CN117957107A - 用于反馈控制的远程控制器以及其方法 - Google Patents

Abstract

***和方法描述通过将远程控制器改装到注射成型机，用所述远程控制器补充注射成型的“本机控制器”。所述远程控制器可以由此基于所述远程控制器的控制策略修改对注射成型工艺的控制，例如通过提供将由所述本机控制器的控制算法使用的修改后反馈信号，来代替先前由所述本机控制器使用的反馈信号。所述远程控制器可以基于其自身的控制算法和控制策略生成所述“修改后反馈信号”。此外，所述远程控制器可以被配置成稳健地考虑所述本机控制器的行为，以根据由所述远程控制器限定的设定点提供对所述工艺的控制变量的稳定控制。

Description

用于反馈控制的远程控制器以及其方法

技术领域

本公开大体上涉及用于控制注射成型设备等设备的本机反馈控制器的远程控制器的领域。

背景技术

注射成型是常用于制造由热塑性聚合物等可熔材料制成的产品的技术。在注射成型工艺期间，通常呈小球粒或珠粒形式的固体热塑性树脂通过料斗引入注射成型机，并且注射成型机在热和压力下(例如，在加热筒内)熔化树脂。在注射成型循环中，将熔融材料强力注射到具有特定期望的空腔形状的模腔中。可以例如通过推动熔融材料通过喷嘴的往复螺杆或螺旋钻来促进熔融材料的注射。注射的塑料在压力下保持在模腔中，并且随后冷却且作为具有与模腔形状非常类似的形状的固化产品被移除。固化产品可以例如通过分离限定模腔的两半以暴露和移除固化产品来移除。在移除固化产品之后，可以将注射成型机返回到其原始位置并且准备用于另一注射成型循环(例如，固体热塑性树脂经由料斗的另一引入以模制另一产品)。

传统上，注射成型机包含在注射成型工艺期间控制注射成型机的各种组件的本机安装的控制器。通常，本机安装的控制器(“本机控制器”或“原始控制器”)被配置成根据在注射成型工艺期间控制变量的期望值或“设定点”来感测和控制特定变量，其中设定点可以在注射成型循环的各个阶段期间增加或减小。例如，控制变量可以是加热筒的温度、往复螺杆的速度，或在加热筒、喷嘴或空腔中的任一个处或附近的熔融材料的压力。在任何情况下，在注射成型工艺期间与控制变量设定点的显著或不可预测偏差可能产生具有不期望的特性(例如，不适当的形状或稠度)的固化产品，或可能导致注射成型机的磨损增加。

发明内容

本公开的***和方法通常涉及通过将远程控制器改装到注射成型机，用远程控制器补充注射成型机(或“注射成型设备”)的“本机控制器”。通过将远程控制器(或“改装控制器”)改装到注射成型机，注射成型机的控制架构可以基于远程控制器的控制策略进行修改。例如，在本文所描述的实施例中，远程控制器可以生成将提供给本机控制器的“本机”控制算法的反馈信号，代替先前使用和/或由此生成的另一信号。远程控制器可以基于具有其自身的设定点行为、控制算法等的其自身的“远程”控制策略生成“修改后反馈信号”，从而通过引入修改后反馈信号来修改本机控制器的控制策略。此外，如本文将描述，远程控制器可以具体地被配置成更稳健地考虑本机控制器的本机设定点控制策略，从而允许根据远程控制器本身的控制策略对控制变量设定点进行更准确的控制。

在实施例中，提供一种用于使用远程控制器操纵对设备的致动单元的操作的控制的方法，所述远程控制器通过将远程控制器改装到设备的本机控制器来配置。在改装之前的本机控制器可以被配置成基于指示设备的第一控制变量的第一信号而控制致动单元的操作。所述方法可以包含(1)感测传感器处的设备的第一控制变量，(2)基于第一控制变量生成第一信号，和/或(3)基于本机控制器针对第一控制变量的第一设定点而生成第二信号。所述方法可以进一步包含在远程控制器处：(4)接收第一信号和第二信号；(5)基于第一信号以及远程控制器针对第一控制变量的第二设定点而生成控制信号；(6)将生成的控制信号和第二信号组合以生成修改后反馈信号，和/或(7)将修改后反馈信号代替第一信号传输到本机控制器。所述方法可以另外包含在本机控制器处，(8)至少部分地基于修改后反馈信号来控制致动单元的操作。

在一些实例中，设备包含注射成型设备，所述注射成型设备包含加热筒和注射轴，其中致动单元可操作地耦合到所述注射轴。在这些实例中，致动单元的操作可以有助于注射轴相对于加热筒的操作。

在一些实例中，注射成型设备的注射轴包含往复螺杆，并且致动单元的操作有助于往复螺杆的往复运动。在一些实例中，注射成型设备的注射轴包含柱塞，并且致动单元的操作有助于柱塞的往复运动。在一些实例中，致动单元包含液压电机和电动机中的一个。

在一些实例中，注射成型设备的第一控制变量是加热筒的注射压力、加热筒的温度和包含在注射成型设备中的料斗的容积中的一个。在其它实例中，注射成型设备的第一控制变量是加热筒的熔体压力。在另外其它实例中，注射成型设备的第一控制变量是注射成型设备的空腔压力。

在一些实例中，在远程控制器处生成控制信号包含(1)比较第一信号与第一控制变量的第二设定点，以及(2)基于第一信号与第二设定点之间的差生成控制信号。更具体地，在一些实例中，在远程控制器处生成控制信号包含将差作为输入提供到远程控制器的PID控制算法以生成控制信号。仍然更具体地说，在一些方法中，远程控制器的PID控制算法是第一PID控制算法，并且基于修改后反馈信号控制致动单元在本机控制器处的操作包含将修改后反馈信号作为输入提供到本机控制器的第二PID控制算法，所述第二PID控制算法不同于第一PID控制算法。

