注塑机伺服泵的应用

1、同步机驱动器同步机驱动器在注塑机上的应用在注塑机上的应用系统实物对照系统实物对照- -伺服泵伺服泵永磁同步电机特点永磁同步电机特点1、低频大转矩极对数多；2、节能转子无励磁，每安培出力大（Kt）；3、转矩控制精度高无转差频率；4、弱磁困难电压限制，气隙大，一般不超频运行。同步机适应的编码器及汇川同步机适应的编码器及汇川PG卡（选件）卡（选件）异步电机可选用的异步电机可选用的PGPG卡类型：卡类型：MD32PG、MD32PGD、UVW型（MD32PG3）型号型号 供电电供电电压压 编码器类型编码器类型 最远传输距离最远传输距离分频输出分频输出 响应速度响应速度 MD32PG MD32PG 15V

2、 15V 开路集电极输出开路集电极输出 8080米米 无无 080kHz 080kHz MD32PGD MD32PGD 15V 15V 开路集电极输出开路集电极输出 8080米米 462 462 080kHz 080kHz UVWUVW型型（MD32PG3MD32PG3）5V 5V 差分输出（差分输出（ABZABZ或或ABZ+UVWABZ+UVW）150150米米 1 1080kHz(AB)080kHz(AB)010kHz(UVW) 010kHz(UVW) 正余弦型正余弦型 5V 5V 差分输出差分输出（ABZ+SinCosABZ+SinCos） 5050米米 1 1080kHz(AB) 08

3、0kHz(AB) 旋转变压器旋转变压器 激励信号激励信号sincossincos永磁同步电机可选用的永磁同步电机可选用的PGPG卡类型卡类型：UVW型、正余弦型、ABZ型、旋转变压器、无编码器（试机）永磁同步机的自学习永磁同步机的自学习1 1、永磁同步机自学习的内容？、永磁同步机自学习的内容？电机参数； 编码器零点位置角；2 2、永磁同步机自学习的方法？、永磁同步机自学习的方法？空载转动学习；带负载转动学习；静止学习；pfnNN60注塑机驱动系统传统液压控制注塑机驱动系统传统液压控制特点：定量泵通过异步机工频运行，高出系统的压力油通过溢流阀回油；油温高；噪音大；液压油泄漏大；用户电费成本很高；

4、但可以提供很高的压力，维护烦；变量泵相对定量泵可以省部分电，但仍避免不了定量泵的缺点注塑机驱动系统电液混合控制（伺服泵）注塑机驱动系统电液混合控制（伺服泵）伺服节能泵型注塑机，配置伺服配置伺服电机、旋转编码器、高精度压电机、旋转编码器、高精度压力传感器力传感器；时刻对系统的压力和流量进行检测反馈，及时通过改变伺服同步电机的转速和转矩对压力、流量作出响应的调整，最终维持系统的压力快、准、稳达到设定的压力和流量；动态响应高、成品重复精度高、噪音低、最大程度的节省电费；与传统的定量泵和变量泵系统相比，同吨位的注塑机选配的电机功率要小些，安装空间小、设备整体档次提升可以恒功率超速运行，如电机额定180

5、0rpm,可以超到2000RPM.注塑机驱动系统全电动控制注塑机驱动系统全电动控制注塑系统中不含有任何液压油路控制，所有动作都依靠电动执行机构完成；电动注塑机必然清洁；由于是无油机制，意味着不需要冷却，不需要冷却管路的购置、运行和维护费用；成本明显高于液压机，采用伺服、驱动器、高精度传感器等，成形产品高精度；运行噪音降低；节能明显，低能耗，全电动注塑机可节省50%-70%的能源，而且在冷却水利用方面也有类似的效果；在一些需要极长时间闭模和极高的锁模压力加工领域，依然是需要用液压注塑机，全电动替代不了注塑机油压控制方案注塑机油压控制方案汇川伊士通电液混合控制方案（一）汇川伊士通电液混合控制方案（

