國(guó)內(nèi)電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)之研討
1983年日精樹脂公司向世界首次推出了全電動(dòng)注塑機(jī)，開辟了注塑工業(yè)一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)電動(dòng)注塑機(jī)開發(fā)還是近幾年的事，目前國(guó)內(nèi)塑膠機(jī)制造商電動(dòng)注塑機(jī)其控制系統(tǒng)主要還是借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，較多的采用伺服控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)類控制系統(tǒng)，雖然有樣機(jī)基本開發(fā)出來并通過參加行業(yè)展覽會(huì)向市場(chǎng)推出，全電動(dòng)注塑機(jī)以節(jié)能、環(huán)保、高效、高精為特征，盡管此類機(jī)器性能優(yōu)良，但由于伺服控制器、伺服電機(jī)成本較大、售價(jià)高要得國(guó)內(nèi)客戶購買定單變成商品也尚待時(shí)日，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率還較低；因性價(jià)比與日本、德國(guó)全電動(dòng)注塑機(jī)尚有差距在國(guó)外市場(chǎng)亦沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，要把全電動(dòng)注塑機(jī)變成一個(gè)利潤(rùn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，一方面要不斷完善、提高此伺服類全電動(dòng)注塑機(jī)機(jī)器性能，重要的是要在降低機(jī)器成本上下工夫。如何開發(fā)高性能、低成本電動(dòng)注塑機(jī)是注塑機(jī)制造商應(yīng)該思考與研究的課題，控制系統(tǒng)除了以工控機(jī)、伺服控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)類經(jīng)典模式外，由于新型電力電子器件、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及矢量變頻技術(shù)的成熟應(yīng)用，為降低成本，我們完全可以大膽構(gòu)想使用PLC技術(shù)、矢量變頻器控制交流永磁同步電機(jī)或交流感應(yīng)異步變頻電機(jī)，以開發(fā)出新的電動(dòng)塑機(jī)控制系統(tǒng)，同時(shí)滿足系統(tǒng)高性能要求。國(guó)內(nèi)有眼光、有實(shí)力制造商為此正投入研發(fā)資金進(jìn)行了不懈的技術(shù)攻關(guān)，以求取得技術(shù)突破。 新構(gòu)想控制系統(tǒng)特征、性能簡(jiǎn)述如下：
一．交流永磁同步全電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)：
三相永磁同步電機(jī)屬于高性能交流伺服電機(jī)，其轉(zhuǎn)子選用稀土永磁材料本身產(chǎn)生固定方向的磁場(chǎng)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)“拖著”轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步速。由于稀土永磁體轉(zhuǎn)子沒有勵(lì)磁損耗，不發(fā)熱，永磁電機(jī)沒有勵(lì)磁線圈與鐵心，磁體的體積較原來磁場(chǎng)極所占空間小，沒有損耗，因此為得到同樣輸出功率整機(jī)的體積、質(zhì)量可減少30%以上，故永磁電機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、效率高、特性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，永磁電機(jī)正常工作時(shí)，應(yīng)配有磁極位置傳感器（如光電編碼器），以便于啟動(dòng)時(shí)控制住起始位置。
同容量永磁同步電機(jī)體積小、重量輕、價(jià)格要高于感應(yīng)異步電機(jī)，由于不需要從電網(wǎng)吸收無功電流，轉(zhuǎn)子上即無銅耗又無鐵耗，在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)能保持接近于1的功率因素，在相同的情況下，使用變頻器控制同步電機(jī)比控制異步電機(jī)更節(jié)能（省電20%以上），機(jī)器效率比同容量的異步電機(jī)高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，輸出扭矩大，閉環(huán)控制精度高，制動(dòng)性能好，其性能與效率是使用變頻誘導(dǎo)式電機(jī)無法超越的。
交流永磁同步全電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)采用觸摸屏和PLC、變頻器技術(shù)、交流永磁同步電機(jī)做驅(qū)動(dòng)源。由于同步永磁電機(jī)比誘導(dǎo)電機(jī)雖價(jià)格高但有性能優(yōu)勢(shì)（更節(jié)能、高效、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、輸出扭矩大），實(shí)際應(yīng)用前景更看好。
二．誘導(dǎo)式感應(yīng)異步全電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)：
誘導(dǎo)式電機(jī)實(shí)際上是一種特制的三相異步感應(yīng)電機(jī)，與普通異步電機(jī)相比，誘導(dǎo)式電機(jī)專為變頻調(diào)速控制所設(shè)計(jì)，如帶強(qiáng)制冷風(fēng)扇，定子線圈選用較高絕緣材料，帶編碼器實(shí)現(xiàn)位置及速度控制，使用加強(qiáng)法蘭、熱敏電阻保護(hù)。其工作原理同普通異步電機(jī)一樣，是通過定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子中并不直接產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，既為異步電機(jī)。
