一、概述
注塑機、擠出機是(shi)塑膠行業的主要生(sheng)產設備，同時(shi)也(ye)是(shi)主要的耗電(dian)(dian)設備，被人們稱(cheng)為“電(dian)(dian)老虎”，其用電(dian)(dian)量占企業生(sheng)產用電(dian)(dian)的80%左右。注塑機耗電大(da)，一方面(mian)造成全社會電能的巨大(da)浪費(fei)，另一方面(mian)造成企業(ye)生產成本居高不(bu)下，產品缺乏(fa)競爭優勢，嚴重影響(xiang)企業(ye)的經濟效益。
注(zhu)塑機的(de)工(gong)藝過(guo)程一般分為(wei)鎖模、射膠(jiao)、熔膠(jiao)、保壓、冷卻、開(kai)模等幾個階段，各(ge)個階段需(xu)要不同的(de)工(gong)作(zuo)壓力和流(liu)量。對于(yu)油(you)泵(beng)馬(ma)達(da)而言，注(zhu)塑過(guo)程是處(chu)于(yu)變化的(de)負載狀(zhuang)態(tai)。在定量泵(beng)的(de)液壓系統中，油(you)泵(beng)馬(ma)達(da)始終以(yi)恒(heng)定的(de)轉速提供恒(heng)定的(de)流(liu)量，多余的(de)液壓油(you)通過(guo)溢流(liu)閥回流(liu)，此(ci)過(guo)程稱為(wei)高壓節流(liu)。據(ju)統計高壓節流(liu)造成的(de)能量損失高達(da)25-60%。同時，由于液(ye)(ye)壓長(chang)期的(de)(de)全速循環流動，與液(ye)(ye)壓件、機械(xie)件的(de)(de)劇烈(lie)磨擦(ca)，造成油(you)溫過(guo)高、噪音過(guo)大(da)、機械(xie)壽命(ming)縮短(duan)的(de)(de)現象。
; 在注(zhu)塑(su)機工(gong)序一個完整的過(guo)程(cheng)中,各種型(xing)號的(de)注塑(su)機，它的(de)工(gong)序過程是相(xiang)同(tong)的(de)，大致是五個工(gong)序過程（見(jian)圖(tu)1）。
從圖1可知(zhi)注塑機不同的工序過程中壓力和時(shi)間是(shi)這樣分布(bu)的：
（1）送模(mo)具過程：壓力低，時間較短。
（2）合模具過程(cheng)：左(zuo)右兩個模具相接直至完全(quan)閉合,壓力略高，時間不長。
（3）保壓過程：送料至模(mo)腔，直到(dao)成型，固化。壓力較高，時間較長，約占一(yi)件產品制(zhi)造(zao)時間的40—60％。
（4）脫模具(ju)過程：加工成型,開啟模(mo)具(ju),脫模，取出加工(gong)件。壓(ya)力略高,時間不長。
（5）退(tui)模(mo)具過程：加(jia)工(gong)件(jian)取出，模(mo)具后退(tui)原位，進行輔助工(gong)作(zuo)后，待再(zai)次加(jia)工(gong)。壓力(li)低(di)，時間較(jiao)短。
對(dui)同一(yi)臺(tai)注(zhu)塑機,加(jia)工(gong)不同的(de)塑料件(jian),其壓力(li)（P）與時(shi)間(t)長短是(shi)各(ge)不相同(tong)的。由于加工件模具的復雜性,使用不同的塑(su)料(liao),一個(ge)加工(gong)件的總用料量(liang),有否嵌(qian)件等(deng)有關。
二、PI9000改造方(fang)案過程簡述(shu)
在注(zhu)塑(su)機(ji)(ji)永磁同步改造中，控(kong)制方(fang)(fang)案采(cai)用流量和壓力雙信號比較取(qu)大的方(fang)(fang)式，采(cai)取(qu)該控(kong)制方(fang)(fang)案能保證(zheng)用戶(hu)更換(huan)產品(pin)(pin)模具時，再調(diao)節(jie)變頻器參數。而且控(kong)制信號與注(zhu)塑(su)機(ji)(ji)信號在電氣(qi)上完(wan)全隔離，不(bu)會對注(zhu)塑(su)機(ji)(ji)控(kong)制器產生干擾，影響產品(pin)(pin)質量。
1、變(bian)頻器選型
本次改(gai)造的(de)(de)注(zhu)塑機(ji)所(suo)用油泵電(dian)機(ji)為(wei)14KW的(de)(de)永(yong)磁(ci)無感同(tong)步伺服電(dian)機(ji)，因此(ci)變頻器選(xuan)用PI9230E 015G3永(yong)磁(ci)同(tong)步無感矢量控制專用變頻器。為(wei)了滿(man)足注(zhu)塑工藝快速啟停的(de)(de)控制要(yao)求(qiu)，必須(xu)選(xuan)配合適的(de)(de)制動(dong)電(dian)阻(zu)。根據變頻器的(de)(de)制動(dong)電(dian)阻(zu)選(xuan)型(xing)控制要(yao)求(qiu)，配置40Ω/1500W制動(dong)電(dian)阻(zu)。
