SINE308系列開環(huán)矢量節(jié)能控制器在注塑機(jī)上的應(yīng)用

0 引言

注塑機(jī)是一種對各種塑料進(jìn)行加熱、融熔、攪拌、增壓后，將塑料流體注入模具腔內(nèi)，完成工件一次注塑成型的設(shè)備，它的工序過程基本是相同的，大致可分為鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂針等7個工序過程，每一個工序都需要用不同的壓力和流量，也就是說被加工的工件不都是在最大壓力或流量下工作的，其壓力和流量大小是通過調(diào)整壓力或流量比例閥的開啟度來控制調(diào)節(jié)的。然而油泵電機(jī)在恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，各工序中油泵的輸出功率并沒有多大的變化，根據(jù)這一特性，采用SINE308系列開環(huán)矢量節(jié)能控制器調(diào)節(jié)電機(jī)(油泵)的轉(zhuǎn)速，來實(shí)現(xiàn)對壓力和流量的調(diào)節(jié)，這樣既可以滿足工序的要求，又可節(jié)約能源，非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

SINE308 系列開環(huán)矢量節(jié)能控制器適用于各種液壓傳動控制的定量泵注塑機(jī)，根據(jù)注塑機(jī)不同的工作階段所需的壓力和流量，相應(yīng)調(diào)整油泵的輸出轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能的目的，其節(jié)能效果達(dá)25%~50%，具有節(jié)電率高、可靠性高、電機(jī)軟起動、操作簡易等特點(diǎn)。

1 節(jié)能原理

傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)通常在需要改變負(fù)載流量和壓力時，用閥門來調(diào)節(jié)，這時輸入功率變化不大，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上，產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。SINE308系列變頻器可根據(jù)注塑機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)，如鎖模、射膠、熔膠、開模、頂針等階段對壓力和速度的設(shè)定要求，自動調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，改變油泵的供油量，使油泵實(shí)際供油量與注塑機(jī)實(shí)際負(fù)載流量在任何工作階段均能保持一致，保證電機(jī)在整個變化的負(fù)荷范圍內(nèi)的能量消耗達(dá)到所需的最小程度，徹底消除了溢流現(xiàn)象，并確保電機(jī)平穩(wěn)、精確地運(yùn)行。

使用SINE308開環(huán)矢量節(jié)能控制器同時可使注塑機(jī)油泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動，提高電機(jī)的功率因數(shù)cos漬，動態(tài)調(diào)整注塑機(jī)電機(jī)的輸出功率等, 從而達(dá)到節(jié)能的目的。

1.1 動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)嘗

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱量，更主要的是因?yàn)楣β室驍?shù)的降低會導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。我們知道，視在功率S、有功功率P、無功功率Q的關(guān)系為

1.2 動態(tài)調(diào)節(jié)功率輸出

SINE308 節(jié)能控制器可根據(jù)注塑機(jī)的流量與壓力等信號，不斷調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)在整個變化的負(fù)荷范圍內(nèi)的能量消耗達(dá)到所需的最佳值，而且確保電機(jī)平穩(wěn)、精確地運(yùn)行。

1.3 電機(jī)軟起動

SINE308 開環(huán)矢量節(jié)能控制器采用先進(jìn)的矢量變頻控制技術(shù)，采用軟起動方式啟動電機(jī)，減緩了設(shè)備之間的機(jī)械沖擊，同時降低了噪音，并可延長設(shè)備和模具的使用壽命，避免了電機(jī)在工頻方式起動時較大的沖擊電流。使用相同功率的電機(jī)的情況下，電機(jī)軟起動在節(jié)電的同時，還可以大幅降低供電變壓器裝機(jī)容量的要求，由于電機(jī)通常方式運(yùn)行時沖擊電流大，所以對供電變壓器裝機(jī)容量的要求比較大。

1.4 無高壓節(jié)流能量損失

利用注塑機(jī)同步信號及電氣控制，根據(jù)注塑成型的工藝要求控制注塑機(jī)壓力比例閥和流量比例閥，將傳統(tǒng)的定量泵改成節(jié)能型變量泵，將通過溢流閥的回流流量降到最少，液壓系統(tǒng)輸出與整機(jī)運(yùn)行所需功率匹配，無高壓節(jié)流溢流能量損失。

