酷馬Q9000變頻器在注塑機上的應(yīng)用

1、變頻器在注塑機中使用引言注塑過程一般分為以下步驟：鎖模注射保壓熔膠加料冷卻定型開模頂針。每一動作的完成都有時間、壓力、速度、位置等幾個參數(shù)的精密配合，也就是說在某一位置的位移都有相應(yīng)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。此外注塑機系統(tǒng)本身還存在一些弱點：（）注塑機動作內(nèi)部有著十分劇烈的突變過程：如鎖模過程中，快速鎖模慢速低壓護模高壓高速鎖模的工況突變就很劇烈：又如注射過程中，慢速注射快速 慢速快速慢速的射膠過程工況也是很劇烈的，對機器的沖出非常大，影響了整 個注塑系統(tǒng)的壽命。（）

2、動作油路制動達不到設(shè)計的精度，油路制動的開閉取決于電磁閥，而電磁閥的動作又取決于過程控制器提供的電壓和電流，因大多數(shù)注塑機都沒有死循環(huán)控制，閥的開閉精度就會大打折扣，尤其是閥的開閉程度在10以下和90以上時,某一動作在此狀態(tài)下被執(zhí)行很難保證其穩(wěn)定性和重復(fù)精度。（）執(zhí)行動作的油缸本身有油封破損，內(nèi)泄現(xiàn)象，執(zhí)行動作的可靠性和穩(wěn)定性不高。這是由于多數(shù)時間內(nèi)，負載的實際耗油量均小于油泵的供油量，造成高壓狀態(tài)下的液壓油部分經(jīng)溢流閥、比例閥等液壓元件溢出。該溢流部分不僅未作任何有用功，而且產(chǎn)生熱量，造成液壓油發(fā)熱，既耗能，又有害。采用注塑機的變頻運行，就能很好的解決這些問題，既提高了整個注塑系統(tǒng)的精度和穩(wěn)

3、定性，減少巨大的機械沖出，延長系統(tǒng)使用壽命，又能夠節(jié)約大量的電能。注塑機變頻節(jié)能原理對于塑料制品行業(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(shè)備之一，因此降低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。傳統(tǒng)的注塑機是采用定量泵供油的，注塑過程的各個動作對速度、壓力的要求也不一樣，它是通過注塑機的比例閥采用溢流調(diào)節(jié)的方式將多余的油旁路流回油箱，在整個過程中，馬達的轉(zhuǎn)速是不變的，故供油量也是固定的，而由于執(zhí)行動作是間隙性的，也并不可能是滿負載的，因此定量供油就有很大的浪費空間，據(jù)實測至少有50左右。變頻節(jié)能正是針對這一浪費空間，實時檢測來自注塑機數(shù)控系統(tǒng)的比

4、例壓力和比例流量信號，適時調(diào)整各個工況動作所需的電機轉(zhuǎn)速（即流量調(diào)節(jié)），讓泵出的流量和壓力，剛好能滿足系統(tǒng)的需要，而在非動作狀態(tài)時（主要是冷卻狀態(tài)），讓電機停止運行，這樣節(jié)能空間就進一步地增大了，故對注塑機進行變頻節(jié)能改造能夠帶來巨大的節(jié)能效果。注塑機變頻改造原理示意圖如圖所示。圖注塑機變頻改造原理示意圖圖注塑機Q9000變頻節(jié)能電氣原理圖Q9000注塑機變頻節(jié)能電氣原理圖如圖2所示。由圖可知，工頻與變頻用sa及km3、km1進行電氣互鎖，確保工頻運行與變頻運行不能同時進行，保護系統(tǒng)安全運行；當(dāng)選擇開關(guān)sa在中間位置，即在0檔時，電路不工作；sa轉(zhuǎn)至左邊，即在檔時，km1得電（變頻運行指示燈h

5、12亮），其常閉輔助觸頭先斷開，切斷工頻控制回路。km1常開輔助觸頭后閉合，km2得電吸合。km1、 km2主觸頭先后閉合，接通變頻器主電路。此時如果有運行信號，如圖所示，原系統(tǒng)星三角啟動切換完，且控制線路選擇到變頻運行，即km2線圈得電，這時fwm-com閉合，變頻器運行，注塑機開始工作。變頻器根據(jù)注塑機電腦板給出的壓力及流量信號，經(jīng)內(nèi)部處理后，輸出不同的頻率，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，即：輸出功率與壓力和流量同步自動跟蹤控制，故可以大大減輕合模、開模的震動，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少機械故障，延長機器使用壽命。圖注塑機Q9000變頻節(jié)能電氣原理圖圖3 變頻器運行信號當(dāng)檢測有異常時，EA-EB斷開