6、一）实际压力表显示实际压力表显示通讯给定压通讯给定压力和流量两力和流量两路信号路信号系统通过注塑机本身主机板中的PID算法控制油泵转速，最终目标使得油泵输出油压快、准、稳达到注塑机操作面板设定压力值010v对应对应MPa汇川伊士通电液混合控制方案（二）汇川伊士通电液混合控制方案（二）实际压力表显示实际压力表显示通讯给定压通讯给定压力和流量两力和流量两路信号路信号系统通过驱动器自身的PID算法控制油泵转速，最终目标使得油泵输出油压快、准、稳达到注塑机操作面板设定压力值010v对应对应MPa注塑机伺服系统框图注塑机伺服系统框图汇川伊士通电液混合控制油压方案汇川伊士通电液混合控制油压方案( (二）二

7、）注塑机对驱动的真实需求可以理解为：注塑机对驱动的真实需求可以理解为：需要压力控制的时候，压力变化迅速平稳、不超调，如注射阶段不需要压力控制的时候，压力变化迅速平稳、不超调，如注射阶段不出现飞边，保压阶段满足注射材料的压力要求；出现飞边，保压阶段满足注射材料的压力要求；需要速度控制的时候，速度上升迅速平稳，如注射阶段保证所有注需要速度控制的时候，速度上升迅速平稳，如注射阶段保证所有注射料快速均匀，避免出现缺料等情况。射料快速均匀，避免出现缺料等情况。对注塑机控制的难点：1、不同工艺阶段对驱动的要求分析注射阶段：速度上升快，油压限制稳定；保压阶段：油压限制快速稳定；工件顶出阶段：不振荡，动作平滑

8、；其它阶段：速度平滑；2、油压PI调节实现方式的选择驱动器实现油压PI调节；电脑板实现油压PI调节；汇川伊士通电液混合控制油压方案汇川伊士通电液混合控制油压方案( (二）二）客户关注指标：客户关注指标：1）油压控制的快速性和稳定性：我们达到）油压控制的快速性和稳定性：我们达到100ms稳定不超调，稳定不超调，和业内水平持平，但是需要合适的调节器增益。和业内水平持平，但是需要合适的调节器增益。2）节能指标：以不同油压下电机电流的大小作为衡量的标准，）节能指标：以不同油压下电机电流的大小作为衡量的标准，我们变频器基本保持输出电流和油压线性变化，蒙德的驱动器油压我们变频器基本保持输出电流和油压线性变

9、化，蒙德的驱动器油压高于高于100Bar后电流比我们的大，是伊士通放弃的主要原因。后电流比我们的大，是伊士通放弃的主要原因。3）静音指标：要求电机运行低噪声，和电机、油泵的关系比较）静音指标：要求电机运行低噪声，和电机、油泵的关系比较大，低速保压阶段，我们驱动器控制声音非常小，电流噪声可以通大，低速保压阶段，我们驱动器控制声音非常小，电流噪声可以通过增加载波频率减弱。过增加载波频率减弱。4）成本指标：应用该系统后消耗用油少，极有可能节省油箱的）成本指标：应用该系统后消耗用油少，极有可能节省油箱的水冷系统，或者改为简易的可控风扇散热系统，节省注塑机造价成水冷系统，或者改为简易的可控风扇散热系统，

10、节省注塑机造价成本和运行成本非常可观。本和运行成本非常可观。注塑机伺服应用需要关注的一些问题注塑机伺服应用需要关注的一些问题1 1、电机选择和电流计算、电机选择和电流计算力矩计算公式：N = 0.0156*V（泵的排量）*P（最高压力）/ KtKt值说明(每安培的转矩值，NM/A)：Kt = (9550 * 电机额定功率kW / 电机额定转速RPM）/ 电机额定电流A 2 2、泵的选择、泵的选择不同泵的问题：叶片泵，齿轮泵，螺杆泵泵的效率问题：油压的泄漏导致效率下降，和油压有关。叶片方式和齿轮方式的油泵存在出叶片方式和齿轮方式的油泵存在出油脉动大、低速泻漏大油脉动大、低速泻漏大等问题，在该方案

