一、概述
注塑機、擠出機是(shi)塑膠行業(ye)(ye)的主要生產設(she)(she)備(bei)，同時(shi)也是(shi)主要的耗電(dian)設(she)(she)備(bei)，被人們(men)稱為“電(dian)老虎”，其(qi)用電(dian)量占(zhan)企業(ye)(ye)生產用電(dian)的80%左(zuo)右。注(zhu)塑機耗電(dian)大(da)，一(yi)方(fang)面(mian)造成(cheng)全(quan)社會電(dian)能的(de)(de)巨(ju)大(da)浪費(fei)，另一(yi)方(fang)面(mian)造成(cheng)企業(ye)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)居高不(bu)下(xia)，產(chan)品缺(que)乏競爭(zheng)優勢，嚴重影(ying)響企業(ye)的(de)(de)經濟(ji)效(xiao)益。
注塑機的工藝(yi)過(guo)程一般分(fen)為(wei)(wei)鎖模、射(she)膠(jiao)、熔膠(jiao)、保壓、冷卻、開模等幾個階段，各個階段需要不同的工作壓力和(he)流量(liang)。對于油泵馬(ma)達而(er)言，注塑過(guo)程是處于變化的負(fu)載狀態。在定(ding)量(liang)泵的液壓系統中，油泵馬(ma)達始終以恒定(ding)的轉速提(ti)供恒定(ding)的流量(liang)，多余的液壓油通(tong)過(guo)溢流閥回流，此(ci)過(guo)程稱為(wei)(wei)高壓節流。據(ju)統計(ji)高壓節流造成(cheng)的能(neng)量(liang)損失高達25-60%。同時，由于液(ye)(ye)壓(ya)長期的(de)全速(su)循環(huan)流動，與液(ye)(ye)壓(ya)件、機械件的(de)劇烈磨擦，造成(cheng)油(you)溫過高、噪音過大、機械壽命縮短(duan)的(de)現象(xiang)。
在注塑機工序(xu)一個完整(zheng)的過程(cheng)中,各種型號(hao)的(de)注塑機，它的(de)工序過程(cheng)(cheng)是相同(tong)的(de)，大致是五個工序過程(cheng)(cheng)（見(jian)圖(tu)1）。
從圖1可(ke)知注塑(su)機不同(tong)的(de)工序(xu)過程(cheng)中壓力和時間是這樣分布的(de)：
（1）送(song)模(mo)具過程：壓力低，時(shi)間較(jiao)短。
（2）合模具(ju)過程(cheng)：左右兩(liang)個模具(ju)相(xiang)接(jie)直至(zhi)完全閉(bi)合,壓(ya)力略(lve)高(gao)，時間不長。
（3）保壓過程：送(song)料至模腔(qiang)，直到成型，固化。壓力較高，時間較長(chang)，約占一件產品制造(zao)時間的40—60％。
（4）脫模(mo)具(ju)過程：加工成型,開啟模(mo)具,脫模(mo)，取出加工件。壓(ya)力略高,時間不長(chang)。
（5）退(tui)模(mo)具過程：加工(gong)件取(qu)出，模(mo)具后(hou)(hou)退(tui)原位(wei)，進行(xing)輔(fu)助工(gong)作后(hou)(hou)，待再次加工(gong)。壓力低，時間較短。
對同一臺(tai)注塑機(ji),加工不同的塑料(liao)件,其壓力（P）與時間(jian)(t)長(chang)短是各不相(xiang)同(tong)的(de)。由于加工件模(mo)具的(de)復(fu)雜性,使用不同的塑料,一個加工件的總用料量,有否(fou)嵌(qian)件等有關(guan)。
二、PI9000改造方案過程簡(jian)述
在(zai)注塑機(ji)永磁同步改造中，控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)案(an)采用(yong)流量和壓(ya)力雙信(xin)(xin)號比較取(qu)大的方(fang)式，采取(qu)該控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)案(an)能保證用(yong)戶(hu)更換產(chan)品(pin)模具(ju)時，再調節變頻器參數(shu)。而且控(kong)制(zhi)(zhi)信(xin)(xin)號與注塑機(ji)信(xin)(xin)號在(zai)電氣上完全隔離，不會對(dui)注塑機(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)器產(chan)生(sheng)干(gan)擾，影響產(chan)品(pin)質量。
1、變頻器選型(xing)
本次(ci)改造的注塑機(ji)(ji)(ji)所(suo)用油(you)泵電機(ji)(ji)(ji)為(wei)14KW的永磁(ci)無感同步(bu)伺服電機(ji)(ji)(ji)，因此變(bian)頻器選(xuan)用PI9230E 015G3永磁(ci)同步(bu)無感矢量控(kong)制(zhi)專(zhuan)用變(bian)頻器。為(wei)了滿足注塑工藝快速啟停(ting)的控(kong)制(zhi)要求(qiu)，必須選(xuan)配合(he)適的制(zhi)動(dong)電阻(zu)。根(gen)據變(bian)頻器的制(zhi)動(dong)電阻(zu)選(xuan)型控(kong)制(zhi)要求(qiu)，配置40Ω/1500W制(zhi)動(dong)電阻(zu)。
