自動(dòng)化助力塑料機(jī)械節(jié)能增效
文：2013年8月
相對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體而言，我國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值并不大，但是與關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相結(jié)合，塑料機(jī)械工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用不可小視。同時(shí)，據(jù)專家推測(cè)，全國(guó)塑料制品加工行業(yè)每年所消耗的電能相當(dāng)于一個(gè)三峽和葛洲壩電站發(fā)電量的總和，因此塑料機(jī)械裝備本身的節(jié)能方法、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制定、節(jié)能產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的提高等，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
本期控制盤(pán)點(diǎn)的精品著重點(diǎn)同樣在節(jié)能與效率。同時(shí)盤(pán)點(diǎn)的塑料機(jī)械及注塑機(jī)傳動(dòng)要求可以幫您更了解塑料機(jī)械工作原理及自動(dòng)化產(chǎn)品選擇。
變頻器
塑料機(jī)械在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后可以節(jié)約電能（可節(jié)電約20~60%）、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，實(shí)現(xiàn)綠色用電、還可提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。
注塑機(jī)
在注塑成型產(chǎn)品成本中，電能消耗成本占了很大的比例，因而能否有效減少電能損耗，受到了各注塑機(jī)廠家和用戶的關(guān)注。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的推廣，變頻調(diào)速在傳動(dòng)控制和節(jié)能領(lǐng)域已日漸得到了廣泛應(yīng)用，尤其在泵類負(fù)載場(chǎng)合采用變頻控制節(jié)能效果顯著。
歐瑞傳動(dòng)：ZS2000注塑機(jī)專用系列變頻器
產(chǎn)品特色：11-75KW；在通用變頻器基礎(chǔ)上，針對(duì)注塑機(jī)、擠出機(jī)、圓盤(pán)注射機(jī)等耗電量大的機(jī)型，結(jié)合注塑系統(tǒng)上產(chǎn)工藝的要求而研發(fā)的全新專用節(jié)能變頻器。該款變頻器能提高油泵電機(jī)功率因數(shù)，使電機(jī)節(jié)電率達(dá)到30%-65%。并有效降低噪音、油溫和磨損，延長(zhǎng)使用壽命。目前，已成功改造了國(guó)內(nèi)外各種型號(hào)的注塑設(shè)備。
四方電氣：V360高性能閉環(huán)矢量變頻器
產(chǎn)品特色：V360基于全新矢量控制技術(shù)平臺(tái)，內(nèi)置閉環(huán)矢量、開(kāi)環(huán)矢量、V/F、力矩控制四類核心控制算法，可輕松實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜控制應(yīng)用，可最多擴(kuò)展3個(gè)擴(kuò)展卡；-最快75us的電流閉環(huán)響應(yīng)周期，零速200%的啟動(dòng)力矩；變頻器自帶的近百種警示功能，可提前預(yù)警避免停機(jī)。
擠出機(jī)
一臺(tái)擠出設(shè)備通常由主機(jī)（擠出機(jī)）、輔機(jī)及其控制系統(tǒng)組成。其中控制系統(tǒng)主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其主要作用為：控制主、輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)，滿足工藝要求所需的轉(zhuǎn)速和功率，并保證主、輔機(jī)能協(xié)調(diào)地運(yùn)行，控制主、輔機(jī)的溫度、壓力、流量和制品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的自動(dòng)阿控制。
在試用變頻技術(shù)前，通常是把材料放入圓筒形容器以后，用螺桿擠出材料。在使用變頻技術(shù)以后，可對(duì)壓力進(jìn)行控制，從而可以選擇最合適的線性速度。
英威騰：Goodrive300
