普传PI9200E永磁无感同步变频器在注塑机改造中的应用

普传PI9200E永磁无感同步变频器在注塑机改造中的应用



一、概述

注塑机、挤出机是塑胶行业的主要生产设备,同时也是主要的耗电设备,被人们称为“电老虎”,其用电量占企业生产用电的80%左右。注塑机耗电大,一方面造成全社会电能的巨大浪费,另一方面造成企业生产成本居高不下,产品缺乏竞争优势,严重影响企业的经济效益。

注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个阶段,各个阶段需要不同的工作压力和流量。对于油泵马达而言,注塑过程是处于变化的负载状态。在定量泵的液压系统中,油泵马达始终以恒定的转速提供恒定的流量,多余的液压油通过溢流阀回流,此过程称为高压节流。据统计高压节流造成的能量损失高达25-60%。同时,由于液压长期的全速循环流动,与液压件、机械件的剧烈磨擦,造成油温过高、噪音过大、机械寿命缩短的现象。

在注塑机工序一个完整的过程中,各种型号的注塑机,它的工序过程是相同的,大致是五个工序过程(见图1)。



从图1可知注塑机不同的工序过程中压力和时间是这样分布的:

1)送模具过程:压力低,时间较短。

2)合模具过程:左右两个模具相接直至完全闭合,压力略高,时间不长。

3)保压过程:送料至模腔,直到成型,固化。压力较高,时间较长,约占一件产品制造时间的4060%。

4)脱模具过程:加工成型,开启模具,脱模,取出加工件。压力略高,时间不长。

5)退模具过程:加工件取出,模具后退原位,进行辅助工作后,待再次加工。压力低,时间较短。

对同一台注塑机,加工不同的塑料件,其压力(P)与时间(t)长短是各不相同的。由于加工件模具的复杂性,使用不同的塑料,一个加工件的总用料量,有否嵌件等有关。

二、PI9000改造方案过程简述

    在注塑机永磁同步改造中,控制方案采用流量和压力双信号比较取大的方式,采取该控制方案能保证用户更换产品模具时,再调节变频器参数。而且控制信号与注塑机信号在电气上完全隔离,不会对注塑机控制器产生干扰,影响产品质量。

1、变频器选型

本次改造的注塑机所用油泵电机为14KW的永磁无感同步伺服电机,因此变频器选用PI9230E 015G3永磁同步无感矢量控制专用变频器。为了满足注塑工艺快速启停的控制要求,必须选配合适的制动电阻。根据变频器的制动电阻选型控制要求,配置40Ω/1500W制动电阻。

机械设备

控制器

数量

注塑机

PI9230E 015G3

1台

制动电阻

40Ω/1500W

1个

表1 注塑机变频改造设备清单



2、变频器控制端子接线

根据注塑机工序控制要求,变频器控制端子使用到模拟量控制端子AI1,AI2,GND。数字量控制端子DI1,DI2,COM。继电器输出1端子TA1和TC1。

AI1-GND

模拟量输入端子1

默认压力给定

AI2-GND

模拟量输入端子2

默认流量给定

DI1-COM

数字输入端子1

运行使能

DI2-COM

数字输入端子2

故障复位

TA1-TC1

继电器输出端子

故障输出



三、调试过程及参数设置

确认变频器的主回路与控制回路接线正确后,按照以下过程进行变频器在注塑机上的应用调试:

1、开始电机自学习,具体步骤:

1、PP-01=01恢复出厂参数

2、P0-01=0 选择无感矢量控制

3、根据电机铭牌正确设置电机参数

P1-00=2 电机类型为永磁同步电机

P1-01=14电机额定功率

P1-02=341 电机额定电压

P1-03=28.2 电机额定电流

P1-04=113.33 电机额定频率

2、参数设置完成后对电机进行自学习,P1-37=11

调谐选择:11 带载自学习(静止自学习)

          12 空载自学习(选择自学习)

带载自学习只能获得同步电机电阻,同步电机D轴电感,同步电机Q轴电感(P1-16到P1-19)无法获取电机反电动势(P1-20),具体大小可以公式计算得出或者查找说明书。

公式:E=P/√3 *I

E为反电动势, P为额定功率 I为电机额定电流

空载自学习可以获取P1-16到P1-20还可以获取P2-13到P2-16,有条件的现场应进行空载(即全面)自学习。

最终的电机参数设置如下:

序号

功能标号

功能名称

设置值

备注

1

P0-02

端子控制

1

 

2

P0-03

AI1 模拟量给定

2

 

3

P0-04

AI2模拟量给定

3

 

4

P0-07

主辅运算取最大值

21

 

5

P4-13

AI1零漂电压

0.03

 

6

P4-18

AI2零漂电压

0.17

 

7

P4.00

运行使能

1

DI1端子功能

8

P4.03

故障复位

9

DI2端子功能

9

P0-17

加速时间

5s

实际工艺要求进行调整

10

P0-18

减速时间

0.1s

实际工艺要求进行调整

11

P2-00

速度环比例增益1

6

解决电机运行过程中出现的异响和抖动,修改P2电机组参数Kp比例增益(减小此值),和积分时间Ti(增大此值)

12

P2-01

速度环积分时间1

4

13

P2-03

速度环比例增益2

8

14

P2-04

速度环积分时间2

4

15

P2-05

切换频率

50

16

P2-14

励磁比例增益

4000

 

17

P2-15

励磁积分增益

1356

 

18

P2-10

速度控制方式下的转矩上限数字设定,电动

100

防止力矩过大,射出胶体把注塑机模堵塞。

19

P2-12

速度控制方式下的上限转矩数字设定,发电

100

四、注塑机改造后的效果

1、节电效果明显

节电高达20~65%,设备运行6-10个月,可回收投资。  

2、压力稳定、精密      

调节能力强,压力闭环控制模式使系统压力非常稳定,实现高精度的精密控制。可按照电脑设定的任意压力、流量曲线运行。

3、低噪音、弱振动 

由于伺服系统是在矢量控制启动,伺服电机运行非常平稳,运行期间只有很小的振动感,噪音极低,保证设备运行的可靠性。。 

4、使用方便      

提供压力和流量的双闭环控制,双路模拟量输出的电脑进行联机,安装调试极为方便。普通技术人员通过数字面板即可迅速调好参数,也可用数字接口批量写入适配参数。

5、延长使用寿命

减轻电机轴承、油泵叶片等运动部件的磨损程度,延长其使用寿命。

6、多重保护

对电机具有过压、欠压、过载、过流、缺相等保护功能。




 
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