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機械設備 |
控(kong)制(zhi)器 |
數量 |
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注塑機 |
PI9230E 015G3 |
1臺 |
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制(zhi)動電阻 |
40Ω/1500W |
1個 |
表1 注塑機變頻改造設備(bei)清單
2、變頻器(qi)控制端(duan)子接線
根據注塑機工序控(kong)制(zhi)要求(qiu)，變頻器控(kong)制(zhi)端(duan)子使(shi)用(yong)到(dao)模擬量(liang)(liang)控(kong)制(zhi)端(duan)子AI1，AI2，GND。數字(zi)量(liang)(liang)控(kong)制(zhi)端(duan)子DI1，DI2，COM。繼電(dian)器輸出1端(duan)子TA1和TC1。
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AI1-GND |
模擬量輸入端子1 |
默認(ren)壓力給(gei)定 |
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AI2-GND |
模(mo)擬量輸入端子2 |
默(mo)認流量給定 |
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DI1-COM |
數字輸(shu)入端子1 |
運行(xing)使能(neng) |
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DI2-COM |
數字輸入端子2 |
故(gu)障復位(wei) |
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TA1-TC1 |
繼電器(qi)輸出(chu)端(duan)子 |
故(gu)障輸出(chu) |
三、調(diao)試過程及參(can)數(shu)設置(zhi)
確認(ren)變(bian)頻器的主回路與控制回路接線正確后，按照(zhao)以下過程進行變(bian)頻器在注塑(su)機上的應用調試：
1、開(kai)始電機自學習，具體步驟(zou)：
1、PP-01=01恢復出廠參數
2、P0-01=0 選擇無感矢量(liang)控(kong)制
3、根據電(dian)機(ji)銘(ming)牌正確(que)設置電(dian)機(ji)參數
P1-00=2 電(dian)機類型為永(yong)磁同步(bu)電(dian)機
P1-01=14電機額定功率(lv)
P1-02=341 電(dian)機額(e)定電(dian)壓
P1-03=28.2 電機額定電流
P1-04=113.33 電機(ji)額定頻(pin)率
2、參(can)數設置完成后對電機進(jin)行自學習，P1-37=11
調諧選(xuan)擇：11 帶載自(zi)學習（靜(jing)止自(zi)學習）
12 空載自(zi)學習（選擇自(zi)學習）
帶載自學習只(zhi)能獲(huo)得同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)電(dian)阻，同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)D軸(zhou)電(dian)感(gan)，同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)Q軸(zhou)電(dian)感(gan)（P1-16到P1-19）無(wu)法獲(huo)取電(dian)機(ji)反(fan)電(dian)動勢（P1-20），具體大小可(ke)以公式計算得出(chu)或者查(cha)找(zhao)說(shuo)明書。
公式：E=P/√3 *I
E為反電動勢， P為額定功率 I為電機(ji)額定電流
空載(zai)自學習可以獲取P1-16到(dao)P1-20還可以獲取P2-13到(dao)P2-16，有條件(jian)的(de)現場應進行空載(zai)（即全面）自學習。
最終(zhong)的(de)電機參(can)數設置如(ru)下：
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序號 |
功能(neng)標號 |
功能名稱 |
設置值(zhi) |
備注(zhu) |
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1 |
P0-02 |
端子控制(zhi) |
1 |
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2 |
P0-03 |
AI1 模擬量給定 |
2 |
