一、概述

　　我國已持續(xù)近兩年的電力供應短缺的現(xiàn)象，到2004年形勢更加嚴峻，上半年出現(xiàn)拉閘限電的省市區(qū)已經(jīng)達到24個。今年上半年，電力需求受9.7%GDP增長拉動，繼續(xù)高速增長，并呈“工業(yè)用電繼續(xù)保持快速增長，高耗電行業(yè)用電增長居高不下”的特征。而電力供應能力則增加有限，出現(xiàn)持續(xù)供應不足的局面，致使電力供需矛盾緊張，缺電范圍和持續(xù)缺電地區(qū)進一步擴大。

　　對于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機是塑料制品廠的主要能耗設備之一，注塑機的能耗成為注塑行業(yè)降低成本，提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

　　目前絕大多數(shù)的注塑機都屬于液壓傳動注塑機，液壓傳動系統(tǒng)中的動力由電機帶動油泵提供。在注塑周期過程中的變化，注塑機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，又造成油溫過高，電機噪音過大，以及機械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設計電機的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的在量浪費。因此注塑機節(jié)能改造，對于減少能源費，提高競爭能力具有重要意義。

　　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))，借助于注塑機和模具成型出所需要的塑料制品。盡管所有的注塑機不盡相同，但注塑機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、頂針退、射座退)等。每一動作的完成都有時間、壓力、速度、位置等幾個參數(shù)的精妙配合，也就是說在某一位置的位移都有相應的壓力和速度，且在不同的位置和時間內(nèi)其壓力和速度都是可變的。同時每一動作完成后發(fā)出終止信號傳送給程序控制器，程序控制器收到信號后才發(fā)出執(zhí)行下一動作的指令。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調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)壓力比例閥和流量比例閥的開啟度來控制壓力和流量大小。

　　注塑機工作原理圖(圖1)

　　、

　　三、系統(tǒng)配置：

　　1.無感伺服控制框架流程圖

　　2.無感伺服改造原理圖:

　　無感伺服節(jié)能改造施工簡單,無需更換原注塑機系統(tǒng)的任何部件,其改造方式兼顧了變頻節(jié)能改造的簡單易行,詳細如下圖示:

　　無感伺服改造原理圖

　　由圖可以看出,該系統(tǒng)保留了原來注塑機的電控系統(tǒng)不變,可以實現(xiàn)工頻和節(jié)能狀態(tài)兩種運行方式自由切換,多方位的滿足了客戶的需求.

　　1.對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比例流量閥進行工頻技能模式轉(zhuǎn)換。工頻時：KA10不動作，流量信號F+經(jīng)KA10的常閉點1-5流經(jīng)比例流量閥，再經(jīng)KA10常閉點2-6，伺服驅(qū)動器信號端子流入注塑機控制器F-，形成完整完整回路，實現(xiàn)對比例閥開合度的控制。

　　節(jié)能狀態(tài)：當處于技能狀態(tài)運行時，伺服輸出端子Y1動作，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);同時注塑機流量信號F+經(jīng)過KA10吸合的常開點1-3， 40歐姆電阻，常開點2-4，經(jīng)伺服驅(qū)動器信號端子后流入注塑機控制器F-形成回路，當F+,F-兩端電壓在0-48v變化時，其回路電流剛好在0-1A變化，從而實現(xiàn)對伺服控制器的速度控制。

　　2.運行控制及速度補償：

　　接線步驟：

　　1) 先將驅(qū)動器24V和PLC端子上的短接片去掉。

　　2) 將YCM接入伺服驅(qū)動器端子PLC.

　　3) 判斷注塑機YCM是注塑機控制電源24v的正端還是負端，如果是正端就將注塑機控制器24V電源負端經(jīng)過節(jié)能狀態(tài)時吸合接觸器的常開觸點后接入伺服驅(qū)動器X1. 如果是負端就將注塑機控制器24V電源正端經(jīng)過節(jié)能狀態(tài)時吸合接觸器的常開觸點后接入伺服驅(qū)動器X1

　　4) 將注塑機控制器對應的鎖模，開模等輸出信號分別接入伺服驅(qū)動器控制端子X2-X5.

　　運行控制信號：

　　當轉(zhuǎn)換到節(jié)能狀態(tài)時，該接觸器吸合，24V電源經(jīng)驅(qū)動器內(nèi)部后，回到其公共端 YCM形成回路，驅(qū)動器開始運行;當轉(zhuǎn)換到工頻狀態(tài)時，接觸器觸點斷開，切斷了該工作回路，驅(qū)動器停止運行。

　　運行控制及速度補償原理圖

　　速度補償：

　　當出現(xiàn)某一個工序工作壓力和流量不是時，單獨對該工序進行速度補償，從而使電機在整個變化的負荷范圍內(nèi)能量消耗達到所需的最小范圍，并確保電機平穩(wěn)、精確地運行、即保證產(chǎn)品質(zhì)量又節(jié)約電能，真正做到經(jīng)濟實用。

　　例如，當鎖模時力度不夠，而其它工序都正常工作時，可以通過該方式對鎖模工序單獨補償。只需在伺服控制器內(nèi)部，打開補償功能，并設置好補償速度，當進入鎖模工序時，注塑機控制器，鎖模端子Y81輸出24v電壓，給外接的繼電器KA1,當KA1吸合時，伺服控制器X2端子有效，就可以按照X2端子對應的補償速度進行補償，從而滿足鎖模所需壓力。

　　四、系統(tǒng)優(yōu)點

　　伺服無感矢量是適用于注塑機節(jié)能與自動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態(tài)響應，先進的電流限制技術(shù)和硬件優(yōu)化設計，使產(chǎn)品具有超強的過載能力，能保證在負載頻繁波動的情況下，正常工作。并具有以下優(yōu)點：

　　1.高可靠性：

　　完善的可靠性設計方案：如冗余設計，降額設計等，所有元器件全部采用工業(yè)或軍工等級，關(guān)鍵元器件全部采用進口元件，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，從而保證整機的可靠性;

　　2.軟啟動功能：

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

　　3. 改造簡單，節(jié)電率高：

　　保留注塑機原有控制方式油路不變，采用先進的微電腦控制技術(shù)，使定量泵變?yōu)楣?jié)能型變量泵，注塑機液壓系統(tǒng)與整機運行所需要的功率匹配，無高壓節(jié)流溢流能量之損失，提高油泵電機功率因素至0.96以上，節(jié)電率一般達20%~60%;且無需更換原注塑機系統(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：

　　在不改變原工藝參數(shù)的情況下，利用轉(zhuǎn)速補償功能，即可達到原工藝的生產(chǎn)要求;由于該無感伺服系統(tǒng)采用優(yōu)良的控制策略，先進的電流限制技術(shù)和硬件優(yōu)化設計，使其具有高速的動態(tài)響應能力，實踐測試不會引起生產(chǎn)效率下降。

　　5.超強的過載能力 和完善的EMC設計：

　　無感伺服控制采用先進的控制算法和獨特的限流技術(shù)，確保在注塑過程中，能承受起啟停重

　　載的沖擊而不跳閘，以確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性。 完善的EMC設計:無感伺服控制采用完善的EMC設計方案，內(nèi)部布局優(yōu)化設計，采用多種EMI對策，確保對注塑機電氣系統(tǒng)的干擾減小到最小，保證其工作的穩(wěn)定性。