精密控制实战案例：ATOS比例阀在注塑机压力闭环应用解析

精密控制实战案例：ATOS比例阀在注塑机压力闭环应用解析

阿托斯ATOS比例阀通过比例电磁铁将输入电信号转换为机械力,驱动阀芯位移,调节阀口开度,从而连续控制流量或压力。

硬件配置方案

‌核心器件选型‌

主控阀体：选用DHZO-AES-063型比例溢流阀，集成LVDT位移传感器，支持0-350 bar压力闭环控制。

压力传感器：配置PTM/218B型数字压力变送器，量程覆盖0-250 bar，精度±0.5% FS。

PLC系统：西门子S7-1500系列，搭配SM1234模拟量输入模块（4-20mA）。

‌系统拓扑架构‌

采用总线型架构：比例阀通过PROFIBUS-DP与PLC通信，采样周期≤1 ms；

配置双冗余压力检测通道（主/从传感器），异常时自动切换。

二、阿托斯ATOS比例阀闭环控制逻辑设计

‌压力分段控制‌

‌注射阶段‌：设定压力180-220 bar（根据模具特性自动匹配），响应时间≤150 ms；

‌保压阶段‌：压力闭环精度±0.8 bar，通过PID动态调节泄压速率（斜率5-20%/s）。

‌PID参数整定‌

‌初始参数‌：比例增益Kp=1.2，积分时间Ti=0.4s，微分时间Td=0.05s；

‌自适应优化‌：启用Auto-Tune功能，根据模具温度（±10℃）自动修正增益系数（梯度0.3%/℃）。

‌抗干扰策略‌

设置±2 bar死区阈值，抑制油温波动引起的压力跳变；

叠加前馈控制：根据螺杆位移量预调压力设定值（补偿梯度1.5%）。

三、阿托斯ATOS比例阀关键参数调试实测

‌动态响应测试‌

阶跃响应测试（0→200 bar）：上升时间85 ms，超调量<3%；

保压稳定性测试：30分钟压力漂移≤±0.5 bar。

‌能效优化数据‌

闭环模式较开环节能18-22%（通过压力匹配算法减少溢流损耗）；

生产周期缩短8%（压力切换延迟降低至50 ms）。

四、典型故障处理方案

‌压力震荡（±5 bar）‌

检查油液清洁度（NAS需≤9级），清洗阀芯>5μm颗粒物；

校验LVDT传感器零点漂移（误差需≤0.1 mm）。

‌闭环失效‌

排查PROFIBUS通信干扰（接地电阻≤4Ω），必要时加装磁环滤波器

检测比例阀电磁线圈阻值（标称值±10%内）。

五、阿托斯ATOS比例阀应用成效

‌良品率提升‌：薄壁件成型合格率从87%提升至95%；

‌维护成本下降‌：阀芯磨损周期延长至18个月（原12个月）；

‌智能化扩展‌：通过OPC UA协议接入MES系统，实现压力参数云端追溯。

该方案已成功应用于 ‌3500T大型双色注塑机‌，满足汽车内饰件等高精度成型需求