11、等问题，在该方案中不可用。中不可用。注塑机伺服控制调试方法注塑机伺服控制调试方法1 1、旋变的使用、旋变的使用旋变的接线；旋变的极对数；旋变的自学习；2 2、三种油压控制方式、三种油压控制方式驱动器实现油压PI调节，模拟量给定油压和流量；驱动器实现油压PI调节，CAN通讯给定油压和流量；电脑板实现油压PI调节，驱动器仅作执行结构；注塑机伺服控制调试方法注塑机伺服控制调试方法3 3、驱动器环路设定、驱动器环路设定电流环：和电感有关，默认1000，600；速度环：要求动态性能高，默认60，0.5；4 4、油压调节器、油压调节器油压上升斜率设定：200ms；最大油压设定；油压模拟输入设定；两组油压P

12、I调节器，默认：60，10和60，3；现场试机概况（一）现场试机概况（一）宁波菲仕电机参数I0=48.7A;IN=34.9A;PN=18.8KW; TN=100N; UN=312V;KT=2.9NM/A 额定频率120Hz;额定转速1800rpm;油泵电机:50L/MIN注塑机设计最高油压：140MPa;理论计算公式 L/机器所需流量V(泵排量) * n(转速) /1000 如果 L 需要放余量，可以乘以一个系数(如1.05) 此处计算出来的 N 可以乘以0.8 ，因为电机可以过载， N(泵所需转矩) 0.0156 * V(泵排量) * P(系统最高压力) 而且系统最高压力使用时间也是很短的

13、I = Nm / Kt Kt 转矩系数 (理论计算 Kt （9550*18.8/1800)/34.9=2.86)当当140公斤压力时，理论计算驱动器电流为公斤压力时，理论计算驱动器电流为 I=(0.0156*50*140)/2.9=38Al现场实际测得电流140公斤时变频器显示电流为公斤时变频器显示电流为45A; 压力表显示压力时，变频器运行到时显示电流A；将理论计算38A零空压力4A42A;与实际45A差不多现场试机概况（二）现场试机概况（二）驱动器端子接线及参数设定（选用自身油压控制，通讯设定压力和流量）CHCLX1X2COMGNDAI1+24VCAN通讯使能运行注射时对应PID2压力传感

14、器信号10v旋变编码器接口旋变编码器接口DB1:RESDB2:RES+DB3:SIN+DB4:SIN_DB5:COS+DB9:COS_功能码功能码功能码说明功能码说明单位单位备注备注Fr-08Fr-08零点位置角0.1度辨识结果参数F4-13F4-13AI最小输入电平0.01V油压输入参数F4-14F4-14AI最小输入对应油压的百分比0.1%F4-15F4-15AI最大输入电平0.01VF4-16F4-16AI最大输入对应油压的百分比0.1%FU-00FU-000：非油压控制模式；1：驱动器油压控制（模拟量设定油压）；2：驱动器油压控制（电脑板设定油压）；3：电脑板油压控制；油压控制模式FU

15、-01FU-01最大油压Bar油压控制相关FU-02FU-02设定油压BarFU-03FU-03油压PI调节器KPFU-04FU-04油压PI调节器KI1FU-05FU-05油压上升斜率120msFU-06FU-06旋变的极对数1旋变参数FU-07FU-071表示旋变接反FU-09FU-09XI输入端子状态（X2为注射端子对应F4-01=00）FU-10FU-10油压PI调节器KP2FU-11FU-11油压PI调节器KI2U1-00U1-00转子实时角度0.1度显示参数U1-01U1-01设定油压0.1%U1-02U1-02实际油压0.1%U1-03U1-03旋变实时角度0.1度U1-04U1-04油压调节的ITU1-05U1-05实际运行转速RPM现场试机概况（三）现场试机概况（三）示波器显示压力信号状态示波器显示压力信号状态图1仿真器捕捉设定