6、，切斷變頻器輸出信號及輸出回路。EA-EC后閉合,h11故障指示燈亮。排除故障后，按變頻器故障復(fù)位鍵后，既可繼續(xù)工作。當(dāng)sa轉(zhuǎn)換至右邊時，工頻運行，即與原系統(tǒng)工作時一樣，確保變頻器出現(xiàn)異常時，不影響生產(chǎn)。變頻器相關(guān)功能端子說明見表，所使用到的相關(guān)參數(shù)說明見表。表變頻器相關(guān)功能端子說明類別端子標號功能說明運行FWDFWD-COM之間短接時正轉(zhuǎn),開路時減速并停止COM24VDC電源的地端子故障輸出EAEBEC故障輸出端子,檢測變頻器保護功能的動作,變頻器正常時:TA-TB閉合,TA-TC斷開;變頻器因故障而保護動作時:TA-TB斷開,TA-TC閉合注塑機端子IA/GND01A電流信號輸入FIV/V

7、B±10V電壓信號輸入FIC4-20mA電流信號輸入OV電壓輸入FIV電流輸入FIC的參考地端表2功能參數(shù)功能代碼名稱設(shè)定11-02控制模式選擇11-02=2（開環(huán)矢量）21-01頻率選擇21-01=1（注塑機專用）21-02運轉(zhuǎn)指令選擇21-02=1外（部端子控制。組合設(shè)定）21-03停止方式選擇21-03=1（自由停止）21-04反轉(zhuǎn)禁止選擇21-04=1（反轉(zhuǎn)禁止）31-01加速時間131-01 31-01=331-02減速時間131-02=136-01載波時間36-01=451-04上限頻率51-04=4042T3-02端子F2V輸入增益T3-02=150%T3-03端子F2

8、V輸入偏壓T3-02=5%T3-10端子F2V輸入增益T3-10=100%T3-11端子F2V輸入偏壓T3-11=0%3.Q9000-C系列變頻器特點9000-C系列變頻器是適用于注塑機節(jié)能與自動化改造的專用變頻器，采用優(yōu)良的控制策略使其具有較快的動態(tài)響應(yīng)，先進的電流限制技術(shù)和硬件優(yōu)化設(shè)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，變頻器不跳閘。具有以下特點：（1）高可靠性完善的可靠性設(shè)計方案：如冗余設(shè)計，降額設(shè)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,如優(yōu)派克ipm模塊、NCC電容、SANREX整流橋等。關(guān)鍵電路全部采用高集成度厚ic，從而保證整機的可

9、靠性；（2）高節(jié)電率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)電率一般可達25%65%，所有投資612個月便可收回。（3）軟啟動相比工頻啟動方式，采用變頻器控制可以減小開鎖膜震動，延長模具的使用壽命，同時系統(tǒng)發(fā)熱量減小，油溫穩(wěn)定，延長液壓系統(tǒng)的使用壽命，為用戶節(jié)省了維護的費用，由于運行穩(wěn)定，對塑膠制品的品質(zhì)穩(wěn)定性有較大的提高。（4）超強的過載能力和動態(tài)響應(yīng)速度Q9000-C系列變頻器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

10、重負載的沖擊而不跳閘，以確保生產(chǎn)過程中的連續(xù)性。高速的動態(tài)響應(yīng)，最大限度減小制品成型周期的延遲現(xiàn)象。(5)完善的emc設(shè)計Q9000-C系列變頻器采用完善的emc設(shè)計方案，內(nèi)部布局優(yōu)化設(shè)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。4.注塑機案變頻器節(jié)能改造案例（1） 公司名稱：廣州某塑料有限公司（2） 注塑機變頻器節(jié)能改造的目的：隨著社會各行各業(yè)競爭的日益激烈，節(jié)能作為企業(yè)增效降耗、降低經(jīng)營成本、提高競爭力的重要手段，已普遍被人們認識和接受。在競爭激烈的注塑行業(yè)有如下特點：·企業(yè)主要經(jīng)營成本是員工的工資和電費；·由于企業(yè)之間的競爭，塑膠

