1.引言

　　對於塑料製品行業來說
，電耗是其生產成本的主要部分，而注塑機是塑料製品廠的主要能耗設備之一，因此降低注塑機的能耗、提高生產效率成為注塑行業降低成本
、提高產品競爭力的有效途徑。經過測試
，一般單台傳統定量泵注塑機能耗和所占比例分別是：

　　油壓係統的耗能：75-80%

　　加熱單元的耗能：10-15%

　　冷卻係統的耗能：5-10%

　　控製組件的耗能：1-5%

　　其中最大能耗部分：油壓係統用電量占注塑機的75%以上。

　　目前絕大多數的注塑機都屬於液壓傳動注塑機，液壓傳動係統中的動力由電機帶動油泵提供。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,duiyuyoubengmadadoushichuzaiyufuzaibiandongdezhuangtai。yeyaxitongdefuhebianhuahenda，chuantongzhusujicaiyongdingliangbeng，bunengtiaojieshuchuzhuansuhegonglv，yinciduoyudenengliangzhinengzaidangban、油路泄露、油的溫升中消耗掉，當係統需求超過設定的流量及壓力,會由溢流閥或比例閥來調整壓力流量,這個過程稱之為高壓節流,造成的能量損失高達40%-75%。這(zhe)樣(yang)既(ji)加(jia)劇(ju)了(le)各(ge)種(zhong)閥(fa)門(men)的(de)磨(mo)損(sun)，又(you)造(zao)成(cheng)油(you)溫(wen)過(guo)高(gao)，電(dian)機(ji)噪(zao)音(yin)過(guo)大(da)


，以(yi)及(ji)機(ji)械(xie)壽(shou)命(ming)縮(suo)短(duan)等(deng)現(xian)象(xiang)。並(bing)且(qie)通(tong)常(chang)在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)
，用(yong)戶(hu)油(you)泵(beng)電(dian)機(ji)設(she)計(ji)的(de)容(rong)量(liang)比(bi)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)高(gao)出(chu)很(hen)多(duo)
，存(cun)在(zai)"大馬拉小車"的現象

，造成電能的大量浪費。

　　因此禦能電液伺服係統在注塑機上的應用
，主要針對的就是塑機油壓係統，對於減少能源浪費提高生產效率具有重要意義。

　2.設備係統介紹

　2.1禦能注塑機液壓係統產品構成

　　禦能動力的液壓伺服驅動係統主要由專用伺服驅動器、三相交流永磁同步電機、伺服液壓油泵壓力傳感器等幾部分組成。利用先進的DSP和永磁交流伺服電機實現電動液壓控製係統的壓力、流量自動調節等自動控製功能。

　　

　　專用伺服驅動器：從成熟、穩定


、可靠的混合動力汽車電機伺服控製器衍生而來，是專為注塑機液壓伺服係統開發的專用驅動器。內含位置環
、速度環和電流環，借助高性能的數字信號處理器（DSP）和低成本單片機（ARM）實現了高性能矢量控製、無位置傳感器力矩控製
、精確位置和速度控製
、非線性弱磁高速控製
、位置校正空間矢量低速控製。通過嚴格的電磁兼容、高低溫
、潮濕、震動試驗，適應各種惡劣環境
，已通過CE認證。

　　三相交流永磁同步電機：zhuanzicigangyougaowenqiangcinvtie錋cailiaogoucheng，caiyongbiaotieshigudingfangshi，tiaosufanweigengkuan，gaosuyunxinggengjiakekao。youyucaiyongxichangxingjiegou
，dianjizhuanzidezhuandongguanliangxiao
，dongtaixiangyinggengkuai，tongshidianjideyunxingzaoshenggengdi。

　　伺服液壓泵：選用住友伺服液壓內齧合齒輪泵。

　　速度（流量）反饋器件：采用結構牢固，耐高溫、抗震動、kangganraodenenglihenqiangdejixiexingxuanzhuanbianyaqizuoweiweizhifankuibujian，yunengkaifaleyuxuanzhuanbianyaqixiangpeihedezhuanyongxinhaochulixinpian，sudufankuijingdudadaomeizhuan4096個脈衝，足以滿足注塑機的控製精度需要。

　　壓力反饋器件：采用進口的瑞士Trafag壓力傳感器

　2.2禦能注塑機電液伺服係統組成示意圖

　　如圖所示，禦能注塑機電液伺服係統主要由伺服驅動控製器、電機轉子位置/速度傳感器、永磁同步電機、與伺服電機同軸連接的油泵，以及檢測係統油壓的壓力傳感器等關鍵部件組成。

　　

　3.負載運動特點

　　

