变频器在注塑机上的节能应用

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1、制造业自动化变频器在注塑机上的节能应用张如坤（上海中达斯米克电器电子股份有限公司杭州分公司）摘要：主要介绍了台达VFD变频器系列，信浓伺服/台达DVP系列，PLC/HITECH人机/HIWIN直线传动机构在注塑机上的应用情况，并且进行了方案比较。关键词：变频器；注塑机中图分类号：TM43文献标识码：B文章编号：1009-0134(2003)07-0060-030前言在塑料加工企业中，注塑机是应用面最广，耗能较多的生产设备。在注塑机上推广应用变频器/伺服系统可以消除注塑设备普遍存在的“大马拉小车”动力浪费现象，使注塑机运行在

2、最佳效率的工作中，实现节约电能（约30%-60%，具体参数根据加工的产品具体工况）、提高产品质量、降低油污染和噪声图1污染、提高可靠性、延长机器使用寿命等优点。2.1变频调速控制注塑机（电液混合型）1节能注塑机控制系统的方案起因此种方案采用了VFDB/V开/闭环矢量控制变频器。将控制比例流量阀的电流信号同时输入给变注塑机的工作循环如下:频器的模拟量输入端，通过控制油泵电机的转速，锁合模—注射台前移—注射—保压、冷却—预油泵的实际流量正比于电机的转速，油泵的输出功塑—开模—（顶出制品）率因此也正比于电机的转速，起到了节能的目

3、的。以上这些动作在传统的注塑机上都是以液压系根据塑料制品和工艺要求的不同，其整体节能效果统来完成的。通过油泵和阀门的配合产生不同的压从30%至60%的范围内不等。力和流量，提供油缸和液压马达所要求的推动力和2.2全电动注塑机移动速度。全电动注塑机方案是在变频调速的思路上，将我们知道，油泵输出功率（不考虑能量损耗）：锁模、落料、注射等机构都采用台达伺服系统，关P=2pxTxn键移动部位是用了上银滚珠丝杠和直线导轨以减小即油泵功率等于电机输出转矩与电机转速的乘系统损耗，使用台达PLC来分配控制顺序指令，通积。过HITECH人机

4、来进行人性化中央控制，从而彻底传统注塑机由于异步电动机始终运行在公频状抛弃了液压系统，使传统注塑机的油污染问题得到态上，不能根据实际情况改变转速和转矩，从而不根本解决，而整机的效率也随着伺服电机、滚珠丝能改变油路的流量，最终只能将多余的液压油通过杠和直线导轨的使用而得到了全面的提高，并且产溢流阀回流到油箱，造成能量的白白损耗。品的精度都得到了有效保证。目前由于成本问题和2目前节能塑机的两种方案控制系统的相对复杂，市场上并没有普遍接受。但以上述理论为基础，我们在多次的试验中，提在使用情况要求比较高的情况下，优势很明显。出了在

5、注塑机械上使用变频器、伺服电机等其它工影响节能效果的因素诸多：业控制应用的多种方案，即通过在不同工艺流程●流量设定与马达转速的线性（即控制器及其（见图1）情况下提供不同的工作压力以达到节能的转接输出信号的线性）目的，具体方案如下。●变频器的控制方式或伺服驱动器的选用收稿日期：2003-05-31作者简介：张如坤，上海中达斯米克电器电子股份有限公司杭州分公司销售工程师。【60】第25卷第7期2003-7制造业自动化●马达的选择非常重要由于台达V系列采用了32位微处理器，无感测●油泵的低速特能器向量控制方式（定子电流相位是由内

6、部计算得在此不多叙述，以下我们着重讨论变频调速控出），这种方式相比2方案，可使电机在低速运行时制塑机的原理。有更大的转矩(0.5Hz可达150%以上的启动转矩)，3变频调速节能塑机方案简叙相同压力和流量下相对电流小，响应性能有了极大的提高，从而整台注塑机的工作效率得到了保障。变频调速节能塑机可分为如下几种：√采用不加编码起反馈的开环通用VVVF方式43种方案不同工况下的电流值变频器，台达VFD_F/B系列；以下测试参数为台达18.5kW系列变频器，注塑√采用编码器速度反馈的闭环泛用矢量变频机为150吨,测量满载油压为140

7、kg/m2，电机为15kW,器，台达VFD_B+PG系列；额定电流29.7A。√采用编码器速度反馈的闭环纯矢量控制变频●方案1:无反馈的泛用矢量控制，变频器为台器，台达VFD_V+PG系列。达18.5kWB型图2为连接示意图。图2●方案1:不加编码器反馈的开环通用VVVF方式普通的VVVF（变压变频调速）调速方式，即使用正弦波PWM控制，由于是没有速度反馈的开环控制，变频器不能根据电机的实际转速和理论转速的偏差值来进行补偿。而我们知道，在外部负载注：高速满载时电流过大，且低速时压力不太稳定发生变化时，电机的转差率也会随之变

8、化，从而速●方案2:带反馈的泛用矢量控制，变频器为台度产生偏差，这样必然致使油泵提供的油量与需求达18.5kWB型带PG卡反馈。值发生偏差。另外，由于空间矢量PWM控制变频器在低频率（5Hz以下）的扭矩输出不够理想，导致注塑机的低速保压和响应速度能力都不尽人意，也就影响的产品质量和工作效率，从而失去节能