11、件的加工費用越來越少，電費所占費用越來越多；·節(jié)省電費、降低成本，提高企業(yè)的競爭力，是業(yè)內(nèi)眾多經(jīng)營者所關(guān)注的問題；（3） 改造注塑機型號：寧波htf150（4） 注塑機馬達功率：15KW（5） 改造車間：一樓注塑成型車間（6） 改造時間：2003/09/02（7） 廠家參與負責(zé)人：劉課長、李工（8） 生產(chǎn)注塑件：電源插頭（9） 成型周期：32s (10)測試設(shè)備：三相四線電能表（11）測試時間：2008年09月02日（12）測試結(jié)果：節(jié)電率48%表3 工頻運行產(chǎn)量及用電量工頻運行產(chǎn)量與用電量工頻運行產(chǎn)量與用電量時間產(chǎn)品數(shù)產(chǎn)量抄表數(shù)差值時間產(chǎn)品數(shù)產(chǎn)量抄表數(shù)差值20:507217199.

12、210:00665814304:507640423279.680.418:007077419184.241.2從表3分析可知，工頻運行時平均一個小時用電量是10kwh；變頻節(jié)能運行時平均一個小時用電量是5.2kwh, 節(jié)能率48%，效率基本保持不變： 廣州的電費是0.82元每度，該塑料制品廠24小時連續(xù)生產(chǎn)，如果以每月工作30天計算。則有：·工頻運行時，電費/月=10*24*30*0.82=5904元：·變頻節(jié)電運行時，電費/月=5.2*24*30*0.82=3070元：·每月節(jié)約電費2834元?？蛻粼诎肽曜笥壹纯墒栈爻杀?。5.節(jié)能改造后的測試總的來講，節(jié)能效果是

13、肯定的，節(jié)能率達25%-60%，且運行穩(wěn)定可靠。（1） 工變頻對比方面在不改變注塑機和變頻器參數(shù)的前提下作比較：射出成型品的品質(zhì)方面無影響，周期在變頻器工作時會慢0.31.2S(變頻器功率越大，產(chǎn)品工況越復(fù)雜，周期就會相應(yīng)的增加)，在射出的穩(wěn)定性和重復(fù)精度方面，變頻狀況較工頻狀態(tài)穩(wěn)定，因為變頻狀況注塑機壓力有溫度可降至3540左右。在此狀況下的油溫最能保證液壓執(zhí)行件的重復(fù)精度和穩(wěn)定性，壓力油的使用壽命也會延長，也減輕了中央運水系統(tǒng)的負荷，油溫教工頻狀態(tài)降低1518。（2） 增加了電力系統(tǒng)的裝機容量電力系統(tǒng)本身預(yù)留一定的容量供用電設(shè)施啟動用，工頻狀況下啟動電機是采用的星三角形降壓延時起動，此起動

14、電流是電機額定電流的47倍，若多臺大功率的電機同時起動，將對電網(wǎng)造成很大的沖擊。為經(jīng)得起電機起動沖擊，只有加大系統(tǒng)的容量，故先前的用電容量很大，而采用變頻時電機起動屬軟起動，只需在額定電流下就可以起動，且起動平滑無沖擊，這樣可以減小起動時對電機和電網(wǎng)的沖擊，從另外的角度來講可以算是增加了系統(tǒng)的裝機容量。 (3)變頻狀態(tài)下工作時有很強的保護功能：變頻器的保護可從以下三個方面去認識；第一，可以保護變頻器本身；第二，可保護電機；第三，保護注塑機免受錯誤操作。在此保護功能下，可以保證注塑機在標準的系統(tǒng)壓力和系統(tǒng)速度下工作，若所執(zhí)行的動作需要的壓力和速度超過系統(tǒng)壓和速度，此時變頻器就將進入保護狀態(tài)，比如：未到熔融溫度強行熔膠，因注塑機過負載工作，變頻器就會通過恒速過電流進行保護，若是工頻狀態(tài)下，注塑機可以借助強大的動力，扭斷火箭頭、炮筒、螺桿或者損壞熔膠液壓馬達。又比如超過140bar的鎖模壓力強行高壓鎖模，變頻器會對超過1