1.引言

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(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、提高生產(chǎn)效率成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

經(jīng)過測試，一般單臺傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)能耗和所占比例分別是：

 油壓系統(tǒng)的耗能：75-80%

 加熱單元的耗能：10-15%

 冷卻系統(tǒng)的耗能：5-10%

 控制組件的耗能：1-5%

其中最大能耗部分：油壓系統(tǒng)用電量占注塑機(jī)的75%以上。

目前絕大多數(shù)的注塑機(jī)都屬于液壓傳動注塑機(jī)，液壓傳動系統(tǒng)中的動力由電機(jī)帶動油泵提供。在注塑周期的過程中，鎖模,射出,保壓,冷卻,開模等過程需要不同的壓力和流量,對于油泵馬達(dá)都是處在于負(fù)載變動的狀態(tài)。液壓系統(tǒng)的負(fù)荷變化很大，傳統(tǒng)注塑機(jī)采用定量泵，不能調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速和功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉，當(dāng)系統(tǒng)需求超過設(shè)定的流量及壓力,會由溢流閥或比例閥來調(diào)整壓力流量,這個過程稱之為高壓節(jié)流,造成的能量損失高達(dá)40%-75%。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，電機(jī)噪音過大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計中，用戶油泵電機(jī)設(shè)計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費。

因此御能電液伺服系統(tǒng)在注塑機(jī)上的應(yīng)用，主要針對的就是塑機(jī)油壓系統(tǒng)，對于減少能源浪費提高生產(chǎn)效率具有重要意義。

2.設(shè)備系統(tǒng)介紹

2.1KINWAY注塑機(jī)液壓系統(tǒng)產(chǎn)品構(gòu)成

英威騰工業(yè)的液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要由專用伺服驅(qū)動器、三相交流永磁同步電機(jī)、伺服液壓油泵壓力傳感器等幾部分組成。利用先進(jìn)的DSP和永磁交流伺服電機(jī)實現(xiàn)電動液壓控制系統(tǒng)的壓力、流量自動調(diào)節(jié)等自動控制功能。

專用伺服驅(qū)動器：從成熟、穩(wěn)定、可靠的混合動力汽車電機(jī)伺服控制器衍生而來，是專為注塑機(jī)液壓伺服系統(tǒng)開發(fā)的專用驅(qū)動器。內(nèi)含位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)，借助高性能的數(shù)字信號處理器（DSP）和低成本單片機(jī)（ARM）實現(xiàn)了高性能矢量控制、無位置傳感器力矩控制、精確位置和速度控制、非線性弱磁高速控制、位置校正空間矢量低速控制。通過嚴(yán)格的電磁兼容、高低溫、潮濕、震動試驗，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，已通過CE認(rèn)證。

三相交流永磁同步電機(jī)：轉(zhuǎn)子磁鋼由高溫強(qiáng)磁釹鐵錋材料構(gòu)成，采用表貼式固定方式，調(diào)速范圍更寬，高速運行更加可靠。由于采用細(xì)長型結(jié)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)響應(yīng)更快，同時電機(jī)的運行噪聲更低。

伺服液壓泵：選用住友伺服液壓內(nèi)嚙合齒輪泵。

速度（流量）反饋器件：采用結(jié)構(gòu)牢固，耐高溫、抗震動、抗干擾的能力很強(qiáng)的機(jī)械型旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反饋部件，英威騰開發(fā)了與旋轉(zhuǎn)變壓器相配合的專用信號處理芯片，速度反饋精度達(dá)到每轉(zhuǎn)4096個脈沖，足以滿足注塑機(jī)的控制精度需要。

壓力反饋器件：采用進(jìn)口的瑞士Trafag壓力傳感器

2.2御能注塑機(jī)電液伺服系統(tǒng)組成示意圖

如圖所示，英威騰注塑機(jī)電液伺服系統(tǒng)主要由伺服驅(qū)動控制器、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置/速度傳感器、永磁同步電機(jī)、與伺服電機(jī)同軸連接的油泵，以及檢測系統(tǒng)油壓的壓力傳感器等關(guān)鍵部件組成。

