本文主要介紹了臺達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(yīng)用情況，并且進行了方案比較。 前言 在塑料加工企業(yè)中，注塑機是應(yīng)用面最廣，耗能較多的生產(chǎn)設(shè)備。在注塑機上推廣應(yīng)用變頻器/伺服系統(tǒng)可以可消除注塑設(shè)備普遍存在的"大馬拉小車"的動力浪費現(xiàn)象，使注塑機運行在最佳效率的工作中，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、降低油污染和噪聲污染、提高可靠性、延長機器使用壽命等優(yōu)點。 一、節(jié)能注塑機控制系統(tǒng)的方案起因 注塑機的工作循環(huán)如下: 鎖合模————-注射臺前移————注射————保壓、冷卻————預(yù)塑————-開模————-（頂出制品 ） 以上這些動作在傳統(tǒng)的注塑機上都是以液壓系統(tǒng)來完成的。通過油泵和閥門的配合產(chǎn)生不同的壓力和流量，提供油缸和液壓馬達所要求的推動力和移動速度。 我們知道，油泵輸出功率（不考慮能量損耗）： P=2π×T×n 即油泵功率等于電機輸出轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速的乘積。 傳統(tǒng)注塑機由于異步電動機始終運行在工頻狀態(tài)上，不能根據(jù)實際情況改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，從而不能改變油路的流量，最終只能將多余的液壓油通過流量閥回流到油箱，造成能量的白白損耗。 二、目前節(jié)能塑機的兩種方案 以上述理論為基礎(chǔ)，我們在多次的試驗中，提出了在注塑機械上使用變頻器、伺服電機等其它工業(yè)控制應(yīng)用的多種方案，即通過在不同工藝流程（見下表）情況下提供不同的工作壓力，具體如下： 1、 變頻調(diào)速控制注塑機（電液混合型） 此種方案采用了VFD B/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頻器的模擬量輸入端，通過控制油泵電機的轉(zhuǎn)速，油泵的實際流量正比于電機的轉(zhuǎn)速，油泵的輸出功率因此也正比于電機的轉(zhuǎn)速，起到了節(jié)能的目的。根據(jù)塑料制品和工藝要求的不同，其整體節(jié)能效果從30%至60%的范圍內(nèi)不等。 2、 全電動注塑機 全電動注塑機方案是在變頻調(diào)速的思路上，將鎖模、落料、注射等機構(gòu)都采用臺達伺服系統(tǒng)，關(guān)鍵移動部位是用了上銀滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌以減小系統(tǒng)損耗，使用臺達PLC來分配控制順序指令，通過HITECH人機來進行人性化中央控制，從而徹底拋棄了液壓系統(tǒng)，使傳統(tǒng)注塑機的油污染問題得到根本解決，而整機的效率也隨著伺服電機、滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的使用而得到了全面的提高，并且產(chǎn)品的精度都得到了有效保證。目前由于成本問題和控制系統(tǒng)的相對復(fù)雜，市場上并沒有普遍接受。但在使用情況要求比較高的情況下，優(yōu)勢很明顯。 其它節(jié)能塑機控制方案還有使用變量泵等，在此不多敘述，以下我們著重討論變頻調(diào)速控制塑機的原理 三、變頻調(diào)速節(jié)能塑機方案簡敘 變頻調(diào)速節(jié)能塑機有可分為如下： 采用不加編碼起反饋的開環(huán)通用VVVF方式變頻器，臺達VFD_F/B系列； 采用編碼器速度反饋的閉環(huán)泛用矢量變頻器，臺達VFD_B+PG系列； 采用編碼器速度反饋的閉環(huán)純矢量控制變頻器，臺達VFD_V+PG系列。 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(fù)載發(fā)生變化時，電機的轉(zhuǎn)差率也會隨之變化，從而速度產(chǎn)生偏差，這樣必然致使油泵提供的油量與需求值發(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(dǎo)致注塑機的低速保壓和響應(yīng)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，從而失去的節(jié)能的意義。 方案2、帶編碼器速度反饋的閉環(huán)泛用矢量控制 區(qū)別于1點，由于加了編碼器，當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生波動，變頻器控制部分可迅速計算出實際轉(zhuǎn)差頻率，從而給出定子精確的旋轉(zhuǎn)頻率，使電機轉(zhuǎn)速保持不變，提高了電機面對負(fù)載變化的運行穩(wěn)定性。雖然使用的泛用矢量B系列變頻器，在1HZ可達150%額定轉(zhuǎn)矩，但并不能完全滿足注塑機系統(tǒng)的要求，并且B系列使用的是16位微處理器，因而，總體上系統(tǒng)的響應(yīng)速度并沒有得到徹底的提高。 方案3、帶編碼器速度反饋閉環(huán)純矢量控制 由于臺達V系列采用了32位微處理器，無感測器向量控制方式（定子電流相位是由內(nèi)部計算得出），這種方式相比2方案，可使電機在低速運行時有更大的轉(zhuǎn)矩（0.5HZ可達 150%以上的啟動轉(zhuǎn)矩），相同壓力和流量下相對電流小，響應(yīng)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。 V系列測量的一些重要參數(shù) [align=center] 空載實際加速（3.5HZ-50HZ）時間為0.3s 滿載實際加速時間0.44s 20HZ空載到滿載在0.4s內(nèi)響應(yīng)完成[/align] 另：全速滿載電流為44.5A 注： 以上數(shù)據(jù)為18.5變頻器測試參數(shù)，可能在實際操作中有偏差，只起參考作用； 考慮方案可靠性，變頻注塑機的接線應(yīng)該設(shè)有直接外連市電的切換裝置，以方便維護和維修； 以上參考中達電通電氣股份有限公司產(chǎn)品選型樣本和經(jīng)銷商提供的測試數(shù)據(jù)。