图1 控制系统架构图
其中CPU模块采用市购之嵌入式CPU板叠架于通讯及记忆模块上方，通讯及记忆模块主要功能为通讯接口处理及模号参数储存用；而数码输出、输入模块则为数码I/O信号接口；温度控制模块之功能则为料管温度及模具温度控制，DSP伺服控制模块则控制四组伺服马达作为各项动作进给运动用。以下则为各模块说明： 1、CPU模块： 其主要工作包含逻辑运算、输入(出)服务、定位控制之中断服务、成型资料记忆等。由于市面上工业控制型崁入式CPU模块类型繁多，可以有多重的选择性。因此在选用时必须注意下列事项： (一) CPU处理速度要符合系统需求。 (二) CPU模块要完全与PC具有兼容性。 (三) CPU模块散热问题必须良好。 (四) 电路板的大小必须适中，以便崁入通信记忆模块中。 (五) 接口以PC-104为较佳之连结方式。 (六) 通讯接口必须包含RS232及RS485。 目前VPC2000E控制器所使用之CPU板为研华公司所生产之IPC产品。 2、记忆与通讯模块： 记忆及通讯模块主要功能包含： （一）双向人机串行接口，提供按键传递功能及状态显示。 （二）LCD显示接口及控制。 （三）RS485伺服驱动器通讯功能。 （四）Easy net网络联机功能提供网络服务。 （五）Disk on chip DOC 2000磁碟功能储存系统及射胶参数。 （六）COMS SRAM提供当模参数储存及PLC系统参数。 （七）2ms及10ms系统计时中断功能。 3. 温度控制模块： 因温度加热与降温反应较慢，故在温度控制系统的需求上，不需要使用高速化处理，设计上较为精简。温度模块设计上，藉由12组继电器的选择切换及AD595的温度补偿电路，再由A/D转换电路后即可由主CPU读取温度值。温度控制输出是以10ms的软件中断程序计数产生Soft PWM，将其送至正反器拴住，透过光耦合接口驱动SSR电路即可达成控制输出。 温度控制模块之软件则分为自动PID调谐及PID温度控制二部份，其中自动PID调谐法则是改良自用Ziegler-Nichols之步阶响应测试法（Step response method），PID值演算程序如下： （一）启动电热装置让加热器全速加热。 （二）由主CPU计算加热时最大斜率R（%/min）。 （三）当温度到达设定点之80%温度时切断加热器，计算出温度下降之时间L（min）。 （四）依照所得之R、L参数计算出PID参数值。 4. DI/DO模块： 通常数码I/O模块设虑制造成本设计成相当简洁，输入接口需考虑光耦合隔离及滤波电路以防止杂讯入侵，输出接口则需考虑承受之电流、电压大小及防止主CPU因当机产生误动作看门狗装置（Watch dog）。 5. DSP伺服控制模块： DSP伺服运动控制模式整个控制系统的动力控制主干，所以在设计上力求系统之稳定性外，还要考虑安全控制及维护特性。本系统所设计伺服运动控制模块共有4个运动轴，每个运动轴包括一组四象限编码器接口，二组A/D作为伺服轴之速度及扭力监控使用，二组D/A作为伺服轴之速度及扭力控制命令电压使用，四组I/O数码接点作为伺服轴致能及状态监控用。 VPC2000E控制器之DSP为Analog device所出品系统时脉为20MHz的ADSP_2101，搭配二只Lattice所出品的CPLD；其中一只作BUS控制权控制接口及解码用，另一只作为4组编码计数器、I/O、A/D及D/A控制接口，Watch Dog电路则由一只TTL 74LS123所控制，而SRAM 43256则做为DSP与主CPU资料共享区交换控制讯息。 伺服运动控制软件程序为求简洁、快速，所以选用汇编语言撰写。而且在安全顾虑情况下，尚且编写有软件Watch Dog功能以避免主CPU当机情况下因而失控发生伺服暴冲问题。伺服运动控制软件是储存在主CPU的ROM DISK DOC2000中，于系统开机测试完毕时藉由软件加载伺服控制模中。 6.操作显示屏幕控制模块： 此模块之功能包含显示、键盘输入输出。 三、台中精机全电式射出成型机控制系统架构 VPC2000E制器具有以下特点： ○ 采用与Pentinum兼容之CPU控制系统与PC_baseD硬件架构，在系统与控制软件支持较多，且易于更新维护，以及功能较一般工业用控制器或PLC强大。 ○ 采用DOC2000 DISKRAM做系统或成型资料储存，无需担心系统因断电或机板损坏而造成资料流失。 ○ 具有网络通讯接口，方便资料搜集与管理系统建立 ○ 人性化的操作画面，搭配大型LCD显示，使操作人员易于操控。 ○ 具PID温控与自动调谐温度控制模块，温度控制可在±0.5℃范围内。 ○ DSP伺服运动控制模块设计，可搭配多家伺服驱动器与伺服马达使用，定位精度(开关模与射胶)可达到±0.01mm范围。 图2为台中精机全电式射出成型机控制系统架构图，其中伺服马达与驱动器则搭配日本SINANO伺服马达与驱动器。图2 全电式射出机控制系统架构图
四、结语 VPC2000E控制器之开发不仅再次拉开了台中精机与其它国产射出机制造厂之技术差距，同时亦突破日本全电式射出机的技术壁垒，在控刖机能与性能的逐步开发与质量改善下，逐渐切入国内射出成型市场。因射出成型机控制器是工业性产品，而非消费性产品，所以在产品的可靠度与实用性上必须非常落实，未来PIM电设除持续提升现有电控质量外，同时朝向自动调整、适应或类神精等智能型高阶控制研发，期望在优良电控基础上，提供客户更好质量之塑料射出成型机。
