變頻器在注塑機上的節(jié)能應用

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1、制造業(yè)自動化變頻器在注塑機上的節(jié)能應用張如坤（上海中達斯米克電器電子股份有限公司杭州分公司）摘要：主要介紹了臺達VFD變頻器系列，信濃伺服/臺達DVP系列，PLC/HITECH人機/HIWIN直線傳動機構(gòu)在注塑機上的應用情況，并且進行了方案比較。關(guān)鍵詞：變頻器；注塑機中圖分類號：TM43文獻標識碼：B文章編號：1009-0134(2003)07-0060-030前言在塑料加工企業(yè)中，注塑機是應用面最廣，耗能較多的生產(chǎn)設備。在注塑機上推廣應用變頻器/伺服系統(tǒng)可以消除注塑設備普遍存在的“大馬拉小車”動力浪費現(xiàn)象，使注塑機運行在

2、最佳效率的工作中，實現(xiàn)節(jié)約電能（約30%-60%，具體參數(shù)根據(jù)加工的產(chǎn)品具體工況）、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低油污染和噪聲圖1污染、提高可靠性、延長機器使用壽命等優(yōu)點。2.1變頻調(diào)速控制注塑機（電液混合型）1節(jié)能注塑機控制系統(tǒng)的方案起因此種方案采用了VFDB/V開/閉環(huán)矢量控制變頻器。將控制比例流量閥的電流信號同時輸入給變注塑機的工作循環(huán)如下:頻器的模擬量輸入端，通過控制油泵電機的轉(zhuǎn)速，鎖合?！⑸渑_前移—注射—保壓、冷卻—預油泵的實際流量正比于電機的轉(zhuǎn)速，油泵的輸出功塑—開?！敵鲋破罚┞室虼艘舱扔陔姍C的轉(zhuǎn)速，起到了節(jié)能的目

3、的。以上這些動作在傳統(tǒng)的注塑機上都是以液壓系根據(jù)塑料制品和工藝要求的不同，其整體節(jié)能效果統(tǒng)來完成的。通過油泵和閥門的配合產(chǎn)生不同的壓從30%至60%的范圍內(nèi)不等。力和流量，提供油缸和液壓馬達所要求的推動力和2.2全電動注塑機移動速度。全電動注塑機方案是在變頻調(diào)速的思路上，將我們知道，油泵輸出功率（不考慮能量損耗）：鎖模、落料、注射等機構(gòu)都采用臺達伺服系統(tǒng)，關(guān)P=2pxTxn鍵移動部位是用了上銀滾珠絲杠和直線導軌以減小即油泵功率等于電機輸出轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速的乘系統(tǒng)損耗，使用臺達PLC來分配控制順序指令，通積。過HITECH人機

4、來進行人性化中央控制，從而徹底傳統(tǒng)注塑機由于異步電動機始終運行在公頻狀拋棄了液壓系統(tǒng)，使傳統(tǒng)注塑機的油污染問題得到態(tài)上，不能根據(jù)實際情況改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，從而不根本解決，而整機的效率也隨著伺服電機、滾珠絲能改變油路的流量，最終只能將多余的液壓油通過杠和直線導軌的使用而得到了全面的提高，并且產(chǎn)溢流閥回流到油箱，造成能量的白白損耗。品的精度都得到了有效保證。目前由于成本問題和2目前節(jié)能塑機的兩種方案控制系統(tǒng)的相對復雜，市場上并沒有普遍接受。但以上述理論為基礎，我們在多次的試驗中，提在使用情況要求比較高的情況下，優(yōu)勢很明顯。出了在

5、注塑機械上使用變頻器、伺服電機等其它工影響節(jié)能效果的因素諸多：業(yè)控制應用的多種方案，即通過在不同工藝流程●流量設定與馬達轉(zhuǎn)速的線性（即控制器及其（見圖1）情況下提供不同的工作壓力以達到節(jié)能的轉(zhuǎn)接輸出信號的線性）目的，具體方案如下?！褡冾l器的控制方式或伺服驅(qū)動器的選用收稿日期：2003-05-31作者簡介：張如坤，上海中達斯米克電器電子股份有限公司杭州分公司銷售工程師?！?0】第25卷第7期2003-7制造業(yè)自動化●馬達的選擇非常重要由于臺達V系列采用了32位微處理器，無感測●油泵的低速特能器向量控制方式（定子電流相位是由內(nèi)

6、部計算得在此不多敘述，以下我們著重討論變頻調(diào)速控出），這種方式相比2方案，可使電機在低速運行時制塑機的原理。有更大的轉(zhuǎn)矩(0.5Hz可達150%以上的啟動轉(zhuǎn)矩)，3變頻調(diào)速節(jié)能塑機方案簡敘相同壓力和流量下相對電流小，響應性能有了極大的提高，從而整臺注塑機的工作效率得到了保障。變頻調(diào)速節(jié)能塑機可分為如下幾種：√采用不加編碼起反饋的開環(huán)通用VVVF方式43種方案不同工況下的電流值變頻器，臺達VFD_F/B系列；以下測試參數(shù)為臺達18.5kW系列變頻器，注塑√采用編碼器速度反饋的閉環(huán)泛用矢量變頻機為150噸,測量滿載油壓為140

7、kg/m2，電機為15kW,器，臺達VFD_B+PG系列；額定電流29.7A?！滩捎镁幋a器速度反饋的閉環(huán)純矢量控制變頻●方案1:無反饋的泛用矢量控制，變頻器為臺器，臺達VFD_V+PG系列。達18.5kWB型圖2為連接示意圖。圖2●方案1:不加編碼器反饋的開環(huán)通用VVVF方式普通的VVVF（變壓變頻調(diào)速）調(diào)速方式，即使用正弦波PWM控制，由于是沒有速度反饋的開環(huán)控制，變頻器不能根據(jù)電機的實際轉(zhuǎn)速和理論轉(zhuǎn)速的偏差值來進行補償。而我們知道，在外部負載注：高速滿載時電流過大，且低速時壓力不太穩(wěn)定發(fā)生變化時，電機的轉(zhuǎn)差率也會隨之變

8、化，從而速●方案2:帶反饋的泛用矢量控制，變頻器為臺度產(chǎn)生偏差，這樣必然致使油泵提供的油量與需求達18.5kWB型帶PG卡反饋。值發(fā)生偏差。另外，由于空間矢量PWM控制變頻器在低頻率（5Hz以下）的扭矩輸出不夠理想，導致注塑機的低速保壓和響應速度能力都不盡人意，也就影響的產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率，從而失去節(jié)能