SINE308系列開(kāi)環(huán)矢量節(jié)能控制器在注塑機(jī)上的應(yīng)用

0 引言

注塑機(jī)是一種對(duì)各種塑料進(jìn)行加熱、融熔、攪拌、增壓后，將塑料流體注入模具腔內(nèi)，完成工件一次注塑成型的設(shè)備，它的工序過(guò)程基本是相同的，大致可分為鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開(kāi)模、頂針等7個(gè)工序過(guò)程，每一個(gè)工序都需要用不同的壓力和流量，也就是說(shuō)被加工的工件不都是在最大壓力或流量下工作的，其壓力和流量大小是通過(guò)調(diào)整壓力或流量比例閥的開(kāi)啟度來(lái)控制調(diào)節(jié)的。然而油泵電機(jī)在恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，各工序中油泵的輸出功率并沒(méi)有多大的變化，根據(jù)這一特性，采用SINE308系列開(kāi)環(huán)矢量節(jié)能控制器調(diào)節(jié)電機(jī)(油泵)的轉(zhuǎn)速，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和流量的調(diào)節(jié)，這樣既可以滿足工序的要求，又可節(jié)約能源，非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

SINE308 系列開(kāi)環(huán)矢量節(jié)能控制器適用于各種液壓傳動(dòng)控制的定量泵注塑機(jī)，根據(jù)注塑機(jī)不同的工作階段所需的壓力和流量，相應(yīng)調(diào)整油泵的輸出轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能的目的，其節(jié)能效果達(dá)25%~50%，具有節(jié)電率高、可靠性高、電機(jī)軟起動(dòng)、操作簡(jiǎn)易等特點(diǎn)。

1 節(jié)能原理

傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)通常在需要改變負(fù)載流量和壓力時(shí)，用閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)，這時(shí)輸入功率變化不大，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門(mén)上，產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。SINE308系列變頻器可根據(jù)注塑機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)，如鎖模、射膠、熔膠、開(kāi)模、頂針等階段對(duì)壓力和速度的設(shè)定要求，自動(dòng)調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，改變油泵的供油量，使油泵實(shí)際供油量與注塑機(jī)實(shí)際負(fù)載流量在任何工作階段均能保持一致，保證電機(jī)在整個(gè)變化的負(fù)荷范圍內(nèi)的能量消耗達(dá)到所需的最小程度，徹底消除了溢流現(xiàn)象，并確保電機(jī)平穩(wěn)、精確地運(yùn)行。

使用SINE308開(kāi)環(huán)矢量節(jié)能控制器同時(shí)可使注塑機(jī)油泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，提高電機(jī)的功率因數(shù)cos漬，動(dòng)態(tài)調(diào)整注塑機(jī)電機(jī)的輸出功率等, 從而達(dá)到節(jié)能的目的。

1.1 動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)嘗

無(wú)功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱量，更主要的是因?yàn)楣β室驍?shù)的降低會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。我們知道，視在功率S、有功功率P、無(wú)功功率Q的關(guān)系為

1.2 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率輸出

SINE308 節(jié)能控制器可根據(jù)注塑機(jī)的流量與壓力等信號(hào)，不斷調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)在整個(gè)變化的負(fù)荷范圍內(nèi)的能量消耗達(dá)到所需的最佳值，而且確保電機(jī)平穩(wěn)、精確地運(yùn)行。

1.3 電機(jī)軟起動(dòng)

SINE308 開(kāi)環(huán)矢量節(jié)能控制器采用先進(jìn)的矢量變頻控制技術(shù)，采用軟起動(dòng)方式啟動(dòng)電機(jī)，減緩了設(shè)備之間的機(jī)械沖擊，同時(shí)降低了噪音，并可延長(zhǎng)設(shè)備和模具的使用壽命，避免了電機(jī)在工頻方式起動(dòng)時(shí)較大的沖擊電流。使用相同功率的電機(jī)的情況下，電機(jī)軟起動(dòng)在節(jié)電的同時(shí)，還可以大幅降低供電變壓器裝機(jī)容量的要求，由于電機(jī)通常方式運(yùn)行時(shí)沖擊電流大，所以對(duì)供電變壓器裝機(jī)容量的要求比較大。

1.4 無(wú)高壓節(jié)流能量損失

利用注塑機(jī)同步信號(hào)及電氣控制，根據(jù)注塑成型的工藝要求控制注塑機(jī)壓力比例閥和流量比例閥，將傳統(tǒng)的定量泵改成節(jié)能型變量泵，將通過(guò)溢流閥的回流流量降到最少，液壓系統(tǒng)輸出與整機(jī)運(yùn)行所需功率匹配，無(wú)高壓節(jié)流溢流能量損失。

1.5 改回流式調(diào)節(jié)為容積式調(diào)節(jié)

節(jié)能型變量泵采用的控制方式是容積式調(diào)節(jié)。

當(dāng)系統(tǒng)處于流量控制狀態(tài)時(shí)，輸出流量的大小只與給定的流量控制信號(hào)有關(guān);負(fù)載突然增加和速度變慢時(shí)(例如射膠過(guò)程填充結(jié)束轉(zhuǎn)為保壓時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入壓力控制階段)，油泵輸出壓力的大小只與負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。所以系統(tǒng)的輸出功率與負(fù)載所需功率一樣，沒(méi)有多余的能量損失。節(jié)能型變量泵的輸出功率與流量和壓力的乘積成正比。而原有比例閥控制的定量泵系統(tǒng)控制方式采用回流調(diào)節(jié)方法，無(wú)論在系統(tǒng)處于流量控制還是壓力控制狀態(tài)，油泵的輸出流量都不會(huì)改變，僅通過(guò)改變比例閥的閥門(mén)開(kāi)度調(diào)整壓力，多余的能量通過(guò)平衡回流的方式而被浪費(fèi)。

