一、概述

我國已持續(xù)近兩年的電力供應(yīng)短缺的現(xiàn)象，到2004年形勢更加嚴(yán)峻，上半年出現(xiàn)拉閘限電的省市區(qū)已經(jīng)達(dá)到24個。今年上半年，電力需求受9.7%GDP增長拉動，繼續(xù)高速增長，并呈“工業(yè)用電繼續(xù)保持快速增長，高耗電行業(yè)用電增長居高不下”的特征。而電力供應(yīng)能力則增加有限，出現(xiàn)持續(xù)供應(yīng)不足的局面，致使電力供需矛盾緊張，缺電范圍和持續(xù)缺電地區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大。

對于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機(jī)是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一，注塑機(jī)的能耗成為注塑行業(yè)降低成本，提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

目前絕大多數(shù)的注塑機(jī)都屬于液壓傳動注塑機(jī)，液壓傳動系統(tǒng)中的動力由電機(jī)帶動油泵提供。在注塑周期過程中的變化，注塑機(jī)在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所須的流量和壓力不同，以及負(fù)荷變化很大，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能在擋板，油路泄露，油的溫升中消耗，加劇了各種閥的的磨損，又造成油溫過高，電機(jī)噪音過大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計電機(jī)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的在量浪費(fèi)。因此注塑機(jī)節(jié)能改造，對于減少能源費(fèi)，提高競爭能力具有重要意義。

二、工作原理

塑料注射成型是利用三種狀態(tài)（固態(tài)-液態(tài)-固態(tài)），借助于注塑機(jī)和模具成型出所需要的塑料制品。盡管所有的注塑機(jī)不盡相同，但注塑機(jī)的工作流程基本是相同。如圖一所示，大致可分為七道工序：鎖模、射膠、保壓、溶塑、冷卻、開模、頂針（頂針進(jìn)、頂針退、射座退）等。每一動作的完成都有時間、壓力、速度、位置等幾個參數(shù)的精妙配合，也就是說在某一位置的位移都有相應(yīng)的壓力和速度，且在不同的位置和時間內(nèi)其壓力和速度都是可變的。同時每一動作完成后發(fā)出終止信號傳送給程序控制器，程序控制器收到信號后才發(fā)出執(zhí)行下一動作的指令。每一道工序都需要用不同的工作壓力和流量，除了高壓鎖模、射膠及溶塑動作需要較大壓力外，其它工序都工作在很小壓力下，其壓力和流量是靠壓力比例閥和流量比例閥來調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)壓力比例閥和流量比例閥的開啟度來控制壓力和流量大小。

三、系統(tǒng)配置：

1.無感伺服控制框架流程圖

2.無感伺服改造原理圖:

無感伺服節(jié)能改造施工簡單,無需更換原注塑機(jī)系統(tǒng)的任何部件,其改造方式兼顧了變頻節(jié)能改造的簡單易行,詳細(xì)如下圖示:

無感伺服改造原理圖

由圖可以看出,該系統(tǒng)保留了原來注塑機(jī)的電控系統(tǒng)不變,可以實(shí)現(xiàn)工頻和節(jié)能狀態(tài)兩種運(yùn)行方式自由切換,多方位的滿足了客戶的需求.

1.對于比例流量閥的處理:

如上圖所示,外接48V3A電源和一中間繼電器對比例流量閥進(jìn)行工頻技能模式轉(zhuǎn)換。工頻時：KA10不動作，流量信號F+經(jīng)KA10的常閉點(diǎn)1-5流經(jīng)比例流量閥，再經(jīng)KA10常閉點(diǎn)2-6，伺服驅(qū)動器信號端子流入注塑機(jī)控制器F-，形成完整完整回路，實(shí)現(xiàn)對比例閥開合度的控制。

節(jié)能狀態(tài)：當(dāng)處于技能狀態(tài)運(yùn)行時，伺服輸出端子Y1動作，KA10吸合，外部48V3A電源經(jīng)KA10的3，4常開端子和比例閥形成回路，該回路電流一直維持在1A，所以比例閥一直處于最大開合度狀態(tài)；同時注塑機(jī)流量信號F+經(jīng)過KA10吸合的常開點(diǎn)1-3，40歐姆電阻，常開點(diǎn)2-4，經(jīng)伺服驅(qū)動器信號端子后流入注塑機(jī)控制器F-形成回路，當(dāng)F+,F-兩端電壓在0-48v變化時，其回路電流剛好在0-1A變化，從而實(shí)現(xiàn)對伺服控制器的速度控制。

2.運(yùn)行控制及速度補(bǔ)償：

接線步驟：

1)先將驅(qū)動器24V和PLC端子上的短接片去掉。

2)將YCM接入伺服驅(qū)動器端子PLC.