在一些实例中，远程控制器的第二设定点是第一控制变量的设定点。在其它实例中，远程控制器的第二设定点是不同于第一控制变量的第二控制变量的设定点。

在另一实施例中，提供一种设备。所述设备可以包含(1)致动单元；(2)本机控制器，其与致动单元通信并且被配置成控制致动单元的操作，所述本机控制器存储本机控制器针对设备的第一控制变量的第一设定点；(3)远程控制器，其通过将远程控制器改装到本机控制器来与本机控制器通信，在改装之前的本机控制器被配置成基于指示设备的第一控制变量的第一信号而控制致动单元的操作；和/或(4)传感器，其与远程控制器通信并且被配置成感测第一控制变量并且基于第一控制变量生成第一信号。设备的远程控制器可以被配置成(1)从传感器接收第一信号；(2)来自本机控制器接收指示第一控制变量的第一设定点的第二信号；(3)基于第一信号以及远程控制器针对第一控制变量的第二设定点而生成控制信号；(4)将生成的控制信号和第二信号组合以产生修改后反馈信号；和/或(5)将修改后反馈信号代替第一信号传输到本机控制器。设备的本机控制器可以被配置成至少部分地基于修改后反馈信号而控制致动单元的操作。

附图说明

尽管本说明书通过特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题的权利要求书作出结论，但相信通过以下结合附图的描述将更全面地理解本发明。一些图可能已经通过省略所选元件而经过简化，这是为了更清楚地展示其它元件。在一些图中这样省略元件未必指示特定元件在任何示例性实施例中存在或不存在，除非可能在对应书面描述中明确如此叙述。图式均未必按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸和/或相对定位可以相对于其它元件放大以有助于提高对本发明的各种实施例的理解。

图1说明根据一些实施例的注射成型设备的示意图；

图2说明根据一些实施例的包括本机控制器和远程控制器的注射成型设备的控制架构的框图；以及

图3说明根据一些实施例的随着时间推移测量到的控制变量的图形。

具体实施方式

本文中所描述的实施例通常涉及通过注射成型机(或“注射成型设备”)生产产品的***和方法。更具体地说，本文中所描述的实施例涉及使用“远程控制器”控制注射成型工艺，所述远程控制器通过将远程控制器改装到注射成型机来配置。

注射成型机通常具有机载“本机控制器”，其中本机控制器最初被配置成控制由机器实施的注射成型工艺。然而，例如由于机器的劣化、改进的控制技术的发现和/或希望操作注射成型机来生产不同的产品，在机器的原始制造之后，本机控制器的配置可能变得无效或次优。在高水平下，使用如本文所描述的远程控制器可以允许远程控制器使用远程控制器的逻辑来改变本机控制器控制注射成型机的操作的方式，而不需要将本机控制器从其在注射成型机中的物理和逻辑位置移除。

在改装之前，注射成型机的本机控制器可以被配置成经由第一控制算法(即，一个或多个算法，包含例如比例-积分-微分(PID)控制算法)控制注射成型工艺。第一控制算法通常可以被配置成通过根据由本机控制器限定的设定点控制工艺的特定控制变量来控制注射成型工艺。控制变量可以包含例如注射成型机的加热筒的温度、注射成型机的往复螺杆的速度，和/或在加热筒、喷嘴、空腔中的任一个处或附近，或在注射成型机中的另一特定位置的熔融材料压力。其它实例是可能的。控制变量的设定点可以在注射成型循环的各个阶段期间变化。例如，本机控制器可以被配置成在循环开始时逐渐地(例如，设定点“斜升”)或瞬时地(例如，“梯度增加”或“梯度减小”)增加设定点。本机控制器的控制算法可以被配置成在注射成型工艺期间(例如，经由一个或多个传感器)重复地感测控制变量的值，并且确定控制变量设定点与感测到的控制变量之间的差或“误差”。基于所确定的误差，本机控制器的控制算法可以输出控制信号以控制注射成型设备的操作(例如，用于往复螺杆的致动单元的操作)来影响控制变量，所述控制变量被再次感测用于如上所述的控制回路的后续迭代。

如将在本公开的后续部分中描述，将远程控制器改装到注射成型机可以包含将注射成型机的一个或多个传感器和/或其它输出连接到远程控制器。在一些实施例中，但不一定，改装可以包含将相同的传感器和/或其它输出从本机控制器断开连接。在任何情况下，将连接到远程控制器的一个或多个传感器可以包含一个或多个特定传感器，所述传感器被配置成感测控制变量的值(其对于远程控制器可以是与对于本机控制器相同的控制变量，例如，在注射成型机中的特定位置处的温度或压力)。远程控制器可以另外经由改装被配置成从本机控制器接收输出，所述输出指示本机控制器针对控制变量的设定点的值(例如，截至控制回路的最新迭代的设定点)。远程控制器可以基于接收到的输出和远程控制器的控制算法(即，一个或多个控制算法)而生成“修改后反馈信号”并且将“修改后反馈信号”提供到本机控制器，以用作本机控制器的控制算法的输入(例如，以代替控制变量本身的值使用)。

值得注意地，远程控制器的控制算法(即，一个或多个控制算法)可以包含与本机控制器的控制算法不同的PID控制算法。另外或替代地，远程控制器可以被配置成以与本机控制器不同的方式限定设定点的行为。因此，远程控制器的使用可以基于远程控制器的设定点和控制算法，而不是本机控制器的设定点智能地改变本机控制器控制注射成型机的操作的方式。此外，通过接收本机控制器的设定点，控制逻辑远程控制器可以以防止控制变量的不期望行为的方式考虑本机控制器设定点，由此控制变量的值由于分别由本机控制器和远程控制器限定的多个设定点的同时影响而不可预测地振荡。这种不期望的行为将在本公开的后续部分中进一步讨论。

远程控制器的使用可以改进注射成型机的控制，例如(1)通过允许在注射成型循环的过程中以更优方式调整设定点，(2)通过在任何给定时间更接近远程控制器设定点控制控制变量，和/或(3)通过以产生比本机控制器能够单独促进的模制产品更好的模制产品的方式以其它方式修改设定点或其它控制结构。此外，这些益处可以在操作员不需要从注射机物理地移除本机控制器或从控制回路逻辑地移除本机控制器的情况下实现。由于本机控制器通常与注射成型机一体地构建，因此移除本机控制器或修改本机控制器的控制架构可能通常是耗时的、昂贵的，或在一些情况下甚至是不可能的。因此，经由本文所描述的***和方法，可以经由改装到注射成型机的远程控制器实现注射成型机的控制改进，同时避免通常与对原始制造的本机控制器的修改相关联的困难。