產(chǎn)品特色：Goodrive300變是新系列高性能矢量變頻器，可廣泛應(yīng)用于異步電機(jī)和同步電機(jī)的調(diào)速控制。產(chǎn)品依托32位DSP，采用國(guó)際領(lǐng)先的矢量控制算法，實(shí)現(xiàn)高性能、高精度的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，在提高產(chǎn)品的可靠性和環(huán)境的適應(yīng)性同時(shí)，強(qiáng)化了客戶易用性和行業(yè)專業(yè)化的設(shè)計(jì)，功能更優(yōu)化、應(yīng)用更靈活、性能更穩(wěn)定。
臺(tái)安：F510
產(chǎn)品特色：F510系列為風(fēng)水力專用變頻器，傳承東元第五代馬達(dá)控制核心技術(shù)，搭配精確的馬達(dá)參數(shù)調(diào)校機(jī)能，能有效提升整體系統(tǒng)效率；且其內(nèi)建之恒壓泵浦、排風(fēng)扇、壓縮機(jī)與HVAC等專用模式以及Modbus/ BACnet/ Metasys N2等通訊機(jī)能，可降低安裝成本，并配合省能源控制，達(dá)到節(jié)能最高原則，滿足大部分風(fēng)水力應(yīng)用需求。
吹塑機(jī)
吹塑機(jī)變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)包括兩部分：一是擠壓主電機(jī)的變頻調(diào)速器，二是牽引電機(jī)的變頻調(diào)速器，其控制都十分簡(jiǎn)單，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過(guò)面板的鍵盤(pán)或外接給定電位器來(lái)調(diào)節(jié)。變頻器的功能預(yù)置需要注意以下幾方面：由于塑料機(jī)械對(duì)機(jī)械特性的硬度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求不高，可采用V/F控制方式；可利用鍵盤(pán)或外接電位器進(jìn)行給定頻率；一般的塑料機(jī)械不必預(yù)置直流制動(dòng)功能，但對(duì)于封切機(jī)，為了降低減速時(shí)間，預(yù)置直流制動(dòng)是適宜的；點(diǎn)動(dòng)頻率 一般可預(yù)置為8Hz。
新時(shí)達(dá)：AS500
產(chǎn)品特色：AS500系列變頻器采用國(guó)際最領(lǐng)先的無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)、閉環(huán)矢量控制和轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，不僅具有與國(guó)際高端變頻器同樣優(yōu)異的控制性能，同時(shí)還結(jié)合中國(guó)的應(yīng)用特點(diǎn)，進(jìn)一步強(qiáng)化了產(chǎn)品的可靠性和環(huán)境的適應(yīng)性以及客戶化和行業(yè)化的設(shè)計(jì)，能夠更好地滿足各種傳動(dòng)應(yīng)用的需求；先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可控電機(jī)：感應(yīng)異步電機(jī)，永磁同步曳引機(jī)，永磁同步電機(jī)，PMSM伺服電機(jī)等。
微能：WIN-9GS系列
產(chǎn)品特色：最大工作頻率400HZ，最大過(guò)載達(dá)2倍額定電流，180%過(guò)載可工作6秒鐘，150%過(guò)載可工作60秒鐘 , 130%過(guò)載可工作5分鐘，110%過(guò)載可工作20分鐘，110%以下負(fù)載可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
HMI
HMI產(chǎn)品在塑料機(jī)械上的運(yùn)用目的主要是操作控制和狀態(tài)監(jiān)控。目前中國(guó)的塑料機(jī)械廠商在人機(jī)界面的使用主要分為高端和普通兩種。普通塑料機(jī)械通常采用專用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，集成液晶顯示，多數(shù)屬于MCU+文本終端。絕大多數(shù)的注塑機(jī)采用這種控制/顯示方式。高端的塑料機(jī)械產(chǎn)品通常采用PLC來(lái)控制設(shè)備，以觸摸屏作為人機(jī)界面。
雖然在可靠性和功能上PLC加觸摸屏的方案要好于專用電腦的方案，但是巨大的價(jià)格差距使得國(guó)內(nèi)的用戶選擇了專用電腦方案，只有少數(shù)對(duì)性能要求更加看重的用戶選用了PLC+觸摸屏的方案。
西門(mén)子：SMART LINE
產(chǎn)品特色：高分辨率64K真彩寬屏顯示；LED背光，節(jié)能降耗；強(qiáng)大且豐富的通訊能力；高性能處理器、高速外部總線及64M DDR內(nèi)存；先進(jìn)的生產(chǎn)失效故障模式分析；先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計(jì)理念；可靠的電源設(shè)計(jì)。
三菱電機(jī)：GOT1000系列