3)判斷注塑機(jī)YCM是注塑機(jī)控制電源24v的正端還是負(fù)端，如果是正端就將注塑機(jī)控制器24V電源負(fù)端經(jīng)過節(jié)能狀態(tài)時吸合接觸器的常開觸點(diǎn)后接入伺服驅(qū)動器X1.如果是負(fù)端就將注塑機(jī)控制器24V電源正端經(jīng)過節(jié)能狀態(tài)時吸合接觸器的常開觸點(diǎn)后接入伺服驅(qū)動器X1

4)將注塑機(jī)控制器對應(yīng)的鎖模，開模等輸出信號分別接入伺服驅(qū)動器控制端子X2-X5.

運(yùn)行控制信號：

當(dāng)轉(zhuǎn)換到節(jié)能狀態(tài)時，該接觸器吸合，24V電源經(jīng)驅(qū)動器內(nèi)部后，回到其公共端YCM形成回路，驅(qū)動器開始運(yùn)行；當(dāng)轉(zhuǎn)換到工頻狀態(tài)時，接觸器觸點(diǎn)斷開，切斷了該工作回路，驅(qū)動器停止運(yùn)行。

運(yùn)行控制及速度補(bǔ)償原理圖

速度補(bǔ)償：

當(dāng)出現(xiàn)某一個工序工作壓力和流量不是時，單獨(dú)對該工序進(jìn)行速度補(bǔ)償，從而使電機(jī)在整個變化的負(fù)荷范圍內(nèi)能量消耗達(dá)到所需的最小范圍，并確保電機(jī)平穩(wěn)、精確地運(yùn)行、即保證產(chǎn)品質(zhì)量又節(jié)約電能，真正做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

例如，當(dāng)鎖模時力度不夠，而其它工序都正常工作時，可以通過該方式對鎖模工序單獨(dú)補(bǔ)償。只需在伺服控制器內(nèi)部，打開補(bǔ)償功能，并設(shè)置好補(bǔ)償速度，當(dāng)進(jìn)入鎖模工序時，注塑機(jī)控制器，鎖模端子Y81輸出24v電壓，給外接的繼電器KA1,當(dāng)KA1吸合時，伺服控制器X2端子有效，就可以按照X2端子對應(yīng)的補(bǔ)償速度進(jìn)行補(bǔ)償，從而滿足鎖模所需壓力。

四、參數(shù)調(diào)試

由于該無感伺服驅(qū)動器是專為注塑機(jī)節(jié)能開發(fā)研制的，只需根據(jù)電機(jī)功率校正加減速時間和打開關(guān)閉速度補(bǔ)償功能即可，調(diào)試簡單方便。

五、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

伺服無感矢量是適用于注塑機(jī)節(jié)能與自動化改造的專用控制節(jié)能，采用優(yōu)良的控制策略使其具有較快的動態(tài)響應(yīng)，先進(jìn)的電流限制技術(shù)和硬件優(yōu)化設(shè)計，使產(chǎn)品具有超強(qiáng)的過載能力，能保證在負(fù)載頻繁波動的情況下，正常工作。并具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.高可靠性：

完善的可靠性設(shè)計方案：如冗余設(shè)計，降額設(shè)計等，所有元器件全部采用工業(yè)或軍工等級，關(guān)鍵元器件全部采用進(jìn)口元件，如英飛凌模塊、BHC電容、IXYS整流橋等。關(guān)鍵電路全部采用高集成度厚膜IC，從而保證整機(jī)的可靠性；

2.軟啟動功能：

使用伺服無感矢量節(jié)能改造后，用無感伺服控制啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電的要求延長了設(shè)備和模具的使用壽命

3.改造簡單，節(jié)電率高：

保留注塑機(jī)原有控制方式油路不變，采用先進(jìn)的微電腦控制技術(shù)，使定量泵變?yōu)楣?jié)能型變量泵，注塑機(jī)液壓系統(tǒng)與整機(jī)運(yùn)行所需要的功率匹配，無高壓節(jié)流溢流能量之損失，提高油泵電機(jī)功率因素至0.96以上，節(jié)電率一般達(dá)20%~60%；且無需更換原注塑機(jī)系統(tǒng)任何部件，改造成本低廉。

4．保持原注塑工藝不變，生產(chǎn)效率不變：

在不改變原工藝參數(shù)的情況下，利用轉(zhuǎn)速補(bǔ)償功能，即可達(dá)到原工藝的生產(chǎn)要求；由于該無感伺服系統(tǒng)采用優(yōu)良的控制策略，先進(jìn)的電流限制技術(shù)和硬件優(yōu)化設(shè)計，使其具有高速的動態(tài)響應(yīng)能力，實(shí)踐測試不會引起生產(chǎn)效率下降。

5.超強(qiáng)的過載能力和完善的EMC設(shè)計：

無感伺服控制采用先進(jìn)的控制算法和獨(dú)特的限流技術(shù)，確保在注塑過程中，能承受起啟停重

載的沖擊而不跳閘，以確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性。完善的EMC設(shè)計:無感伺服控制采用完善的EMC設(shè)計方案，內(nèi)部布局優(yōu)化設(shè)計，采用多種EMI對策，確保對注塑機(jī)電氣系統(tǒng)的干擾減小到最小，保證其工作的穩(wěn)定性。