在一些实施例中，经由远程控制器实施的控制策略可以包含“低的基本上恒定压力注射成型”技术。术语“基本上恒定压力”可以在本文中相对于热塑性材料的熔体压力使用，其中与基准熔体压力的偏差并不产生热塑性材料的物理特性的有意义改变。例如，“基本上恒定压力”包含但不限于熔融热塑性材料的黏度不会由此产生有意义改变的压力变化。在这方面，术语“基本上恒定”包含与基准熔体压力大约30％的偏差。例如，术语“大约4600psi的基本上恒定压力”包含在约6000psi(比4600psi高30％)到约3200psi(比4600psi低30％)的范围内的压力波动。只要熔体压力波动不超过所述压力的30％，就认为熔体压力基本上恒定。

示例性注射成型设备

结合图1到2，其中相同数字指示相同或对应元件，图1说明根据本公开的一些实施例的用于生产模制塑料产品的注射成型设备10的示意图。

注射成型设备10可以包含注射成型单元12，所述注射成型单元包含料斗14、加热筒16、往复螺杆18和喷嘴20。往复螺杆18可以安置在加热筒16中并且被配置成相对于加热筒16往复运动。致动单元22可以操作地耦合到往复螺杆18以促进往复螺杆18的受驱动往复运动。在一些实施例中，致动单元22可以包含液压电机。或者，在一些实施例中，致动单元22可以包含电动机。在实施例中，致动单元可以另外或替代地包含阀、流量控制器、放大器或用于注射成型设备或非注射成型设备的各种其它合适的控制装置中的任一种。可以将热塑性球粒24放置到料斗14中且馈送到加热筒16中。一旦处于加热筒16内部，热塑性球粒24就可以被加热(例如加热到约130℃到约410℃之间)且熔融以形成熔融热塑性材料26。往复螺杆18可以在加热筒16内往复运动以将熔融热塑性材料26驱动到喷嘴20中。

喷嘴20可以与模具28相关联，所述模具具有协作以形成模腔34的第一模具部分30和第二模具部分32。夹持单元36可以支撑模具28并且可以被配置成在夹持位置(即，接触的部分30和32，未示出)与未夹持位置(如图1中所示)之间移动第一模具部分30和第二模具部分32。当第一模具部分30和第二模具部分32处于夹持位置时，可以将来自喷嘴20的熔融热塑性材料26提供到由第一模具部分30限定的浇口38且进入模腔34中。当模腔34被填充时，熔融热塑性材料26可以呈模腔34的形式。一旦模腔34已经被充分填充，往复螺杆18就可以停止，且准许熔融热塑性材料26在模具28内冷却。一旦已经冷却且固化，或至少部分地固化熔融热塑性材料26，则可以将第一模具部分30和第二模具部分32移动到其未夹持位置以允许从模具28移除模制部件。在一些实施例中，模具28可以包含多个模腔(例如，多个模腔34)以提高总产生速率(即，以在相同循环期间模制相同产品中的多个和/或多个不同产品)。

夹持单元36可以在模制工艺期间施加在大约1000磅/平方英寸(psi)到大约6000psi的范围内的夹持力，以将第一模具部分30和第二模具部分32一起保持在夹持位置中。为了耐受这些夹持力，在一些实施例中，模具28可以由具有大于约165布氏硬度值(BHN)到小于260BHN的表面硬度的材料形成，但只要材料易于加工，也可使用具有大于260的表面硬度BHN值的材料，如下文进一步论述。在一些实施例中，模具28可以是101或102类注射模具(例如“超高生产率模具”)。

注射成型设备10可以包含与注射成型设备10的各种组件进行信号通信的本机控制器40。例如，本机控制器40可以经由信号线45与螺杆控制件44进行信号通信。本机控制器40可以命令螺杆控制件44(例如，经由控制信号)以维持期望的模制工艺的速率推进往复螺杆18，使得本机控制器40考虑材料粘度、模具温度、熔体温度的变化以及影响模腔34的填充速率的其它变化。可以通过本机控制器40在模制循环期间立即进行调整，或可以在后续循环中进行校正。此外，来自多个循环的若干信号可以用作本机控制器40对模制工艺进行调整的基础。

在一个实施例中，当致动单元22是液压电机时，螺杆控制件44可以包含与往复螺杆18相关联的液压阀。在另一实施例中，当致动单元22是电动机时，螺杆控制件44可以包含与往复螺杆18相关联的电动控制器。在图1的实施例中，本机控制器40可以例如生成信号，将所述信号从本机控制器40的输出传输到螺杆控制件44以控制往复螺杆18的往复运动的速率。

本机控制器40可以是注射成型单元12原装的且与注射成型单元12一起构建的机载控制器。因此，对本机控制器40的控制架构的修改或本机控制器40的移除可能是耗时的、昂贵的并且在一些情况下是不可能的。

本机控制器40可以是用于控制模制工艺的各种合适的控制器中的任一种。在一些实施例中，本机控制器40可以是本机地被配置成实施PID控制算法的PID控制器。本机控制器40可以负责控制注射成型设备10上的各种不同功能，例如通过信号线37移动夹持单元36。具体来说，在其本机安装的配置(在改装之前)中，本机控制器可以被配置成控制与注射成型工艺相关联的控制变量。例如，控制变量可以是与注射成型单元12中的特定位置处的熔融热塑性材料26相关联的温度或压力。受控的熔融热塑性压力可以例如对应于(1)经由位于致动单元22处或附近的注射压力传感器42检测到的注射压力，(2)经由位于喷嘴20处或附近的熔体压力传感器48检测到的熔体压力，或(3)经由位于模腔34的端部附近的空腔压力传感器50检测到的空腔压力。本机控制器40通常可以被配置成基于作为本机控制器40的控制算法的输入提供的感测到的控制变量(例如，基于感测到的控制变量与由本机控制器40限定的设定点的比较)而提供控制注射成型单元12的操作的控制信号(例如，螺杆控制件44控制往复螺杆18的信号)。