3.負(fù)載運動特點

上圖中，前半張圖為定量泵，變量泵，伺服三種系統(tǒng)在整個塑機(jī)工況中的功率消耗情況，后半張圖深藍(lán)色顯示區(qū)域為定量泵系統(tǒng)與伺服電液系統(tǒng)在同等工況下的能耗差。其中兩塊較大面積的區(qū)域為是整個工況中的保壓和冷卻部分，可以看出實際節(jié)電效果取決于保壓和冷卻時間占整個周期的比例。

節(jié)電率不僅和機(jī)器有關(guān)，更重要的取決于成型工藝。輕率的承偌50%以上節(jié)電率是不負(fù)責(zé)任的做法。已有案例的節(jié)電率從20%-70%不等，在非快速成型工藝下一般節(jié)能率在40%以上。

4.控制要求

將模擬量信號直接加在伺服驅(qū)動器的系統(tǒng)壓力給定信號和系統(tǒng)流量給定信號的輸入端；將油泵出口的壓力傳感器接入伺服的壓力反饋信號端口。伺服系統(tǒng)通過接入的壓力和流量信號進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，改變伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而改變油泵電機(jī)的輸出流量Q和壓力P，并通過電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)編碼器和油路中的壓力傳感器，反饋實際情況形成高精度的雙閉環(huán)控制，以滿足注塑機(jī)在各個工序中所需的油壓大小和流量速度，這樣就能避免能量浪費。

5.電氣連接

5.1完成主電路端子接線

1)  將輸入動力電纜分別接到驅(qū)動器電源輸入端子L1、L2、L3上，將輸入動力電纜的接地導(dǎo)體與驅(qū)動器的任一顆接地螺絲(PE)連接，并將螺絲旋至適當(dāng)松緊度以保證連接通暢。

2)  將電機(jī)三相輸入端子的W V U分別與驅(qū)動器伺服電機(jī)連接端子W V U連接，并將螺絲旋至適當(dāng)松緊度以保證連接通暢。將電機(jī)地線端子與驅(qū)動器的任一顆接地螺絲(PE)連接。將電機(jī)測溫電阻端子與驅(qū)動器端子T1、T2連接，并將螺絲旋至適當(dāng)松緊度以保證連接通暢。將電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器連接端子與驅(qū)動器連接器CN2連接，并旋緊固定螺絲。

3)  將制動電阻兩個接線端子與驅(qū)動器端子U+，PB連接，并將螺絲旋至適當(dāng)松緊度以保證連接通暢。

5.2參看控制器蓋板后的連線圖，完成控制部分的連線

5.3 完成電機(jī)及油泵在注塑機(jī)上的安裝，確認(rèn)油路的連接和電機(jī)接線正確。

6.保護(hù)功能

報警保護(hù)代碼速查表

代碼	保護(hù)內(nèi)容	含義	代碼	保護(hù)內(nèi)容	含義
Err01	IPM故障	功率模塊瞬時通過短路電流	Err02	過載	輸出電流超過驅(qū)動器允許的工作電流
Err03	直流過壓	主電路DC 電壓異常高	Err04	直流欠壓	電機(jī)通電運行時，主電路DC 電壓下降到保護(hù)值下
Err05	正向過速	伺服電機(jī)的正向轉(zhuǎn)速異常高	Err06	模塊過溫	伺服驅(qū)動器的散熱片過熱
Err07	電機(jī)過溫	伺服電機(jī)繞組過熱	Err08	軟件故障	伺服驅(qū)動器軟件運行異常
Err09	CAN故障	調(diào)試中用，用戶程序沒有此報警	Err10	環(huán)境過溫	驅(qū)動器內(nèi)空氣溫度過熱
Err11	自檢故障	驅(qū)動器內(nèi)部硬件異常	Err12	任務(wù)重入	軟件程序調(diào)用出錯
Err13	油壓過壓	油壓系統(tǒng)壓力超出允許值	Err14	反向過速	工藝控制模式時，電機(jī)反轉(zhuǎn)過速
Err15	壓力傳感器故障	壓力傳感器接線錯或本身損壞	Err16	制動電阻損壞	制動電阻未接或損壞
Err17	交流過壓	輸入交流電壓過高	Err18	EEPROM 故障	伺服單元EEPROM 數(shù)據(jù)異常
Err19	使能欠壓	電機(jī)開始通電時，主電路DC電壓過低	Err20	交流欠壓	輸入交流電壓過低
Err21	制動過載	制動電阻過載發(fā)熱，引起溫度過高	Err22	節(jié)點故障	主從系統(tǒng)間CAN通訊異常
Err23	整流單元故障	交流電壓與直流電壓檢測值不匹配	Err24	上電超時	上電繼電器吸合超時
Err25	485通訊故障	工藝指令模式為485連續(xù)時，485通訊異常驅(qū)動器報此故障

