1 | eState_Prepare | 准备状态 |
| 2 | eState_Advancing | 绞牙前进中 |
| 3 | eState_Retreating | 绞牙后退中 |
| 4 | eState_Positioning | 定位中 |
| 5 | eState_Complete | 完成状态 |
| 6 | eState_Error | 错误状态 |
6. 核心参数说明
6.1 绞牙前进关键参数
| 参数类别 | 参数名称 | 程序变量名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 位置参数 | 绞牙前进角度 | iAdvAngle | 绞牙前进的总旋转角度(度*100) |
| 速度参数 | 绞牙前进速度 | iAdvSpeed | 绞牙前进的旋转速度(rpm*10) |
| 压力参数 | 绞牙前进压力 | iAdvPressure | 绞牙前进的压力设定(bar*10) |
| 时间参数 | 绞牙前进时间限制 | iAdvTimeLimit | 绞牙前进的时间限制(s*10) |
6.2 绞牙后退关键参数
| 参数类别 | 参数名称 | 程序变量名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 位置参数 | 绞牙后退角度 | iRetAngle | 绞牙后退的总旋转角度(度*100) |
| 速度参数 | 绞牙后退速度 | iRetSpeed | 绞牙后退的旋转速度(rpm*10) |
| 压力参数 | 绞牙后退压力 | iRetPressure | 绞牙后退的压力设定(bar*10) |
| 时间参数 | 绞牙后退时间限制 | iRetTimeLimit | 绞牙后退的时间限制(s*10) |
6.3 定位参数
| 参数类别 | 参数名称 | 程序变量名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 位置参数 | 绞牙定位角度 | iPosAngle | 绞牙精确定位的角度(度*100) |
| 速度参数 | 绞牙定位速度 | iPosSpeed | 绞牙精确定位的速度(rpm*10) |
6.4 过载保护参数
| 参数类别 | 参数名称 | 程序变量名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 压力参数 | 绞牙过载保护压力 | iOverloadPressure | 绞牙过载保护压力(bar*10) |
6.5 同步参数
| 参数类别 | 参数名称 | 程序变量名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 位置参数 | 开模同步位置 | iOpenSyncPos | 开模同步位置(mm*10) |
| 位置参数 | 合模同步位置 | iCloseSyncPos | 合模同步位置(mm*10) |
6.6 其他参数
| 参数类别 | 参数名称 | 程序变量名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 时间参数 | 绞牙等待时间 | iWaitTime | 绞牙等待时间(s*10) |
⚠️ 重要说明：
- 所有角度参数使用INT类型存储，单位为度*100
- 所有速度参数使用INT类型存储，单位为rpm*10
- 所有压力参数使用INT类型存储，单位为bar*10
- 绞牙角度应根据产品螺纹的导程和圈数精确计算
- 新模具首次使用时应预留一定的调整余量
7. 功能块实现
7.1 FB_Screw 实现详解
7.1.1 核心逻辑
- 状态管理：使用
E_ScrewState枚举类型管理绞牙的各种状态 - 模式控制：根据
iMode参数选择绞牙前进或后退模式 - 阶段控制：
- 绞牙前进：准备 → 前进 → 定位 → 完成
- 绞牙后退：准备 → 后退 → 定位 → 完成
- 同步控制：根据开模/合模同步位置控制绞牙动作启动时机
- 到位判断：通过编码器角度值判断到位
- 安全保护：包含超时保护、过载保护等安全机制
7.1.2 状态转换逻辑
- 绞牙前进流程：空闲状态 → 准备状态 → 绞牙前进中 → 定位中 → 完成状态
- 绞牙后退流程：空闲状态 → 准备状态 → 绞牙后退中 → 定位中 → 完成状态
- 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 超时保护
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 触发条件 | 绞牙动作时间超过设定的时间限制 |
| 响应措施 | 触发错误报警，停止当前动作 |
| 参数控制 | 通过 iAdvTimeLimit 和 iRetTimeLimit 参数设置时间限制 |
8.2 过载保护
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 触发条件 | 绞牙压力超过设定的过载保护压力 |