注射压力传感器42可以通过经由信号线43将反馈信号提供到本机控制器40来促进加热筒16内部的注射压力(即，加热筒16在往复螺杆18开始时的压力)的(直接或间接)检测。在一些实施例中，本机控制器40可以从反馈信号检测注射压力，并且可以通过控制螺杆控制件44来控制(例如反馈控制)注射成型设备10内的压力，所述螺杆控制件控制注射成型单元12的注射速率。

熔体压力传感器48可以促进对喷嘴20处或附近的熔融热塑性材料26的实际熔体压力(例如所测量的熔体压力)的(直接或间接)检测。熔体压力传感器48可以与或可以不与熔融热塑性材料26直接接触。在一些实施例中，熔体压力传感器48可以是压力变换器，所述压力变换器响应于喷嘴20处的熔体压力而经由信号线41将电信号传输到本机控制器40的输入。在一些实施例中，熔体压力传感器48可以促进监测喷嘴20处的熔融热塑性材料26的可能指示熔体压力的各种额外或替代特征中的任一个，例如温度、黏度和/或流速等。如果熔体压力传感器48并非位于喷嘴20内，则可以设置、配置和/或利用逻辑、命令和/或可执行程序指令编程本机控制器40以提供合适的校正因数来估计或计算喷嘴20中、所述喷嘴处或所述喷嘴附近所测量的特征的值。应了解，可以使用除熔体压力传感器外的传感器来测量所属领域中已知的熔融热塑性材料26、螺杆18、筒等的任何其它特征，例如温度、黏度、流速、应力、速度等或指示这些特征中的任一个的任何其它特征中的一个或多个。

空腔压力传感器50可以促进喷嘴20中、所述喷嘴处或所述喷嘴附近的熔融热塑性材料26的熔体压力的(直接或间接)检测。空腔压力传感器50可以与或可以不与熔融热塑性材料26直接接触。在一些实施例中，空腔压力传感器50可以是压力变换器，所述压力变换器响应于模腔34内的空腔压力而经由信号线51将电信号传输到本机控制器40的输入。在其它实施例中，空腔压力传感器50可以促进监测热塑性材料26或模具28的可能指示空腔压力的各种额外或替代特征中的任一个，例如熔融热塑性材料26的应力和/或流速等。如果空腔压力传感器50并非位于模腔34内，则可以设置、配置和/或利用逻辑、命令和/或可执行程序指令编程本机控制器40以提供合适的校正因数来估计或计算模具28的所测量特征的值。

仍然参考图1，远程控制器46(例如，PID控制器)可以与本机控制器40、注射压力信号42、熔体压力传感器48和/或空腔压力传感器50进行信号通信。在将远程控制器46改装到注射成型设备10之前，本机控制器40可以通过上文所描述的方式与注射压力传感器42、熔体压力传感器48和空腔压力传感器50中的任何一个或多个进行信号通信。为了将远程控制器46改装(例如，关联)到注射成型设备10，来自注射压力传感器42、熔体压力传感器48和/或空腔压力传感器50中的一个或多个的输出可以连接到远程控制器46(且任选地，从本机控制器40断开连接)，由此将传感器输出从传感器转移到远程控制器46，而不是本机控制器46。一旦改装完成，本机控制器40就不再从与本机控制器40断开连接的一个或多个传感器直接接收反馈信号。替代地，远程控制器46接收这些反馈信号，并且生成修改后反馈信号且将修改后反馈信号传输到本机控制器40，所述修改后反馈信号通过影响本机控制器40控制注射成型设备10的操作的方式来增强本机控制器40的操作。因此，本机控制器40和远程控制器46在闭环类型控制布置中操作，所述闭环类型控制布置模拟在添加远程控制器46之前存在的布置。

在如上文所述的一些实施例中，注射压力传感器42、熔体压力传感器48和空腔压力传感器50在改装之前已经存在于注射成型单元12上并且与本机控制器40进行信号通信。在此类实施例中，将远程控制器46改装到注射成型设备10涉及将传感器从本机控制器40断开连接并且将传感器重新连接到远程控制器46。或者，但是在一些实施例中，注射压力传感器42、熔体压力传感器48和空腔压力传感器50中的一个或多个在改装之前可能尚未存在于注射成型单元12中。在这些实施例中，将远程控制器46改装到注射成型设备10可以包含将一个或多个传感器安装到注射成型单元12并且将安装的传感器连接到远程控制器46。

在一些实施例中，将远程控制器46改装到注射成型设备10可以包含以类似于上文所描述的方式将另外的其它传感器输出转移(或安装和连接)到远程控制器46，而不是本机控制器42，其中另外的其它传感器被配置成测量本机控制器42和/或远程控制器46的控制策略所涉及的控制变量(例如，温度传感器、流量传感器等)。

除上述内容之外，将远程控制器46改装到注射成型设备10的过程可以包含将本机控制器40的设定点的输出连接到远程控制器46。也就是说，尽管在改装之前的本机控制器40可以将本机控制器设定点提供到本机控制器40的控制算法，但是在改装之后的本机控制器40可以另外经由与远程控制器46的信号通信提供其设定点。应理解，鉴于由本机控制器限定的设定点可以在注射成型循环的过程中改变(例如，作为在构成模制循环的控制迭代或“注料”期间控制变量设定点的斜升或递增的产物)，将本机控制器设定点提供到远程控制器46可以包含每当本机控制器40限定控制变量设定点时(例如，在控制回路的每次迭代时)提供设定点。因此，远程控制器46维持对本机控制器设定点的当前值的感知，以便正确地提供将提供到本机控制器40的修改后反馈信号，如本文所描述。