2 產(chǎn)品特點(diǎn)

矢量節(jié)能控制器的外形如圖1所示，它具有以下特點(diǎn)。

1)磁場(chǎng)定向電流閉環(huán)矢量控制，電機(jī)變量完全解耦，采用美國(guó)TI公司最新款高性能32 位電機(jī)控制專用DSP，能高速、準(zhǔn)確地完成復(fù)雜的控制算法，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，效率高。

2)隨機(jī)載波調(diào)制靜音運(yùn)行。

3)AVR自動(dòng)調(diào)整功能，即使輸入電網(wǎng)存在較大波動(dòng)，輸出電壓也會(huì)基本保持不變。

4)工頻、變頻自由切換，即使節(jié)能器有故障也不影響生產(chǎn)。

5)保護(hù)功能完善，具有故障自動(dòng)復(fù)位功能，保證生產(chǎn)連續(xù)。

6)四信道輸入，可任意組合，傳感器信號(hào)0~25 V及0~5 A寬帶輸入。

7)壓力、流量可獨(dú)立調(diào)節(jié)。

8)全系列人性化設(shè)計(jì)，外型美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，人機(jī)界面友好。

9)安裝方便，對(duì)改造設(shè)備毋須做太大改動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

3 壓力與流量信號(hào)采集說(shuō)明

要正確安裝一臺(tái)注塑機(jī)節(jié)能器，必須準(zhǔn)確地找到注塑機(jī)上的比例流量、比例壓力信號(hào)，以此作為節(jié)能器的輸入信號(hào)?？梢詤⒄找韵氯N方法。

1)在比例流量、比例壓力電流表上采集信號(hào)大部分注塑機(jī)上都會(huì)有這兩個(gè)電流表(如圖2所示)，一般會(huì)裝在注塑機(jī)配電箱的面板上或是配電箱里面，電流表的量程通常為0~1 A。要判斷電流表是比例流量還是比例壓力，可設(shè)定注塑機(jī)的一個(gè)動(dòng)作參數(shù)，例如設(shè)定流量為0，壓力為50，再運(yùn)行這個(gè)動(dòng)作，哪一個(gè)電流表指針動(dòng)就說(shuō)明這個(gè)電流表是比例壓力表，確定比例流量表也是同樣的原理。

2)在比例壓力、比例流量信號(hào)放大板上采集信號(hào)如圖3所示在該信號(hào)放大板上可以找到壓力、流量信號(hào)的放大功率三極管，也就是說(shuō)有這兩個(gè)功率三極管的電路板就是比例壓力、比例流量信號(hào)板，且在電路接線端子處標(biāo)有壓力、流量英文縮寫(xiě)的第一個(gè)字母：壓力(P+，P-)，流量(S+，S-)。也可通過(guò)萬(wàn)用表電流擋測(cè)量判斷是否為比例壓力、比例流量信號(hào)。

3)在比例壓力、比例流量電磁閥上采集信號(hào)此方法如圖4所示，在注塑機(jī)兩端的油路上會(huì)有很多電磁閥，這些電磁閥大多都是一些方向閥，與這些方向閥不同的是比例壓力、比例流量電磁閥，這兩個(gè)閥通常會(huì)組合在一起，從外型上看流量閥會(huì)比較大，也可通過(guò)萬(wàn)用表電流檔測(cè)量確認(rèn)是否是比例壓力、比例流量電磁閥。[!--empirenews.page--]

4 具體接線

4.1 主回路接線

如圖5所示，將電機(jī)線與電源線接入變頻器。

4.2 變頻器控制接線

拆開(kāi)變頻器，會(huì)看到如圖6 所示的短接線，將三角形接觸器K2 的輔助常開(kāi)點(diǎn)接至該處，表示在原Y-△轉(zhuǎn)換完成后變頻器開(kāi)始通電運(yùn)行。

4.3 壓力流量信號(hào)接線

如圖7 所示，將壓力P+、P-，速度(流量)S+、S-接至變頻器的信號(hào)轉(zhuǎn)換板。

注意：信號(hào)接口板是串聯(lián)在比例壓力、流量信號(hào)中的，比例壓力、流量信號(hào)電流流向是由節(jié)能器信號(hào)采集卡1I+/2I+流入，由1I-/2I-流出，如方向接反信號(hào)采集將無(wú)效，注塑機(jī)則無(wú)動(dòng)作信號(hào)，另外電機(jī)方向接反，注塑機(jī)也無(wú)動(dòng)作信號(hào)。

5 結(jié)語(yǔ)

注塑機(jī)在工頻運(yùn)行時(shí)，電機(jī)全速運(yùn)行，液壓油在油路中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，溫度較高;安裝節(jié)能控制器后電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，頻率在0~50 Hz 內(nèi)運(yùn)行，冷卻過(guò)程電機(jī)可完全停止，即電機(jī)在零至全速過(guò)程隨時(shí)變化，降低了油路的摩擦程度，使液壓油溫度降低，減緩了油質(zhì)變化的程度，延長(zhǎng)了油封的老化時(shí)間。

應(yīng)用正弦SINE308系列矢量節(jié)能控制器改造注塑機(jī)，按工藝要求調(diào)節(jié)油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵、油路壓力和流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。這樣既滿足了對(duì)7個(gè)不同工序壓力和流量的不同要求，又節(jié)約了能源，值得在注塑機(jī)行業(yè)內(nèi)推廣。