基於台達VFD-G變頻器的注塑機專用驅動系統

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tags:    時間:2014-03-11 22:52:06
基於台達VFD-G變頻器的注塑機專用驅動系統簡介
    摘??要:台達VFD-G注塑機專用變頻器通過注塑機控制器提供工藝同步運行訊號,改變電機轉速來改變油泵的輸出流量,在滿足注塑機在各個工作階段所需速度的前提……
基於台達VFD-G變頻器的注塑機專用驅動系統正文
    摘??要:台達VFD-G注塑機專用變頻器通過注塑機控制器提供工藝同步運行訊號,改變電機轉速來改變油泵的輸出流量,在滿足注塑機在各個工作階段所需速度的前提下,降低液壓系統迴流,使原有定量泵成為節電型變數泵,節能效率高達20~60%;並具有操作簡便、控制速度準確穩定等特點。
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近年的中國注塑機行業在市場經濟的驅動下取得了長足的發展。根據有關研究資料顯示,到2010年,全球對塑料機械設備的需求額將以每年3.5%的速度遞增,注塑機需求量約佔38%。面對巨大的市場,注塑機設備的升級換代也越來越快。隨著世界各國在環保,如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益嚴格的要求,設計與製造新一代「節能型」注塑機,就成為迫切需要關注和解決的問題。

液壓傳動是注塑機最常用的傳動方式。液壓傳動注塑機是一種典型的周期性變化負荷設備,各個工藝階段所需的工作壓力和流量各不相同,液壓系統的負荷變化很大,對於傳統的電動定量泵液壓系統,依靠流量閥和壓力閥調節不同工序階段的流量和壓力。由於定量泵不可調節輸出功率,因此多餘的能量只能在擋板、油路泄漏、油的溫升中消耗掉,因此在造成大量的能量浪費的同時,還加劇了各種閥門的磨損,造成油溫過高,電機噪音過大,機械壽命縮短等現象。並且通常在設計中,定量油泵電機設計容量大馬來小車的配置進一步造成電能浪費。因此改進注塑機液壓系統驅動技術,對於減少能源浪費和降低注塑製品成本具有普遍意義。

2?注塑工藝原理

注塑機液壓傳動裝置主要由油泵、液壓控制閥、壓力電磁比例閥、流量電磁比例閥、各種不同的動作油缸、油泵電機及其它液壓附件和管道組成。電動定量油泵機組將電動機所輸入的機械能轉變為壓力能,然後向液壓系統的液壓元件輸送具有一定壓力和流量的液壓油,滿足液壓執行機構驅動負載所需能量的要求。

注塑機主要用於熱塑性塑膠的成型加工。注塑機成型流程是一個按照預定的周期性動作過程,一個完整的生產周期主要包括合模、鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂出製品幾個階段,以此次測試之時序,即以合模射座進射膠加料冷卻射座退開模頂針等程式達到產品成型。如圖一所示為注塑機成型流程的電流輸出波形。注塑機通常採用液壓傳動,其結構包含注射裝置、開合模裝置、液壓傳動裝置和電氣控制裝置。電氣控制裝置的作用是保證注塑機的壓力、速度、溫度、時間、位置和動作程式參數等工藝準確有效地工作,在每個工作階段均能符合工藝要求。注塑機合模→射座進→射膠→加料→冷卻→射座退→開模→頂出的工藝參數同步工藝要求案例如圖1所示。

圖1?注塑機工序圖
3??注塑機專用變頻器解決方案
3.1?台達VFD-G注塑機機專用變頻器
台達VFD-G設計機專用變頻器。台達VFD-G變頻器屬於客制化塑機專用變頻器,專用於注塑機、擠塑機、吹膜機、吹瓶機、空壓機油壓機等變負荷大過載驅動。台達VFD-G系列注塑機專用變頻器規格特性包括:獨特的過載能力:150%60秒n?;兩路0-1A電流信號輸入端子;兩路模擬量輸出信號n?;可分段增益設定n;?內建PID反饋功能;兩個模擬量信號可作加減乘?取最大值運算;注塑機專用功能n;節能運轉,及用電量記錄等。??
3.2?台達注塑機變頻驅動原理設計
台達VFD-G變頻器利用注塑機原有流量與壓力控制信號,將注塑機原有定量泵改為節電型變數泵的電氣控制裝置。通過注塑機控制器提供工藝同步運行訊號,利用變頻原理改變電機轉速來改變油泵的輸出流量,在滿足注塑機在各個工作階段所需速度的前提下,降低液壓系統迴流,使原有定量泵成為節電型變數泵,節能效率高達20~60%;並具有操作簡便、控制速度準確穩定等特點;軟性啟動裝置,減輕開鎖模震動,避免設備衝擊及磨損,延長設備使用壽命;以及能減輕電機噪音等效應,適用於各種功率,型號的注塑機種。根據注塑機的工作要求,利用注塑機上位機(例如電腦或PLC)的同步控制信號及電氣控制,送出類比信號(0-10VDC的類比電壓信號),直接加在台達VFD-FG變頻器變頻器的輸入端,從而改變變頻器的輸出頻率,即改變油泵電機的轉速,來改變油泵電機的輸出流量,滿足注塑機在各個工序中所需的油壓大小和流量速度,將傳統的定量泵轉變為變數泵,注塑機變頻控制系統方塊圖如圖2所示。

圖2?注塑機變頻控制系統方塊圖
3.3?電氣原理設計(圖3)

圖3?注塑機變頻驅動電氣原理
3.4變頻器參數設計
(1)VFD-G變頻器參數設置如表1所示。
表1??VFD-G變頻器參數設計

(2)VFD-G系列VFD300FA3A-G變頻器參數設定範例(馬達型號:東元,30HP/6P/380/50Hz/47.1A,EFF:92.0%,P.F.=78.5%,98rpm)如表2所示。


(3)定量泵——變數泵運行實驗結果如表3所示。
表3??定量泵——變數泵運行實驗結果

4??結束語
台達伺服型塑機專用變頻器配合交流伺服電機,配備旋轉編碼器和壓力感測器分別對流量和壓力進行採集,通過改變伺服電機轉速和轉矩實現了流量和壓力的閉環控制。經多家注塑機廠家試用,配備台達伺服型塑機專用控制器的注塑機表現出了優異的性能,除同比傳統注塑機節能率可達20%-60%和精度大大得到提高外,其伺服電機能快速響應,壓力從0至175KG僅需40ms,而且液壓油油溫低,免去冷卻的需要,也降低了車間的溫度。台達伺服型塑機專用控制器的成功推廣,為注塑機廠商在以追求節能、精密、環保、高速的產品質量上得到了明顯的經濟技術效益。
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