在图2中说明本机控制器40与远程控制器46之间的反馈关系的实例框图。在远程控制器46处，限定控制变量设定点P2，所述控制变量设定点表示在给定时间注射成型设备10的期望熔体压力。可以向远程控制器46提供信号S4，所述信号指示例如由熔体压力传感器48测量并且在熔体压力传感器48连接到远程控制器46时提供给远程控制器46的熔体压力的实际测量值。

应注意，尽管在图2的实例中设定点为P2的控制变量是注射成型设备10的熔体压力，但在其它实施例中，控制变量可以是与注射成型设备10的操作相关的不同控制变量，例如设备中的其它地方的熔融材料压力(例如，注射压力或空腔压力)、温度、材料流、螺杆速度，或另一合适的变量。此外，在一些实施例中，在远程控制器46处为其限定设定点P2的控制变量可以与本机控制器40被配置成为其限定设定点P1的控制变量相同。在这些实施例中，信号P4可以相应地用由一个或多个其它传感器传输到远程控制器46的信号替代，所述传感器适合于直接地或间接地测量控制变量(使得信号P4所针对的控制变量与为其限定设定点P2和P1的控制变量匹配)。但是，在其它实施例中，用于设定点P2和P1的控制变量可以不同。也就是说，远程控制器46可以被配置成执行与本机控制器40不同的控制变量的设定点控制。例如，在远程控制器46处限定的设定点P2可以对应于期望的熔体压力，然而在本机控制器40处限定的设定点P1可以对应于期望的注射压力或另一可测量变量。在这些实施例中，由信号S4指示的所测量变量可以对应于由远程控制器46的设定点P2限定的控制变量(使得远程控制器46计算误差信号E2)。

仍参考图2，设定点P2可以经由远程控制器46通过信号S3提供，并且可以与实际熔体压力相比较以生成误差信号E2(即，限定设定点P2的值与实际熔体压力之间的差)。可以将误差信号E2提供到PID算法G2，所述PID算法至少部分地基于误差信号E2生成控制信号C2。可以向远程控制器46提供信号S5，所述信号指示由本机控制器40限定的设定点P1(例如，如最近由本机控制器40限定的设定点P1，例如在紧接在前的控制迭代中)。控制信号C2和信号S5可以组合或彼此相比较以产生修改后反馈信号S6。在一些实施例中，修改后反馈信号S6还可以包含前馈分量FF1组合的控制信号C2和信号S5。另外或替代地，修改后反馈信号S6可以包含促进生成有效的修改后反馈信号的另外其它合适的控制分量。

可以将修改后反馈信号S6代替用于本机控制器40的控制变量的反馈信号传输到本机控制器40。例如，在改装之前的本机控制器40被配置成限定用于期望熔体压力或期望注射压力的设定点P1的实施例中，将修改后反馈信号S6代替来自注射压力传感器42(在图1中以虚线示出)或熔体压力传感器48的反馈信号传输到本机控制器。换句话说，经由改装提供的修改后反馈信号S6代替本机控制器40的预先存在的控制反馈。在一个实施例中，可以通过本机控制器40与远程控制器46之间的单向传输链路传输修改后反馈信号S6。在此类实施例中，本机控制器40不将任何信号传输到远程控制器46。

在本机控制器40处，可以根据修改后反馈信号S6控制注射成型设备10的操作(例如，致动单元220的操作)。例如，可以提供表示致动单元22的期望注射压力的设定点P1。可以将设定点P1与修改后反馈信号S6相比较，并且可以生成误差信号E1。可以将误差信号E1提供到控制算法G1(例如，PID控制算法)，所述控制算法生成控制信号Cl，所述控制信号命令螺杆控制件44以某一速率推进往复螺杆18，所述速率使注射压力朝向由设定点P1指示的期望注射压力会聚。

尽管本机控制器40正控制注射成型设备10的操作(例如，经由限定设定点P1并且使用控制算法G1来生成控制信号C1)，但是来自远程控制器的修改后反馈信号S6以实际上经由设定点P2和控制算法G2控制注射成型设备10的操作的方式影响从本机控制器40生成控制信号C1。有效地，由于来自本机控制器40的设定点P1的值由远程控制器46处的逻辑结合本机控制器40抵消，因此可以基于设定点P2和第二控制算法G2可靠地控制注射成型设备10的操作，其中本机控制器设定点不干扰改装后的操作。值得注意地，无论本机控制器40和远程控制器46是否被配置成执行对相同控制变量的控制(例如，两个控制器都被配置成控制注射压力)，或替代地，本机控制器40和远程控制器46是否被配置成执行对不同控制变量的控制(例如，本机控制器40被配置成控制注射压力，而远程控制器46被配置成控制熔体压力)，都可以实现这种影响。因此，远程控制器46可以提供在无需重新编程/重新配置本机控制器40的控制架构的情况下控制注射成型单元12的熔体压力的能力。由此，远程控制器46可以是在本机控制器40不能够独立地提供功能的情况下为注射成型设备10添加此种功能的具有成本效益且简单的解决方案。

在模制循环期间，注射成型单元12的熔体压力可以通过改变设定点P2而改变。在一个实施例中，不同设定点可以对应于模制循环的不同阶段。例如，为了起始初始注射阶段，可以提供设定点以使得熔体压力增大得足以开始熔融热塑性球粒24且将熔融物分配到喷嘴20。一旦熔体压力已增大得足以开始填充模腔34，就可以修改设定点以在适合于恰当地填充模腔34的压力下起始填充阶段。一旦模腔34几乎被填满(例如，填充结束)，就可以再次修改设定点以减小到足以起始填充阶段并且在保持阶段期间保持在基本上恒定的熔体压力。

本机控制器40和/或远程控制器46可以在硬件、软件或这两者的任何组合中实施，并且可以具有带有用于实现控制的一个或多个控制器的任何控制布置。应了解，尽管将本机控制器40描述为感测和控制致动单元22的注射压力，但是本机控制器40可以配置成感测和控制各种合适的替代控制变量中的任一种，例如加热筒16的温度、料斗14的容积或往复螺杆18的速度。还应了解，尽管将远程控制器46描述为提供控制注射成型单元12的熔体压力的能力，但是使用致动单元22的注射压力的远程控制器可以被配置成感测和控制各种合适的替代控制变量中的任一种，例如空腔压力。