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3 |
P0-04 |
AI2模擬量給定 |
3 |
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4 |
P0-07 |
主輔運(yun)算(suan)取最(zui)大值 |
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(ya) |
0.17 |
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7 |
P4.00 |
運行(xing)使能(neng) |
1 |
DI1端子功(gong)能(neng) |
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8 |
P4.03 |
故(gu)障復位 |
9 |
DI2端子功能 |
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9 |
P0-17 |
加速(su)時間 |
5s |
實際工(gong)藝要求進行調整(zheng) |
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10 |
P0-18 |
減速時間 |
0.1s |
實際(ji)工(gong)藝要(yao)求(qiu)進(jin)行調整(zheng) |
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11 |
P2-00 |
速(su)度環比(bi)例增(zeng)益(yi)1 |
6 |
解決(jue)電(dian)機運行過(guo)程中出現的(de)異響和抖動，修(xiu)改P2電(dian)機組參數Kp比例增(zeng)益(yi)（減小此(ci)值），和積分時間Ti（增(zeng)大此(ci)值） |
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12 |
P2-01 |
速度(du)環積(ji)分時間1 |
4 |
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13 |
P2-03 |
速度環比例(li)增益(yi)2 |
8 |
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14 |
P2-04 |
速度環積分時間2 |
4 |
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15 |
P2-05 |
切換頻(pin)率(lv) |
50 |
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16 |
P2-14 |
勵磁比例增(zeng)益 |
4000 |
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17 |
P2-15 |
勵磁積分增益 |
1356 |
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18 |
P2-10 |
速度控(kong)制方式下的轉(zhuan)矩上限數字設定，電動 |
100 |
防止力矩過(guo)大，射出(chu)膠體把(ba)注塑(su)機模(mo)堵塞。 |
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19 |
P2-12 |
速度控制(zhi)方式下的上限轉矩數字設定，發電 |
100 |
四、注塑機改造(zao)后(hou)的效果
1、節電效果明(ming)顯
節電(dian)高達(da)20～65%，設備運行6-10個月，可回收投資。
2、壓力穩定(ding)、精(jing)密
調節能(neng)力強，壓(ya)力閉(bi)環控制(zhi)模式使系統(tong)壓(ya)力非常(chang)穩定，實現高精度的精密控制(zhi)。可按照電腦設定的任意壓(ya)力、流量曲線(xian)運行。
3、低噪音、弱(ruo)振動(dong)
由于伺(si)服(fu)(fu)系(xi)統是(shi)在矢量控制啟動，伺(si)服(fu)(fu)電(dian)機運行(xing)非常平穩，運行(xing)期間只有很(hen)小的振動感，噪(zao)音極低，保證(zheng)設備(bei)運行(xing)的可靠(kao)性。。
4、使用方便
提供壓力和(he)流量的雙閉環控制，雙路(lu)模擬量輸出的電腦進行(xing)聯機，安裝調(diao)試極為方便。普通技術人員(yuan)通過數(shu)字(zi)面板即可(ke)迅速調(diao)好參(can)數(shu)，也可(ke)用(yong)數(shu)字(zi)接(jie)口批量寫入(ru)適配參(can)數(shu)。
5、延(yan)長使用(yong)壽命
減輕電機軸承(cheng)、油泵葉片等運動(dong)部件的磨(mo)損程度，延長其使(shi)用壽命。
6、多(duo)重保護
對電機(ji)具有(you)過(guo)壓、欠(qian)壓、過(guo)載、過(guo)流、缺(que)相(xiang)等保護(hu)功能。
