酷馬Q9000變頻器在注塑機(jī)上的應(yīng)用

1、變頻器在注塑機(jī)中使用引言注塑過(guò)程一般分為以下步驟：鎖模注射保壓熔膠加料冷卻定型開(kāi)模頂針。每一動(dòng)作的完成都有時(shí)間、壓力、速度、位置等幾個(gè)參數(shù)的精密配合，也就是說(shuō)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(shí)間內(nèi)其壓力和速度都是可變的。同時(shí)每一動(dòng)作完成后發(fā)出終止信號(hào)傳送給程序控制器，程序控制器收到信號(hào)后才發(fā)出執(zhí)行下一動(dòng)作的指令。此外注塑機(jī)系統(tǒng)本身還存在一些弱點(diǎn)：（）注塑機(jī)動(dòng)作內(nèi)部有著十分劇烈的突變過(guò)程：如鎖模過(guò)程中，快速鎖模慢速低壓護(hù)模高壓高速鎖模的工況突變就很劇烈：又如注射過(guò)程中，慢速注射快速 慢速快速慢速的射膠過(guò)程工況也是很劇烈的，對(duì)機(jī)器的沖出非常大，影響了整 個(gè)注塑系統(tǒng)的壽命。（）

2、動(dòng)作油路制動(dòng)達(dá)不到設(shè)計(jì)的精度，油路制動(dòng)的開(kāi)閉取決于電磁閥，而電磁閥的動(dòng)作又取決于過(guò)程控制器提供的電壓和電流，因大多數(shù)注塑機(jī)都沒(méi)有死循環(huán)控制，閥的開(kāi)閉精度就會(huì)大打折扣，尤其是閥的開(kāi)閉程度在10以下和90以上時(shí),某一動(dòng)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(dòng)作的油缸本身有油封破損，內(nèi)泄現(xiàn)象，執(zhí)行動(dòng)作的可靠性和穩(wěn)定性不高。這是由于多數(shù)時(shí)間內(nèi)，負(fù)載的實(shí)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(jī)的變頻運(yùn)行，就能很好的解決這些問(wèn)題，既提高了整個(gè)注塑系統(tǒng)的精度和穩(wěn)

3、定性，減少巨大的機(jī)械沖出，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命，又能夠節(jié)約大量的電能。注塑機(jī)變頻節(jié)能原理對(duì)于塑料制品行業(yè)來(lái)說(shuō)，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機(jī)是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一，因此降低注塑機(jī)的能耗成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。傳統(tǒng)的注塑機(jī)是采用定量泵供油的，注塑過(guò)程的各個(gè)動(dòng)作對(duì)速度、壓力的要求也不一樣，它是通過(guò)注塑機(jī)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(gè)過(guò)程中，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是不變的，故供油量也是固定的，而由于執(zhí)行動(dòng)作是間隙性的，也并不可能是滿負(fù)載的，因此定量供油就有很大的浪費(fèi)空間，據(jù)實(shí)測(cè)至少有50左右。變頻節(jié)能正是針對(duì)這一浪費(fèi)空間，實(shí)時(shí)檢測(cè)來(lái)自注塑機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的比

4、例壓力和比例流量信號(hào)，適時(shí)調(diào)整各個(gè)工況動(dòng)作所需的電機(jī)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(dòng)作狀態(tài)時(shí)（主要是冷卻狀態(tài)），讓電機(jī)停止運(yùn)行，這樣節(jié)能空間就進(jìn)一步地增大了，故對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造能夠帶來(lái)巨大的節(jié)能效果。注塑機(jī)變頻改造原理示意圖如圖所示。圖注塑機(jī)變頻改造原理示意圖圖注塑機(jī)Q9000變頻節(jié)能電氣原理圖Q9000注塑機(jī)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(jìn)行電氣互鎖，確保工頻運(yùn)行與變頻運(yùn)行不能同時(shí)進(jìn)行，保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行；當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)sa在中間位置，即在0檔時(shí)，電路不工作；sa轉(zhuǎn)至左邊，即在檔時(shí)，km1得電（變頻運(yùn)行指示燈h