　　上(shang)圖(tu)中(zhong)
，前(qian)半(ban)張(zhang)圖(tu)為(wei)定(ding)量(liang)泵(beng)，變(bian)量(liang)泵(beng)，伺(si)服(fu)三(san)種(zhong)係(xi)統(tong)在(zai)整(zheng)個(ge)塑(su)機(ji)工(gong)況(kuang)中(zhong)的(de)功(gong)率(lv)消(xiao)耗(hao)情(qing)況(kuang)

，後(hou)半(ban)張(zhang)圖(tu)深(shen)藍(lan)色(se)顯(xian)示(shi)區(qu)域(yu)為(wei)定(ding)量(liang)泵(beng)係(xi)統(tong)與(yu)伺(si)服(fu)電(dian)液(ye)係(xi)統(tong)在(zai)同(tong)等(deng)工(gong)況(kuang)下(xia)的(de)能(neng)耗(hao)差(cha)。其(qi)中(zhong)兩(liang)塊(kuai)較(jiao)大(da)麵(mian)積(ji)的(de)區(qu)域(yu)為(wei)是(shi)整(zheng)個(ge)工(gong)況(kuang)中(zhong)的(de)保(bao)壓(ya)和(he)冷(leng)卻(que)部(bu)分(fen)
，可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)實(shi)際(ji)節(jie)電(dian)效(xiao)果(guo)取(qu)決(jue)於(yu)保(bao)壓(ya)和(he)冷(leng)卻(que)時(shi)間(jian)占(zhan)整(zheng)個(ge)周(zhou)期(qi)的(de)比(bi)例(li)。

　　節電率不僅和機器有關，更重要的取決於成型工藝。輕率的承偌50%以上節電率是不負責任的做法。已有案例的節電率從20%-70%不等，在非快速成型工藝下一般節能率在40%以上。

　4.控製要求

　　將模擬量信號直接加在伺服驅動器的係統壓力給定信號和係統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。伺服係統通過接入的壓力和流量信號進行PI調節
，改變伺服電機的輸出轉矩和轉速，從而改變油泵電機的輸出流量Q和壓力P
，並(bing)通(tong)過(guo)電(dian)機(ji)上(shang)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)編(bian)碼(ma)器(qi)和(he)油(you)路(lu)中(zhong)的(de)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)，反(fan)饋(kui)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)形(xing)成(cheng)高(gao)精(jing)度(du)的(de)雙(shuang)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)，以(yi)滿(man)足(zu)注(zhu)塑(su)機(ji)在(zai)各(ge)個(ge)工(gong)序(xu)中(zhong)所(suo)需(xu)的(de)油(you)壓(ya)大(da)小(xiao)和(he)流(liu)量(liang)速(su)度(du)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)能(neng)避(bi)免(mian)能(neng)量(liang)浪(lang)費(fei)。

　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動器電源輸入端子L1
、L2
、L3上，將輸入動力電纜的接地導體與驅動器的任一顆接地螺絲(PE)連接，並將螺絲旋至適當鬆緊度以保證連接通暢。

　　2) 將電機三相輸入端子的W V U分別與驅動器伺服電機連接端子W V U連接
，並將螺絲旋至適當鬆緊度以保證連接通暢。將電機地線端子與驅動器的任一顆接地螺絲(PE)連接。將電機測溫電阻端子與驅動器端子T1、T2連接
，並將螺絲旋至適當鬆緊度以保證連接通暢。將電機旋轉變壓器連接端子與驅動器連接器CN2連接，並旋緊固定螺絲。

　　3) 將製動電阻兩個接線端子與驅動器端子U+，PB連接，並將螺絲旋至適當鬆緊度以保證連接通暢。

　　

　　5.2參看控製器蓋板後的連線圖
，完成控製部分的連線

　　

　　5.3 完成電機及油泵在注塑機上的安裝

，確認油路的連接和電機接線正確。

　6.保護功能

　　報警保護代碼速查表

　7.調試要點

　　HMI連接：MH500係列伺服電液係統支持HMI上電時的熱插拔。調試時將HMI的DSUB9端子插入驅動器前蓋板內的CN4端子內即可實現HMI與驅動器的連接。如下圖所示.

　　

　　調試流程圖：

　　

　　依步序經行設置後就能使係統運行。

　8.注意事項

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

　9.產品特點介紹（所使用到的禦能產品）

　　禦能注塑機液壓伺服係統的優勢

　　9.1 產品性能優勢

　　1) 禦能伺服驅動器為塑機專用伺服驅動器，過載係數達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倍的過載係數，禦能產品有著專業伺服得天獨厚的優勢；

　　2) 節省能耗：與傳統定量泵相比伺服係統節能50%-70%，個案高達80%；與變量泵相比伺服電機節能最低承諾25%；

　　3) 增加單位時間的產品合格數量5%以上
；

　　4) 流量響應時間50MS，壓力響應時間100MS;

　　5) 製品重量重複誤差<0.3%;

　　6) 螺杆射膠終止位置誤差<0.1mm;