   

7.調(diào)試要點

HMI連接：MH500系列伺服電液系統(tǒng)支持HMI上電時的熱插拔。調(diào)試時將HMI的DSUB9端子插入驅(qū)動器前蓋板內(nèi)的CN4端子內(nèi)即可實現(xiàn)HMI與驅(qū)動器的連接。如下圖所示.

 

依步序經(jīng)行設(shè)置后就能使系統(tǒng)運行。

8.注意事項

為了保證完好的性能和長期工作壽命，請將MH500伺服驅(qū)動器安裝在以下建議環(huán)境中，確保驅(qū)動器免遭損壞。

注意：	1、應(yīng)避免陽光直射，不要直接戶外使用。
	2、不可在腐蝕性氣體及液體環(huán)境中使用。
	3、不可在油霧、濺水環(huán)境中使用。
	4、不可在鹽霧環(huán)境中使用。
	5、不可在淋雨、潮濕環(huán)境中使用。
	6、空氣中飄有金屬粉末或絲紡纖維飄絮時須加過濾裝置。
	7、不可在機(jī)械沖擊、振動場合下使用。
	8、當(dāng)環(huán)境溫度高于55℃時，必須采取降溫措施方可使用。
	9、過冷和過熱會使設(shè)備故障。建議在－20℃～+55℃范圍使用。
	10、遠(yuǎn)離電源噪聲，例如電焊機(jī)、大功率用電設(shè)備會影響本設(shè)備的使用。
	11、放射性材料會影響設(shè)備的使用。
	12、易燃物品、稀釋劑、溶劑應(yīng)遠(yuǎn)離本設(shè)備。

 

9.產(chǎn)品特點介紹

英威騰kinway品牌的注塑機(jī)液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢
9.1 產(chǎn)品性能優(yōu)勢

1)  御能伺服驅(qū)動器為塑機(jī)專用伺服驅(qū)動器，過載系數(shù)達(dá)2.5~3倍；比起市場上用變頻器改造而來的所謂的伺服（矢量變頻器）1.5倍的過載系數(shù)，御能產(chǎn)品有著專業(yè)伺服得天獨厚的優(yōu)勢；

2)  節(jié)省能耗：與傳統(tǒng)定量泵相比伺服系統(tǒng)節(jié)能50%-70%，個案高達(dá)80%；與變量泵相比伺服電機(jī)節(jié)能最低承諾25%；

3)  增加單位時間的產(chǎn)品合格數(shù)量5%以上；

4)  流量響應(yīng)時間50MS，壓力響應(yīng)時間100MS

5)  制品重量重復(fù)誤差<0.3%< span=&"&">

6)  螺桿射膠終止位置誤差<0.1mm< span=&"&">

7)  節(jié)省了傳統(tǒng)技術(shù)高壓節(jié)流浪費的能量；

8)  節(jié)省了液壓冷卻系統(tǒng)的消耗

9.2 按汽車產(chǎn)品的管控流程控制產(chǎn)品質(zhì)量

1)  全面的高低溫工況的試驗

2)  嚴(yán)格的震動環(huán)境試驗