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機械(xie)設備 |
控(kong)制器 |
數量 |
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注塑機(ji) |
PI9230E 015G3 |
1臺(tai) |
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制動電阻 |
40Ω/1500W |
1個 |
表1 注(zhu)塑機(ji)變(bian)頻(pin)改造設備清單
2、變(bian)頻器控制端子接線
根(gen)據(ju)注塑機工(gong)序控制(zhi)要求，變頻器控制(zhi)端(duan)(duan)(duan)子使用到(dao)模擬(ni)量控制(zhi)端(duan)(duan)(duan)子AI1，AI2，GND。數(shu)字量控制(zhi)端(duan)(duan)(duan)子DI1，DI2，COM。繼電器輸出(chu)1端(duan)(duan)(duan)子TA1和(he)TC1。
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AI1-GND |
模(mo)擬(ni)量(liang)輸(shu)入端子1 |
默(mo)認壓力給定 |
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AI2-GND |
模(mo)擬量(liang)輸入端子2 |
默認流量給定 |
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DI1-COM |
數字輸入(ru)端子1 |
運行使(shi)能 |
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DI2-COM |
數字輸入(ru)端子2 |
故(gu)障復(fu)位(wei) |
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TA1-TC1 |
繼電(dian)器輸出端子 |
故障輸(shu)出 |
三、調試過程及(ji)參數設置
確認變頻器的主回(hui)路(lu)與控制回(hui)路(lu)接線正確后(hou)，按照以下過程進行變頻器在注(zhu)塑(su)機上的應用調試：
1、開始(shi)電機自學(xue)習，具體(ti)步(bu)驟：
1、PP-01=01恢復出廠(chang)參數
2、P0-01=0 選擇無感(gan)矢量(liang)控(kong)制
3、根(gen)據電機(ji)銘牌正確(que)設置電機(ji)參數
P1-00=2 電(dian)機類型為永磁同(tong)步電(dian)機
P1-01=14電機額(e)定功率
P1-02=341 電機額(e)定電壓
P1-03=28.2 電(dian)機額定(ding)電(dian)流
P1-04=113.33 電機額定頻(pin)率
2、參數設置(zhi)完成后對電機(ji)進行自學(xue)習，P1-37=11
調(diao)諧選擇：11 帶載自學習(xi)（靜止(zhi)自學習(xi)）
12 空(kong)載自(zi)學習（選擇自(zi)學習）
帶(dai)載自學(xue)習只(zhi)能獲得同步電(dian)機電(dian)阻，同步電(dian)機D軸(zhou)電(dian)感，同步電(dian)機Q軸(zhou)電(dian)感（P1-16到(dao)P1-19）無法獲取電(dian)機反電(dian)動勢(shi)（P1-20），具體大小(xiao)可以(yi)公式(shi)計(ji)算(suan)得出或者查找說(shuo)明(ming)書。
公式：E=P/√3 *I
E為(wei)反電動勢， P為(wei)額(e)定功率 I為(wei)電機額(e)定電流
空載(zai)自學(xue)習可以獲取P1-16到P1-20還可以獲取P2-13到P2-16，有條件的現場應進行空載(zai)（即(ji)全(quan)面(mian)）自學(xue)習。
最終的電(dian)機參(can)數設置如下：
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序(xu)號(hao) |
功能標號(hao) |
功能名稱 |
設置(zhi)值 |
備注 |
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1 |
P0-02 |
端子控(kong)制 |
1 |
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2 |
P0-03 |
AI1 模擬(ni)量(liang)給定 |
2 |
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3 |
P0-04 |
AI2模擬量給(gei)定(ding) |
3 |
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4 |
P0-07 |