異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，使用變頻器驅(qū)動(dòng)可以進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，因誘導(dǎo)電機(jī)是感應(yīng)式的不存在永磁轉(zhuǎn)子退磁問題，有更好的柔性（存在滑差）。缺點(diǎn)：異步電機(jī)效率低，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)熱且轉(zhuǎn)矩變小，諧波損耗大，速度變動(dòng)率大，動(dòng)態(tài)性能不佳，功率因數(shù)小。
誘導(dǎo)式全電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)主要采用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、PLC技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、交流感應(yīng)異步變頻電機(jī)。由于變頻器比伺服驅(qū)動(dòng)器有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，且性能的不斷提高（應(yīng)用矢量控制變頻器），使用變頻器替代伺服控制器，交流異步電機(jī)替代伺服電機(jī)成為可能，從而降低成本。
三．電動(dòng)-液壓復(fù)合式注塑機(jī)：
國(guó)內(nèi)電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)之研討
慧聰網(wǎng) 2006年5月25日17時(shí)31分 信息來源：力勁集團(tuán)深圳領(lǐng)威科技有限公司
電動(dòng)-液壓復(fù)合式注塑機(jī)，集合全電動(dòng)及全液壓兩類注塑機(jī)之優(yōu)勢(shì)，是注塑機(jī)發(fā)展方向。如儲(chǔ)料改用電馬達(dá)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、高效、高精之目標(biāo)，其它為液壓驅(qū)動(dòng)；全電動(dòng)注塑機(jī)也不是所有機(jī)構(gòu)都采用伺服電機(jī)，一些對(duì)制品質(zhì)量影響不大且對(duì)控制精度要求不高的驅(qū)動(dòng)部分用其他類型的電機(jī)代替，如頂針，調(diào)模和射臺(tái)移動(dòng)用普通電機(jī)或變頻電機(jī)，以降低成本。
全電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)性能之比較
序號(hào) 項(xiàng)目 伺服控制器驅(qū)動(dòng)伺服同步電機(jī) 變頻器驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī) 變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)異步電機(jī)
1 控制系統(tǒng)價(jià)格 較 高 中 較 低
2 電機(jī)功率密度 大 ＞133W/kg 100W/kg
3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流波形 正弦波 正弦波或方波 正弦波
4 電機(jī)是否存在退磁 存 在 存在 不存在
5 電機(jī)制動(dòng) 制動(dòng)性能好、高精度位置控制 停止時(shí)可采用發(fā)電
制動(dòng) 需用直流勵(lì)磁后才能進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)
6 是否需磁極位置
傳感器 需 要 需 要 不需要
7 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
同容量電機(jī)體積小、質(zhì)量輕、高響應(yīng)、高精度、效率高、低速大轉(zhuǎn)矩輸出，節(jié)能 同容量電機(jī)體積小、質(zhì)量輕、調(diào)速范圍寬、響應(yīng)快、精度高、效率高、制動(dòng)性能好、低速大轉(zhuǎn)矩，比異步電機(jī)節(jié)能20%以上 電機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐環(huán)境性強(qiáng)、價(jià)格便宜、可高速恒功率輸出運(yùn)行、大轉(zhuǎn)矩輸出
8 系統(tǒng)缺點(diǎn) 價(jià)格最高、電機(jī)有退磁問題 價(jià)格較高、電機(jī)有退磁問題 低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)熱且轉(zhuǎn)矩變小,動(dòng)態(tài)性能不佳,容量小時(shí)效率低控位精度、響應(yīng)較低
9 應(yīng)用趨勢(shì) 小噸位伺服全電動(dòng)注塑機(jī) 中、小噸位永磁全電動(dòng)注塑機(jī) 大噸位的全電動(dòng)注塑機(jī)
綜上所述，全電動(dòng)注塑機(jī)應(yīng)用伺服控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)系統(tǒng)目前性能最優(yōu)，但由于開發(fā)成本大，性價(jià)比降低；應(yīng)用誘導(dǎo)式異步電機(jī)全電動(dòng)注塑機(jī)系統(tǒng)成本較低，只是控制技術(shù)因其自身的功率因數(shù)、效率以及發(fā)熱問題也始終無法克服；而永磁同步電機(jī)技術(shù)越來越成熟，制造成本上也與異步電機(jī)越來越接近，加上節(jié)能的需要，筆者認(rèn)為從成本、性價(jià)比綜合考慮全電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)趨勢(shì)應(yīng)為應(yīng)用矢量變頻器控制交流永磁同步電機(jī)系統(tǒng)。（力勁集團(tuán)深圳領(lǐng)威科技有限公司）
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