| 响应措施 | 触发错误报警，停止当前动作 |
| 参数控制 | 通过 iOverloadPressure 参数设置过载保护压力 |
8.3 状态互锁
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 互锁机制 | 绞牙前进和后退动作互锁，避免同时输出 |
| 实现方式 | 在功能块逻辑中确保 AdvOut 和 RetOut 不同时为 TRUE |
| 优势 | 防止执行机构冲突，保护设备安全 |
8.4 错误代码说明
| 错误代码 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 1801 | cError_ScrewAdvTimeout | 绞牙前进超时错误 |
| 1802 | cError_ScrewRetTimeout | 绞牙后退超时错误 |
| 1803 | cError_ScrewOverload | 过载保护错误 |
| 1804 | cError_ScrewPosition | 位置检测错误 |
9. 平台兼容性
本小节内容与开合模功能基本一致，详细操作说明请参考开合模功能章节。
10. 参数调整指南
10.1 位置参数调整
绞牙前进角度：
- 根据产品螺纹的导程和圈数精确计算
- 新模具首次使用时应预留一定的调整余量
- 绞牙原点位置应定期校准
绞牙后退角度：
- 通常设置为0或接近0的角度，确保螺纹型芯完全复位
绞牙定位角度：
- 根据产品要求设置精确定位角度
- 定位阶段应使用较低速度以确保定位精度
10.2 速度参数调整
绞牙前进速度：
- 根据产品材料特性和螺纹结构调整
- 高粘度材料或复杂螺纹应使用较低的绞牙速度
绞牙后退速度：
- 通常设置较高，以提高生产效率
绞牙定位速度：
- 定位阶段应使用较低速度以确保定位精度
10.3 压力参数调整
绞牙前进压力：
- 绞牙压力应足够但不宜过高，避免电机过载
- 不同材料和螺纹结构需要不同的压力设置
绞牙后退压力：
- 通常设置略高于绞牙前进压力，确保螺纹型芯可靠复位
绞牙过载保护压力：
- 过载保护压力应设置为正常工作压力的1.2-1.5倍
10.4 时间参数调整
时间限制：
- 应根据实际动作时间适当设置，避免频繁触发错误
- 一般设置为实际动作时间的1.5-2倍
等待时间：
- 根据工艺要求设置，确保与其他动作的时序协调
10.5 同步参数调整
开模同步位置：
- 应确保模具打开足够距离，避免干涉
合模同步位置：
- 应确保模具闭合足够紧密，保证产品质量
同步时机的调整：
- 直接影响产品质量和生产效率
11. 调试与故障排除
11.1 常见故障处理
| 故障现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 绞牙动作超时 | 压力不足、负载过大、角度检测故障 | 检查压力参数、负载情况、编码器 |
| 绞牙不到位 | 角度参数设置不当、编码器故障 | 调整角度参数、检查编码器 |
| 过载保护触发 | 负载过大、压力参数设置不当 | 检查负载情况、调整压力参数 |
| 动作不顺畅 | 速度压力参数设置不当 | 调整速度压力参数 |
| 同步时机错误 | 同步位置参数设置不当 | 调整同步位置参数 |
| 错误信号触发 | 时间限制设置过短 | 适当增加时间限制参数 |
11.2 调试建议
手动模式调试：
- 在手动模式下，分别测试绞牙前进和后退动作
- 观察角度检测信号，确保到位检测可靠
自动模式调试：
- 测试绞牙与开模/合模的同步控制
- 观察各阶段的切换情况
参数记录：
- 记录调试过程中的参数变化，便于优化
- 进行多次测试，确保动作稳定性
定期校准：
- 定期校准绞牙角度和位置
- 定期检查绞牙电机和传动机构
12. 数据流说明
本小节内容与开合模功能基本一致，详细操作说明请参考开合模功能章节。
13. 相关文档与参考
13.1 功能块实现文件
- FB_Screw.st：绞牙控制功能块实现
- ST_ScrewParams：绞牙参数结构体定义
- E_ScrewState：绞牙状态枚举定义
- ST_AxisRefSrv：伺服轴数据结构体定义
- FB_DriverSrv：伺服驱动功能块
13.2 技术文档与命名规范
本小节内容与开合模功能基本一致，详细操作说明请参考开合模功能章节。
14. 文档信息
适用范围：立式注塑机绞牙控制功能开发项目 数据定义基准：数据定义初版.st v1.0
14.1 版本控制
| 版本 | 日期 | 作者 | 变更说明 |
|---|---|---|---|
| 1.0 | 2025-08-22 | 汪工 | 初始版本，完成基本功能描述 |
| 1.1 | 2026-03-20 | 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 |
| 1.2 | 2026-04-02 | 周工/汪工 | uiAlarmID改为dwAlarmID |