主輔運算取最大值(zhi) |
21 |
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5 |
P4-13 |
AI1零漂電壓(ya) |
0.03 |
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6 |
P4-18 |
AI2零漂電壓 |
0.17 |
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7 |
P4.00 |
運行使能 |
1 |
DI1端(duan)子功能 |
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8 |
P4.03 |
故障(zhang)復(fu)位(wei) |
9 |
DI2端子功能 |
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9 |
P0-17 |
加速時(shi)間 |
5s |
實際工藝要求進行調整 |
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10 |
P0-18 |
減(jian)速時(shi)間 |
0.1s |
實際工藝要求進行調整 |
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11 |
P2-00 |
速度環比例增益1 |
6 |
解決電(dian)機運(yun)行過程(cheng)中出現的(de)異響和抖(dou)動，修改P2電(dian)機組參數(shu)Kp比例增益（減小此值），和積分時間Ti（增大此值） |
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12 |
P2-01 |
速度環積(ji)分時間1 |
4 |
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13 |
P2-03 |
速度環比(bi)例增益2 |
8 |
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14 |
P2-04 |
速度環(huan)積分(fen)時(shi)間(jian)2 |
4 |
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15 |
P2-05 |
切換頻率 |
50 |
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16 |
P2-14 |
勵(li)磁比(bi)例(li)增益 |
4000 |
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17 |
P2-15 |
勵磁積(ji)分增(zeng)益 |
1356 |
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18 |
P2-10 |
速度控制方式(shi)下的轉矩上限數字(zi)設定(ding)，電動 |
100 |
防止力矩過大，射出膠體把注塑機模堵塞。 |
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19 |
P2-12 |
速度控制方式下(xia)的上限轉(zhuan)矩(ju)數字設定，發電 |
100 |
四、注塑機改造后的效果
1、節電效果明顯
節電(dian)高達20～65%，設(she)備運(yun)行(xing)6-10個月(yue)，可回收投資。
2、壓力(li)穩定、精密
調節(jie)能力(li)強，壓(ya)力(li)閉環控制(zhi)模(mo)式使系(xi)統(tong)壓(ya)力(li)非常(chang)穩(wen)定，實現高精度的精密控制(zhi)。可(ke)按照電腦設(she)定的任意壓(ya)力(li)、流量曲(qu)線運行。
3、低噪音、弱振動
由于伺服(fu)系統是(shi)在(zai)矢量控制啟動，伺服(fu)電機(ji)運行(xing)非常平穩(wen)，運行(xing)期間(jian)只(zhi)有很小的(de)振動感，噪音極低，保證設(she)備運行(xing)的(de)可靠性(xing)。。
4、使用方便
提供壓力和流量的雙(shuang)閉(bi)環控制(zhi)，雙(shuang)路模擬量輸出的電腦進行聯機，安裝調(diao)試極(ji)為方(fang)便。普通技術人員通過數(shu)(shu)字面板即(ji)可迅速調(diao)好參數(shu)(shu)，也(ye)可用數(shu)(shu)字接口批量寫入適配參數(shu)(shu)。
5、延(yan)長(chang)使用壽(shou)命(ming)
減輕(qing)電機軸(zhou)承、油(you)泵葉片(pian)等運動部(bu)件的磨損程度(du)，延(yan)長其使用壽(shou)命。
6、多(duo)重保護
對電機具有過壓、欠壓、過載、過流(liu)、缺相等保(bao)護(hu)功(gong)能。