　　7) 節省了傳統技術高壓節流浪費的能量；

　　8) 節省了液壓冷卻係統的消耗

　　9.2 按汽車產品的管控流程控製產品質量

　　1) 全麵的高低溫工況的試驗

　　2) 嚴格的震動環境試驗

　　3) ISO90001/TS16949的供應鏈管理流程，和生產過程控製

　　4) 對電機和伺服驅動器進行嚴格的出廠老化測試
，消除電子元器件的早期失效

　　5) 禦能伺服產品通過滿足歐洲電磁兼容標準CE認證

　　6) 驅動器兩年的質量保證期，讓客戶無憂收回投資成本（節能/高效）

　　9.3永磁磁阻同步電機的應用

　　1) 在整個速度區有很高的效率：流量控製和保壓控製時更節能

　　2) 電磁轉矩和磁阻轉矩相結合產生更大的扭矩：速度相應更快，更節能,

　　3) 方便實現弱磁控製增加轉速範圍：可以和多種泵配合

，可以滿足大流量的需求

　　4) 係統運行更平穩：整個係統噪音更低 9.4先進的電機控製算法和注塑應用控製策略

　　1) 現代電機正弦矢量控製算法，實現對電機的完美力矩控製：

　　2) 電機運行更平穩；響應速度更快；噪音更低；

　　3) 整個係統的效率更高（係統效率大於90%）；

　　4) 自適應/非線性控製
，滿足不同注塑機型的流量和壓力需求，減少流量和壓力的超調，同時消除射膠"跳動"；

　　5) 解耦PQ控製，增加注塑機的響應速度
，平滑流量和壓力控製的相互轉換（需要上位機配合）；

　　6) 根據注塑成型工藝的需求，實現勻速/變速射膠控製，並平滑從流量控製過渡到保壓控製。

　　9.5帶壓力補償的流量控製

　　1) 流量、壓力雙閉環控製，保證了注塑過程對壓力和流量的要求；

　　2) 可以補償高壓力時泵泄露產生的流量誤差
，流量控製更精確；

　　3) 配不同的泵實現不同的壓力補償，實現精確的流量控製。

　　9.6 成熟的舊機改造方案（單泵/多泵）

　　1) 從2008年即開始進入舊機改造行業，對海天等品牌的注塑機改造有非常成熟的方案
；

　　2) 電dian機ji與yu油you泵beng的de連lian接jie采cai用yong高gao精jing度du聯lian軸zhou器qi連lian接jie型xing式shi
，一yi來lai便bian於yu維wei護hu，二er來lai伺si服fu電dian機ji和he油you泵beng在zai運yun行xing中zhong頻pin繁fan啟qi停ting
，二er者zhe的de嵌qian入ru式shi連lian接jie會hui增zeng加jia連lian接jie軸zhou卡ka死si的de風feng險xian，采cai用yong聯lian軸zhou器qi可ke以yi規gui避bi該gai風feng險xian；

　　3) 禦能與海天伺服電機和油泵的供應商（安信）是戰略合作夥伴關係，海天電機有部分為禦能做貼牌代工，這有利於在市場上做海天傳統注塑機的批量性伺服改造
；

　　4) 全程監控電機和驅動器的溫度變化，實時調整控製參數。

　　5) 針對大型合流機，配合油路實現最小反轉量的泄壓控製
，以延長油泵和電機的壽命。

　　6) 對多家知名廠商（終端用戶）進行了300T~3300T中大型注塑機的改造施工，獲得一致好評。

　10.結束語

　　根據塑料製品的市場分析
，目前中國塑料機械行業產值每年約200億元，而國內市場需求近220yiyuan，zhusujidexuqiuyezhubuyounanfangxiangbeifang，dongbuxiangxibukuosan，yedaidongsuliaogongyedengguanlianchanyedefeisufazhan。dantongshixingyeneidejingzhengyerijianjilie，suizheguojiajienengjianpaizhengcedeshenru，gechangjiachulezhongshichanpinzhilianghepinpaiwai，douzaikaolvzenyangjienengyixiangyingguojiahaozhaohejianshaoshengchanchengben。congzhusujigongyiguochengkezhi，diannengxiaohaochengbenzaizhusuchengxingchanpinchengbenzhongzhanlehendadebili，yinernengfouyouxiaojianshaodiannengsunhao
，shoudaolegezhusujichangjiaheyonghudeguanzhu。shixianxiaoguoxianzhudejienenggaizaoyijingchengweizhusuxingyetishengdeshouyaoketi。eryunengdianyesifuxitongzaisujixingyedeyingyongconggenbenshangmanzulezhexiexuqiu，lingxiandejishujizaisujishichangriyichengshudeyingyongyidedaolezhuduozhizaoshangheyonghudekending，weilaidianyesifudeshiyongshibichengweisujishichangdezhuliu。