监测注射成型设备中的变量的实例行为

图3说明根据本公开的一些实施例的随着时间推移测量到的控制变量的图形。在此情况下，在与注射成型设备的操作相关联的时间段(x轴)上绘制注射成型设备(例如，图1的注射成型设备10)的所测量熔体压力(y轴)。在图3的实例中，控制注射成型设备的目标是根据用于熔体压力的注射成型设备的设定点控制注射成型设备的熔体压力(“控制变量”)。

在“零”时间标记处，引入熔体压力设定点的阶跃变化，需要注射成型设备的控制器的控制算法(例如，PID算法)来增加熔体压力以满足熔体压力设定点(例如，期望的熔体压力可以在注射成型循环开始时或接近开始时增加)。也就是说，控制器修改其输出以使熔体压力接近设定点。

控制中的一个常见影响是过冲，其中试图将控制变量升高或降低到新的设定点导致控制变量移动超过设定点，需要控制器在相反方向上进行校正。校正又可能导致设定点在相反方向上超过设定点。实际上，控制器将控制变量带到设定点的尝试反而可能导致控制变量在设定点周围的任一方向上振荡。在过程中控制受控变量的目的包含(1)在数学上理解控制变量的振荡和其它不期望行为的模式和原因(例如，振荡的原因和干扰源)，以及(2)基于数学理解调谐控制变量的控制(例如，通过调整PID控制算法的比例增益、积分增益和微分增益分量)，以使控制变量与设定点更紧密地匹配。

如先前在本公开中所描述，当试图通过远程控制器改装注射成型设备的本机控制器时，可能会遇到不期望的效果。具体来说，远程控制器和本机控制器对控制变量的同时影响可能产生控制变量在远程控制器设定点和本机控制器设定点附近的不可预测的多阶振荡。在本机控制器和远程控制器使用不同设定点，但相同地进行调谐(例如，相同的比例、积分和导数调谐值)的实施方案中，控制变量的过冲和振荡的幅度可以基于本机控制器设定点和远程控制器设定点之间的差而增加。实际上，本地控制器设定点与远程控制器设定点之间的差可以充当控制回路中的增益。当远程控制器观察到此增益时(由于它有助于在远程控制器处计算的误差信号，远程控制器的控制算法可能试图补偿误差，这可能导致控制变量在相反方向上过冲，其中当远程控制器试图将控制变量稳定在远程控制器设定点时，这种效果重复发生。

通过应用本公开的技术，可以减轻或避免上述不期望的影响。具体来说，将远程控制器改装到本机控制器可以包含将本机控制器设定点连接到远程控制器，使得远程控制器46接收本机控制器设定点的最新值(例如，截至控制回路的最后一次迭代的设定点)。返回参考图2，经由信号线S5的这种连接允许远程控制器46将本机控制器设定点P1与远程控制器控制信号输出C2组合，以产生用于本机控制器的修改后反馈信号S6。当本机控制器接收修改后反馈信号S6(代替注射成型设备的指示控制变量的所测量值的传感器反馈)并且将修改后反馈信号与本机控制器设定点(因为本机控制器先前被配置成与测量到的控制变量进行操作)组合时，这种后一种组合有效地抵消本机控制器设定点在本机控制器40处控制控制变量时的作用。

因此，使用本公开的技术，提供到控制算法G1的误差信号E1可以基本上等于由远程控制器46生成的控制信号C2(加上前馈分量FF1，在一些情况下)，由此允许控制注射成型设备10，同时最小化本机控制器设定点在控制变量的行为中的影响(例如，最小化振荡的幅度并且消除控制变量的高阶振荡)。值得注意地，无论本机控制器和/或远程控制器使用的设定点的特定值如何，以及无论本机控制器设定点和/或远程控制器设定点是否被配置成在注射成型循环过程中改变，都可以通过这些技术实现这种效果。也就是说，控制变量相对于过冲、稳定时间等的相同行为可以由远程控制器观察和管理，而不管使用控制变量的设定点值是多少。

另外的考虑因素

对实施例和实例的前述描述是出于图示和描述的目的呈现的。所述描述并不预期是穷尽性的或限制所描述的形式。例如，尽管将远程控制器46描述为提供于注射成型设备上，但是远程控制器可以提供于任何设备上，所述设备使用来自本机控制器的反馈控制以在本机控制器不能够独立地提供功能的情况下将此类功能添加到设备。鉴于以上教示，可能有许多修改。已论述这些修改中的一些，且所属领域的技术人员将理解其它修改。为了说明各种实施例，选择和描述实施例。当然，范围不限于本文阐述的实例或实施例，但是可以由所属领域的技术人员用于任何数目的应用和等效装置中。实际上，预期所述范围特此由所附权利要求书限定。而且，对于所要求和/或所描述的任何方法，不论所述方法是否结合流程图描述，应理解，除非通过上下文另外指定或要求，否则方法的执行中所进行的步骤的任何显式或隐式次序并不暗示那些步骤必须以呈现的次序进行，而是可以不同次序或并行地进行。

本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以关于上述实施例作出各种修改、改变和组合，且此类修改、改变和组合被视为在本发明概念的范围内。

本文所公开的尺寸和值不应理解为严格地受限于所叙述的准确数值。实际上，除非另外指定，否则每一此类尺寸打算意指所叙述的值和围绕所述值的功能上等效的范围两者。例如，公开为“40mm”的尺寸旨在表示“约40mm”。

本专利申请的末尾的专利权利要求书并不意图根据35U.S.C.§112(f)进行解释，除非明确地叙述了传统的手段加功能(means-plus-function)语言，例如在权利要求中明确地叙述“用于……的构件”或“用于……的步骤”语言。本文中所描述的***和方法涉及对计算机功能的改进，并改进传统计算机的功能。

