一、概述

　　我國(guó)已持續(xù)近兩年的電力供應(yīng)短缺的現(xiàn)象，到2004年形勢(shì)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(gè)。今年上半年，電力需求受9.7%GDP增長(zhǎng)拉動(dòng)，繼續(xù)高速增長(zhǎng)，并呈“工業(yè)用電繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)，高耗電行業(yè)用電增長(zhǎng)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(duì)于塑料制品行業(yè)來(lái)說(shuō)，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(jìng)爭(zhēng)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(dòng)注塑機(jī)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力由電機(jī)帶動(dòng)油泵提供。在注塑周期過(guò)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(guò)高，電機(jī)噪音過(guò)大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計(jì)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(duì)于減少能源費(fèi)，提高競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)作的完成都有時(shí)間、壓力、速度、位置等幾個(gè)參數(shù)的精妙配合，也就是說(shuō)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(shí)間內(nèi)其壓力和速度都是可變的。同時(shí)每一動(dòng)作完成后發(fā)出終止信號(hào)傳送給程序控制器，程序控制器收到信號(hào)后才發(fā)出執(zhí)行下一動(dòng)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(dòng)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(lái)調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力比例閥和流量比例閥的開啟度來(lái)控制壓力和流量大小。

　　注塑機(jī)工作原理圖(圖1)

　　、

　　三、系統(tǒng)配置：

　　1.無(wú)感伺服控制框架流程圖

　　2.無(wú)感伺服改造原理圖:

　　無(wú)感伺服節(jié)能改造施工簡(jiǎn)單,無(wú)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(jiǎn)單易行,詳細(xì)如下圖示:

　　無(wú)感伺服改造原理圖

　　由圖可以看出,該系統(tǒng)保留了原來(lái)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(duì)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(duì)比例流量閥進(jìn)行工頻技能模式轉(zhuǎn)換。工頻時(shí)：KA10不動(dòng)作，流量信號(hào)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(dòng)器信號(hào)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(duì)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(shí)，伺服輸出端子Y1動(dòng)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(shí)注塑機(jī)流量信號(hào)F+經(jīng)過(guò)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(dòng)器信號(hào)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(shí)，其回路電流剛好在0-1A變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)器24V和PLC端子上的短接片去掉。

　　2) 將YCM接入伺服驅(qū)動(dòng)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(guò)節(jié)能狀態(tài)時(shí)吸合接觸器的常開觸點(diǎn)后接入伺服驅(qū)動(dòng)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(guò)節(jié)能狀態(tài)時(shí)吸合接觸器的常開觸點(diǎn)后接入伺服驅(qū)動(dòng)器X1

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

　　運(yùn)行控制信號(hào)：

　　當(dāng)轉(zhuǎn)換到節(jié)能狀態(tài)時(shí)，該接觸器吸合，24V電源經(jīng)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部后，回到其公共端 YCM形成回路，驅(qū)動(dòng)器開始運(yùn)行;當(dāng)轉(zhuǎn)換到工頻狀態(tài)時(shí)，接觸器觸點(diǎn)斷開，切斷了該工作回路，驅(qū)動(dòng)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(gè)工序工作壓力和流量不是時(shí)，單獨(dú)對(duì)該工序進(jìn)行速度補(bǔ)償，從而使電機(jī)在整個(gè)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(shí)力度不夠，而其它工序都正常工作時(shí)，可以通過(guò)該方式對(duì)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(shí)，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(shí)，伺服控制器X2端子有效，就可以按照X2端子對(duì)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、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

　　伺服無(wú)感矢量是適用于注塑機(jī)節(jié)能與自動(dòng)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(dòng)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(jì)，使產(chǎn)品具有超強(qiáng)的過(guò)載能力，能保證在負(fù)載頻繁波動(dòng)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(jì)方案：如冗余設(shè)計(jì)，降額設(shè)計(jì)等，所有元器件全部采用工業(yè)或軍工等級(jí)，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(dòng)功能：

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

　　3. 改造簡(jiǎn)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(wú)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(wú)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?cè)に噮?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(wú)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(jì)，使其具有高速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，實(shí)踐測(cè)試不會(huì)引起生產(chǎn)效率下降。

　　5.超強(qiáng)的過(guò)載能力 和完善的EMC設(shè)計(jì)：

　　無(wú)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(guò)程中，能承受起啟停重

　　載的沖擊而不跳閘，以確保生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性。 完善的EMC設(shè)計(jì):無(wú)感伺服控制采用完善的EMC設(shè)計(jì)方案，內(nèi)部布局優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用多種EMI對(duì)策，確保對(duì)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。