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

6、，切斷變頻器輸出信號(hào)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(shí)，工頻運(yùn)行，即與原系統(tǒng)工作時(shí)一樣，確保變頻器出現(xiàn)異常時(shí)，不影響生產(chǎn)。變頻器相關(guān)功能端子說(shuō)明見(jiàn)表，所使用到的相關(guān)參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)表。表變頻器相關(guān)功能端子說(shuō)明類別端子標(biāo)號(hào)功能說(shuō)明運(yùn)行FWDFWD-COM之間短接時(shí)正轉(zhuǎn),開(kāi)路時(shí)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(cè)變頻器保護(hù)功能的動(dòng)作,變頻器正常時(shí):TA-TB閉合,TA-TC斷開(kāi);變頻器因故障而保護(hù)動(dòng)作時(shí):TA-TB斷開(kāi),TA-TC閉合注塑機(jī)端子IA/GND01A電流信號(hào)輸入FIV/V

7、B±10V電壓信號(hào)輸入FIC4-20mA電流信號(hào)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(kāi)環(huán)矢量）21-01頻率選擇21-01=1（注塑機(jī)專用）21-02運(yùn)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(shí)間131-01 31-01=331-02減速時(shí)間131-02=136-01載波時(shí)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(diǎn)9000-C系列變頻器是適用于注塑機(jī)節(jié)能與自動(dòng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)，先進(jìn)的電流限制技術(shù)和硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品具有超強(qiáng)的過(guò)載能力，能保證在負(fù)載頻繁波動(dòng)的情況下，變頻器不跳閘。具有以下特點(diǎn)：（1）高可靠性完善的可靠性設(shè)計(jì)方案：如冗余設(shè)計(jì)，降額設(shè)計(jì)等，所有元器件全部采用工業(yè)或軍工等級(jí)，關(guān)鍵元器件全部采用進(jìn)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(jī)的可

9、靠性；（2）高節(jié)電率保留注塑機(jī)原有控制方式油路不變，采用先進(jìn)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(jī)液壓系統(tǒng)與整機(jī)運(yùn)行所需要的功率匹配，無(wú)高壓節(jié)流溢流能量之損失，提高油泵電機(jī)功率因素至0.96以上，節(jié)電率一般可達(dá)25%65%，所有投資612個(gè)月便可收回。（3）軟啟動(dòng)相比工頻啟動(dòng)方式，采用變頻器控制可以減小開(kāi)鎖膜震動(dòng)，延長(zhǎng)模具的使用壽命，同時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱量減小，油溫穩(wěn)定，延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的使用壽命，為用戶節(jié)省了維護(hù)的費(fèi)用，由于運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)塑膠制品的品質(zhì)穩(wěn)定性有較大的提高。（4）超強(qiáng)的過(guò)載能力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度Q9000-C系列變頻器采用先進(jìn)的控制算法和獨(dú)特的限流技術(shù)，確保在注塑過(guò)程中，能承受起啟停

10、重負(fù)載的沖擊而不跳閘，以確保生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)性。高速的動(dòng)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(jì)Q9000-C系列變頻器采用完善的emc設(shè)計(jì)方案，內(nèi)部布局優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用多種emi對(duì)策，確保對(duì)注塑機(jī)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(jī)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(jī)變頻器節(jié)能改造的目的：隨著社會(huì)各行各業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，節(jié)能作為企業(yè)增效降耗、降低經(jīng)營(yíng)成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，已普遍被人們認(rèn)識(shí)和接受。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的注塑行業(yè)有如下特點(diǎn)：·企業(yè)主要經(jīng)營(yíng)成本是員工的工資和電費(fèi)；·由于企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，塑膠