实例/组合

A.一种使用远程控制器操纵对设备的致动单元的操作的控制的方法，所述远程控制器通过将所述远程控制器改装到所述设备的本机控制器来配置，在所述改装之前的所述本机控制器被配置成基于指示所述设备的第一控制变量的第一信号而控制所述致动单元的所述操作，所述方法包括：

在传感器处感测所述设备的所述第一控制变量；

基于所述第一控制变量而生成所述第一信号；

基于所述本机控制器针对所述第一控制变量的第一设定点而生成第二信号；

在所述远程控制器处：

接收所述第一和第二信号；

基于所述第一信号以及所述远程控制器针对所述第一控制变量的第二设定点而生成控制信号；

组合生成的控制信号和所述第二信号以产生修改后反馈信号；以及

将所述修改后反馈信号代替所述第一信号传输到所述本机控制器；以及

在所述本机控制器处，至少部分地基于所述修改后反馈信号来控制所述致动单元的所述操作。

B.根据段落A所述的方法，其中所述设备包括注射成型设备，所述注射成型设备包括加热筒和注射轴，所述致动单元可操作地耦合到所述注射轴，并且其中所述致动单元的所述操作有助于所述注射轴相对于所述加热筒的操作。

C.根据段落B所述的方法，其中所述注射轴包括往复螺杆，其中所述致动单元的所述操作有助于所述往复螺杆的往复运动。

D.根据段落B或C所述的方法，其中所述注射轴包括柱塞，其中所述致动单元的所述操作有助于所述柱塞的往复运动。

E.根据段落B到D中任一项所述的方法，其中所述致动单元包括液压电机和电动机中的一个。

F.根据段落B到E中任一项所述的方法，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的注射压力、所述加热筒的温度和包含在所述注射成型设备中的料斗的容积中的一个。

G.根据段落B到F中任一项所述的方法，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的熔体压力。

H.根据段落B到G中任一项所述的方法，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述注射成型设备的空腔压力。

I.根据段落A到H中任一项所述的方法，其中在所述远程控制器处生成所述控制信号包括：

比较所述第一信号与所述第一控制变量的所述第二设定点；以及

基于所述第一信号与所述第二设定点之间的差生成所述控制信号。

J.根据段落I所述的方法，其中所述在所述远程控制器处生成所述控制信号包括将所述差作为输入提供到所述远程控制器的PID控制算法以生成所述控制信号。

K.根据段落J所述的方法，其中所述远程控制器的所述PID控制算法是第一PID控制算法，并且其中基于所述修改后反馈信号控制所述本机控制器处的所述致动单元的所述操作包括将所述修改后反馈信号作为输入提供到所述本机控制器的第二PID控制算法，所述第二PID控制算法不同于所述第一PID控制算法。

L.根据段落A到K中任一项所述的方法，其中所述远程控制器的所述第二设定点是所述第一控制变量的设定点。

M.根据段落A到L中任一项所述的方法，其中所述远程控制器的所述第二设定点是不同于所述第一控制变量的第二控制变量的设定点。

N.一种设备，其包括：

致动单元；

本机控制器，其与所述致动单元通信并且被配置成控制所述致动单元的操作，所述本机控制器存储所述本机控制器针对所述设备的第一控制变量的第一设定点；

远程控制器，其通过将所述远程控制器改装到本机控制器而与所述本机控制器通信，在所述改装之前的所述本机控制器被配置成基于指示所述设备的所述第一控制变量的第一信号而控制所述致动单元的所述操作；以及

传感器，其与所述远程控制器通信并且被配置成感测所述第一控制变量并且基于所述第一控制变量而生成第一信号，

其中所述远程控制器被配置成：

从所述传感器接收所述第一信号，

从所述本机控制器接收指示所述第一控制变量的所述第一设定点的第二信号，

基于所述第一信号以及所述远程控制器针对所述第一控制变量的第二设定点而生成控制信号，

组合生成的控制信号和所述第二信号以产生修改后反馈信号；以及

将所述修改后反馈信号代替所述第一信号传输到所述本机控制器，

并且其中所述本机控制器被配置成至少部分地基于所述修改后反馈信号来控制所述致动单元的所述操作。

O.根据段落N所述的设备，其进一步包括注射成型设备，所述注射成型设备包括加热筒和注射轴，所述致动单元可操作地耦合到所述注射轴，并且其中所述致动单元的所述操作有助于所述注射轴相对于所述加热筒的操作。

P.根据段落O所述的设备，其中所述注射轴包括往复螺杆，其中所述致动单元的所述操作有助于所述往复螺杆的往复运动。

Q.根据段落O或P所述的设备，其中所述注射轴包括柱塞，其中所述致动单元的所述操作有助于所述柱塞的往复运动。

R.根据段落O到Q中任一项所述的设备，其中所述致动单元包括液压电机和电动机中的一个。

S.根据段落O到R中任一项所述的设备，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的注射压力、所述加热筒的温度和包含在所述注射成型设备中的料斗的容积中的一个。

T.根据段落O到S中任一项所述的设备，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的熔体压力。

U.根据段落O到T中任一项所述的设备，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述注射成型设备的空腔压力。

V.根据段落N到U中任一项所述的设备，其中在所述远程控制器处生成所述控制信号包括：

比较所述第一信号与所述第一控制变量的所述第二设定点；以及

基于所述第一信号与所述第二设定点之间的差生成所述控制信号。

W.根据段落V所述的设备，其中所述在所述远程控制器处生成所述控制信号包括将所述差作为输入提供到所述远程控制器的PID控制算法以生成所述控制信号。

X.根据段落W所述的设备，其中所述远程控制器的所述PID控制算法是第一PID控制算法，并且其中基于所述修改后反馈信号控制所述本机控制器处的所述致动单元的所述操作包括将所述修改后反馈信号作为输入提供到所述本机控制器的第二PID控制算法，所述第二PID控制算法不同于所述第一PID控制算法。