1.5 改回流式調(diào)節(jié)為容積式調(diào)節(jié)

節(jié)能型變量泵采用的控制方式是容積式調(diào)節(jié)。

當(dāng)系統(tǒng)處于流量控制狀態(tài)時，輸出流量的大小只與給定的流量控制信號有關(guān);負(fù)載突然增加和速度變慢時(例如射膠過程填充結(jié)束轉(zhuǎn)為保壓時，系統(tǒng)進(jìn)入壓力控制階段)，油泵輸出壓力的大小只與負(fù)載的運(yùn)動速度有關(guān)。所以系統(tǒng)的輸出功率與負(fù)載所需功率一樣，沒有多余的能量損失。節(jié)能型變量泵的輸出功率與流量和壓力的乘積成正比。而原有比例閥控制的定量泵系統(tǒng)控制方式采用回流調(diào)節(jié)方法，無論在系統(tǒng)處于流量控制還是壓力控制狀態(tài)，油泵的輸出流量都不會改變，僅通過改變比例閥的閥門開度調(diào)整壓力，多余的能量通過平衡回流的方式而被浪費(fèi)。

2 產(chǎn)品特點(diǎn)

矢量節(jié)能控制器的外形如圖1所示，它具有以下特點(diǎn)。

1)磁場定向電流閉環(huán)矢量控制，電機(jī)變量完全解耦，采用美國TI公司最新款高性能32 位電機(jī)控制專用DSP，能高速、準(zhǔn)確地完成復(fù)雜的控制算法，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，效率高。

2)隨機(jī)載波調(diào)制靜音運(yùn)行。

3)AVR自動調(diào)整功能，即使輸入電網(wǎng)存在較大波動，輸出電壓也會基本保持不變。

4)工頻、變頻自由切換，即使節(jié)能器有故障也不影響生產(chǎn)。

5)保護(hù)功能完善，具有故障自動復(fù)位功能，保證生產(chǎn)連續(xù)。

6)四信道輸入，可任意組合，傳感器信號0~25 V及0~5 A寬帶輸入。

7)壓力、流量可獨(dú)立調(diào)節(jié)。

8)全系列人性化設(shè)計(jì)，外型美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，人機(jī)界面友好。

9)安裝方便，對改造設(shè)備毋須做太大改動，即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

3 壓力與流量信號采集說明

要正確安裝一臺注塑機(jī)節(jié)能器，必須準(zhǔn)確地找到注塑機(jī)上的比例流量、比例壓力信號，以此作為節(jié)能器的輸入信號?？梢詤⒄找韵氯N方法。

1)在比例流量、比例壓力電流表上采集信號大部分注塑機(jī)上都會有這兩個電流表(如圖2所示)，一般會裝在注塑機(jī)配電箱的面板上或是配電箱里面，電流表的量程通常為0~1 A。要判斷電流表是比例流量還是比例壓力，可設(shè)定注塑機(jī)的一個動作參數(shù)，例如設(shè)定流量為0，壓力為50，再運(yùn)行這個動作，哪一個電流表指針動就說明這個電流表是比例壓力表，確定比例流量表也是同樣的原理。

2)在比例壓力、比例流量信號放大板上采集信號如圖3所示在該信號放大板上可以找到壓力、流量信號的放大功率三極管，也就是說有這兩個功率三極管的電路板就是比例壓力、比例流量信號板，且在電路接線端子處標(biāo)有壓力、流量英文縮寫的第一個字母：壓力(P+，P-)，流量(S+，S-)。也可通過萬用表電流擋測量判斷是否為比例壓力、比例流量信號。

3)在比例壓力、比例流量電磁閥上采集信號此方法如圖4所示，在注塑機(jī)兩端的油路上會有很多電磁閥，這些電磁閥大多都是一些方向閥，與這些方向閥不同的是比例壓力、比例流量電磁閥，這兩個閥通常會組合在一起，從外型上看流量閥會比較大，也可通過萬用表電流檔測量確認(rèn)是否是比例壓力、比例流量電磁閥。