11、件的加工費(fèi)用越來(lái)越少，電費(fèi)所占費(fèi)用越來(lái)越多；·節(jié)省電費(fèi)、降低成本，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，是業(yè)內(nèi)眾多經(jīng)營(yíng)者所關(guān)注的問(wèn)題；（3） 改造注塑機(jī)型號(hào)：寧波htf150（4） 注塑機(jī)馬達(dá)功率：15KW（5） 改造車間：一樓注塑成型車間（6） 改造時(shí)間：2003/09/02（7） 廠家參與負(fù)責(zé)人：劉課長(zhǎng)、李工（8） 生產(chǎn)注塑件：電源插頭（9） 成型周期：32s (10)測(cè)試設(shè)備：三相四線電能表（11）測(cè)試時(shí)間：2008年09月02日（12）測(cè)試結(jié)果：節(jié)電率48%表3 工頻運(yùn)行產(chǎn)量及用電量工頻運(yùn)行產(chǎn)量與用電量工頻運(yùn)行產(chǎn)量與用電量時(shí)間產(chǎn)品數(shù)產(chǎn)量抄表數(shù)差值時(shí)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(yùn)行時(shí)平均一個(gè)小時(shí)用電量是10kwh；變頻節(jié)能運(yùn)行時(shí)平均一個(gè)小時(shí)用電量是5.2kwh, 節(jié)能率48%，效率基本保持不變： 廣州的電費(fèi)是0.82元每度，該塑料制品廠24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，如果以每月工作30天計(jì)算。則有：·工頻運(yùn)行時(shí)，電費(fèi)/月=10*24*30*0.82=5904元：·變頻節(jié)電運(yùn)行時(shí)，電費(fèi)/月=5.2*24*30*0.82=3070元：·每月節(jié)約電費(fèi)2834元?？蛻粼诎肽曜笥壹纯墒栈爻杀?。5.節(jié)能改造后的測(cè)試總的來(lái)講，節(jié)能效果是

13、肯定的，節(jié)能率達(dá)25%-60%，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。（1） 工變頻對(duì)比方面在不改變注塑機(jī)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(wú)影響，周期在變頻器工作時(shí)會(huì)慢0.31.2S(變頻器功率越大，產(chǎn)品工況越復(fù)雜，周期就會(huì)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?yàn)樽冾l狀況注塑機(jī)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(huì)延長(zhǎng)，也減輕了中央運(yùn)水系統(tǒng)的負(fù)荷，油溫教工頻狀態(tài)降低1518。（2） 增加了電力系統(tǒng)的裝機(jī)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(dòng)用，工頻狀況下啟動(dòng)電機(jī)是采用的星三角形降壓延時(shí)起動(dòng)，此起動(dòng)

14、電流是電機(jī)額定電流的47倍，若多臺(tái)大功率的電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，將對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊。為經(jīng)得起電機(jī)起動(dòng)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(shí)電機(jī)起動(dòng)屬軟起動(dòng)，只需在額定電流下就可以起動(dòng)，且起動(dòng)平滑無(wú)沖擊，這樣可以減小起動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊，從另外的角度來(lái)講可以算是增加了系統(tǒng)的裝機(jī)容量。 (3)變頻狀態(tài)下工作時(shí)有很強(qiáng)的保護(hù)功能：變頻器的保護(hù)可從以下三個(gè)方面去認(rèn)識(shí)；第一，可以保護(hù)變頻器本身；第二，可保護(hù)電機(jī)；第三，保護(hù)注塑機(jī)免受錯(cuò)誤操作。在此保護(hù)功能下，可以保證注塑機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)壓力和系統(tǒng)速度下工作，若所執(zhí)行的動(dòng)作需要的壓力和速度超過(guò)系統(tǒng)壓和速度，此時(shí)變頻器就將進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，比如：未到熔融溫度強(qiáng)行熔膠，因注塑機(jī)過(guò)負(fù)載工作，變頻器就會(huì)通過(guò)恒速過(guò)電流進(jìn)行保護(hù)，若是工頻狀態(tài)下，注塑機(jī)可以借助強(qiáng)大的動(dòng)力，扭斷火箭頭、炮筒、螺桿或者損壞熔膠液壓馬達(dá)。又比如超過(guò)140bar的鎖模壓力強(qiáng)行高壓鎖模，變頻器會(huì)對(duì)超過(guò)1