Y.根据段落N到X中任一项所述的设备，其中所述远程控制器的所述第二设定点是所述第一控制变量的设定点。

Z.根据段落N到Y中任一项所述的设备，其中所述远程控制器的所述第二设定点是不同于所述第一控制变量的第二控制变量的设定点。

AA.根据段落A到M到中任一项的方法，其根据段落A到M中任何其它合适的一个或多个段落所述的方法进行修改。

AB.根据段落N到Z中任一项所述的设备，其根据段落N到Z中任何其它合适的一个或多个段落所述的设备进行修改。

Claims (26)

1.一种使用远程控制器操纵对设备的致动单元的操作的控制的方法，所述远程控制器通过将所述远程控制器改装到所述设备的本机控制器来配置，在所述改装之前的所述本机控制器被配置成基于指示所述设备的第一控制变量的第一信号而控制所述致动单元的所述操作，所述方法包括：

在传感器处感测所述设备的所述第一控制变量；

基于所述第一控制变量而生成所述第一信号；

基于所述本机控制器针对所述第一控制变量的第一设定点而生成第二信号；

在所述远程控制器处：

接收所述第一和第二信号；

基于所述第一信号以及所述远程控制器针对所述第一控制变量的第二设定点而生成控制信号；

组合生成的控制信号和所述第二信号以产生修改后反馈信号；以及

将所述修改后反馈信号代替所述第一信号传输到所述本机控制器；以及

在所述本机控制器处，至少部分地基于所述修改后反馈信号来控制所述致动单元的所述操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述设备包括注射成型设备，所述注射成型设备包括加热筒和注射轴，所述致动单元可操作地耦合到所述注射轴，并且其中所述致动单元的所述操作有助于所述注射轴相对于所述加热筒的操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述注射轴包括往复螺杆，其中所述致动单元的所述操作有助于所述往复螺杆的往复运动。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述注射轴包括柱塞，其中所述致动单元的所述操作有助于所述柱塞的往复运动。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述致动单元包括液压电机和电动机中的一个。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的注射压力、所述加热筒的温度和包含在所述注射成型设备中的料斗的容积中的一个。

7.根据权利要求2所述的方法，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的熔体压力。

8.根据权利要求2所述的方法，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述注射成型设备的空腔压力。

9.根据权利要求1所述的方法，其中在所述远程控制器处生成所述控制信号包括：

比较所述第一信号与所述第一控制变量的所述第二设定点；以及

基于所述第一信号与所述第二设定点之间的差生成所述控制信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述在所述远程控制器处生成所述控制信号包括将所述差作为输入提供到所述远程控制器的PID控制算法以生成所述控制信号。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述远程控制器的所述PID控制算法是第一PID控制算法，并且其中基于所述修改后反馈信号控制所述本机控制器处的所述致动单元的所述操作包括将所述修改后反馈信号作为输入提供到所述本机控制器的第二PID控制算法，所述第二PID控制算法不同于所述第一PID控制算法。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述远程控制器的所述第二设定点是所述第一控制变量的设定点。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述远程控制器的所述第二设定点是不同于所述第一控制变量的第二控制变量的设定点。

14.一种设备，其包括：

致动单元；

本机控制器，其与所述致动单元通信并且被配置成控制所述致动单元的操作，所述本机控制器存储所述本机控制器针对所述设备的第一控制变量的第一设定点；

远程控制器，其通过将所述远程控制器改装到本机控制器而与所述本机控制器通信，在所述改装之前的所述本机控制器被配置成基于指示所述设备的所述第一控制变量的第一信号而控制所述致动单元的所述操作；以及

传感器，其与所述远程控制器通信并且被配置成感测所述第一控制变量并且基于所述第一控制变量而生成第一信号，

其中所述远程控制器被配置成：

从所述传感器接收所述第一信号，

从所述本机控制器接收指示所述第一控制变量的所述第一设定点的第二信号，

基于所述第一信号以及所述远程控制器针对所述第一控制变量的第二设定点而生成控制信号，

组合生成的控制信号和所述第二信号以产生修改后反馈信号；以及

将所述修改后反馈信号代替所述第一信号传输到所述本机控制器，

并且其中所述本机控制器被配置成至少部分地基于所述修改后反馈信号来控制所述致动单元的所述操作。

15.根据权利要求14述的设备，其进一步包括注射成型设备，所述注射成型设备包括加热筒和注射轴，所述致动单元可操作地耦合到所述注射轴，并且其中所述致动单元的所述操作有助于所述注射轴相对于所述加热筒的操作。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述注射轴包括往复螺杆，其中所述致动单元的所述操作有助于所述往复螺杆的往复运动。

17.根据权利要求15所述的设备，其中所述注射轴包括柱塞，其中所述致动单元的所述操作有助于所述柱塞的往复运动。

18.根据权利要求15所述的设备，其中所述致动单元包括液压电机和电动机中的一个。

19.根据权利要求15所述的设备，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的注射压力、所述加热筒的温度和包含在所述注射成型设备中的料斗的容积中的一个。

20.根据权利要求15所述的设备，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述加热筒的熔体压力。

21.根据权利要求15所述的设备，其中所述注射成型设备的所述第一控制变量是所述注射成型设备的空腔压力。

22.根据权利要求14所述的设备，其中在所述远程控制器处生成所述控制信号包括：

比较所述第一信号与所述第一控制变量的所述第二设定点；以及

基于所述第一信号与所述第二设定点之间的差生成所述控制信号。

23.根据权利要求22所述的设备，其中所述在所述远程控制器处生成所述控制信号包括将所述差作为输入提供到所述远程控制器的PID控制算法以生成所述控制信号。

24.根据权利要求23所述的设备，其中所述远程控制器的所述PID控制算法是第一PID控制算法，并且其中基于所述修改后反馈信号控制所述本机控制器处的所述致动单元的所述操作包括将所述修改后反馈信号作为输入提供到所述本机控制器的第二PID控制算法，所述第二PID控制算法不同于所述第一PID控制算法。

25.根据权利要求14所述的设备，其中所述远程控制器的所述第二设定点是所述第一控制变量的设定点。

26.根据权利要求14所述的设备，其中所述远程控制器的所述第二设定点是不同于所述第一控制变量的第二控制变量的设定点。