產(chǎn)品特色：GOT1000系列具有五種類型的終端，可以滿足任何系統(tǒng)或預(yù)算的要求。GT16型號(hào)具有多媒體以及包括嵌入式通信等大量特點(diǎn)和功能；GT15型號(hào)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)或單機(jī)獨(dú)立環(huán)境；GT14型號(hào)便于使用的大小和功能，未來(lái)的新標(biāo)準(zhǔn)；GT12型號(hào)配有集成功能和通信接口；GT11型號(hào)配有眾多高級(jí)功能。
臺(tái)達(dá)：DOP系列
產(chǎn)品特色：DOP系列提供多樣化尺寸與色彩的觸控屏幕，并為工業(yè)自動(dòng)化機(jī)械提供快速方便的控制功能；尺寸規(guī)格從4.3″、5.6″、7″、8″到10.1″、10.4″；65536色TFT，分辨率最高可達(dá)1024x600像素；超大程序容量，最高可達(dá)82M。
PLC
PLC在塑料機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用主要在擠出機(jī)上，部分高端注塑機(jī)也會(huì)使用。普通注塑機(jī)主要使用專用控制器。隨著工藝水平的普遍提高，終端用戶對(duì)塑料機(jī)械的控制水平要求逐年提高，PLC的應(yīng)用也越來(lái)越多。塑料機(jī)械行業(yè)使用的PLC基本上都是64點(diǎn)以下的微型產(chǎn)品。主要品牌有西門(mén)子、三菱電機(jī)、歐姆龍等。
西門(mén)子：SIMATICS7-1500
產(chǎn)品特色：新型的SIMATICS7-1500控制器除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，最大程度提高生產(chǎn)效率。無(wú)論是小型設(shè)備還是對(duì)速度和準(zhǔn)確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置，都一一適用。SIMATICS7-1500無(wú)縫集成到TIA博途中，極大提高了工程組態(tài)的效率。
三菱電機(jī)：FX-2系列
產(chǎn)品特色：該系列PLC將電源模塊、CPU模塊和I/O模塊集成為一個(gè)緊湊的單元；具有I/O模塊、模擬模塊、定位模塊以及開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模塊的選配件，可滿足用戶的各種應(yīng)用需求。
歐姆龍：CP1E系列
產(chǎn)品特色：.新型CP1E CPU單元可供選擇，有效實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化；用“智能輸入”直觀控制；友好的梯形圖程序輸入；當(dāng)自動(dòng)插入指定時(shí)，會(huì)自動(dòng)插入列；菜單顯示直觀。
注塑機(jī)控制
注塑機(jī)是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過(guò)程。注塑機(jī)操作項(xiàng)目包括控制鍵盤(pán)操作、電器控制柜操作和液壓系統(tǒng)操作三個(gè)方面。分別進(jìn)行注射過(guò)程動(dòng)作、加料動(dòng)作、注射壓力、注射速度、頂出型式的選擇，料筒各段溫度及電流、電壓的監(jiān)控，注射壓力和背壓壓力的調(diào)節(jié)等。注塑機(jī)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品的工作循環(huán)包括（1）快速合模；（2）慢速合模；（3）模板鎖合；（4）射臺(tái)前移到位；（5）注塑；（6）冷卻和保壓；（7）預(yù)塑；（8）射臺(tái)后退；（9）開(kāi)模；（10）頂出制品。工藝流程如圖1所示。
注塑機(jī)在操作過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制和全自動(dòng)控制。手動(dòng)控制是在一個(gè)生產(chǎn)周期中，每一個(gè)動(dòng)作都是由操作者撥動(dòng)操作開(kāi)關(guān)，控制相應(yīng)的電磁鐵得電而實(shí)現(xiàn)
液壓系統(tǒng)的控制。手動(dòng)操作一般在試機(jī)調(diào)模時(shí)才選用。注塑機(jī)運(yùn)行通常工作在半自動(dòng)或全自動(dòng)狀態(tài)。半自動(dòng)操作時(shí)，機(jī)器可以自動(dòng)完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作，但每一個(gè)生產(chǎn)周期完畢后，操作者必須拉開(kāi)安全門(mén)，取下工件，再關(guān)上安全門(mén)，機(jī)器方可以繼續(xù)下一個(gè)周期的生產(chǎn)。如果頂出裝置能將工件可靠地從模具中頂出，注塑機(jī)可以工作于全自動(dòng)狀態(tài)。全自動(dòng)操作時(shí)注塑機(jī)在完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作后，可自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期，因而生產(chǎn)效率更高。
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