時(shí)間:2013-09-18 17:11:19來(lái)源:張文濤
【摘要】本文主要概述臺(tái)達(dá)伺服在注塑機(jī)上的應(yīng)用,幫助其實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
【Abstract】This article is mainly about the application of Delta's servo in injection molding machine.
【關(guān)鍵詞】伺服;注塑機(jī);節(jié)能
【Keywords】servo;injection molding machine; energy-saving
眾所周知,橡塑行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)國(guó)家列為一個(gè)重點(diǎn)裝備行業(yè),而其中液壓注塑機(jī)的伺服化又是其中的重中之重。雖然已經(jīng)有了眾多的品牌都相繼推出了油電伺服塑機(jī),但這不意味著油電伺服塑機(jī)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了完善的地步。因?yàn)殡S著該項(xiàng)技術(shù)的日益成熟,圍繞著油電伺服技術(shù)的外圍技術(shù)革新會(huì)進(jìn)一步挖掘油電伺服技術(shù),使之走上更高一層。所以掌握最基本的調(diào)機(jī)技術(shù)是必須。
1 油電伺服塑機(jī)的基本動(dòng)作原理
1.1 油電伺服塑機(jī)
油電系統(tǒng),是一種液壓系統(tǒng)和電氣控制的結(jié)合體。其中液壓系統(tǒng)是流體能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的關(guān)鍵,它主要是由液壓泵、油箱、各種換向閥(閥島)、液壓油缸、安全閥和將所有元件密閉連接的油管。圖1為油電伺服塑機(jī)基本動(dòng)作示意圖。
圖1 油電伺服塑機(jī)基本動(dòng)作示意圖
液壓系統(tǒng)的作用是使液壓油按照上位機(jī)指定的路徑,通過換向閥和油管達(dá)到要求的液壓缸,在液壓缸活塞遇到抵抗形成背壓時(shí)能夠迅速產(chǎn)生所需的壓力,所以液壓系統(tǒng)的密閉性(無(wú)外泄、無(wú)內(nèi)泄)和內(nèi)阻性(油路中無(wú)阻礙、各種閥的動(dòng)作順暢可靠、油品質(zhì)量好)都非常好。當(dāng)然這些我們只能通過液壓的實(shí)際動(dòng)作才能分析,不過我們可以首先通過外觀、動(dòng)作,油路手感等方式做初步的判斷,如有懷疑必須要請(qǐng)塑機(jī)的生產(chǎn)維修人員協(xié)助。
電氣控制系統(tǒng)包含了上位機(jī)(電腦板)、油電伺服驅(qū)動(dòng)器、必要的檢測(cè)反饋器(壓力傳感器)、油泵電機(jī)等,而其中油電伺服驅(qū)動(dòng)器是做為控制液壓系統(tǒng)的最重要的直接環(huán)節(jié),通過它驅(qū)動(dòng)油泵電機(jī)使液壓泵可以為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力,使每個(gè)終端的液壓缸做出快速、平穩(wěn)、連續(xù)的動(dòng)作,所以油電伺服驅(qū)動(dòng)器與油泵電機(jī)的配合調(diào)整是整機(jī)良好性能的重要一環(huán)。
臺(tái)達(dá)VFD-VJ是一款專業(yè)的伺服液壓泵驅(qū)動(dòng)器,功能專一,所以從硬件到韌體及參數(shù)都體現(xiàn)了一款專用液壓伺服驅(qū)動(dòng)器的特性,主要表現(xiàn)在一下6個(gè)方面:
(1)形成壓力、流量全閉環(huán)控制模式
(2)內(nèi)置PQ控制器
(3)為同步伺服電機(jī)和異步電機(jī)提供矢量控制模式
(4)二倍的過載能力,
(5)內(nèi)置過壓檢測(cè)保護(hù)功能,為液壓系統(tǒng)提供底層的保護(hù)
(6)驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)勁的冷卻風(fēng)扇,適用于高溫環(huán)境
1.2 VFD-VJ的電控架構(gòu)
VFD-VJ的電控架構(gòu)如圖2所示。
2.3 VFD-VJ的控制線路配線
VFD-VJ的控制線路配線圖如圖3所示。
圖3 VFD-VJ的控制線路配線圖
如圖所示,還需注意在安裝過程中其壓力及流量模擬信號(hào)線接入要求,具體有以下幾點(diǎn):首先,使用二芯屏蔽線;其次,線長(zhǎng)最好不超1米;第三,行線避開交流動(dòng)力線或減少平行行線;第四,屏蔽線根據(jù)實(shí)際情況做單端或雙端接地;第五,如VJ及整個(gè)電氣控制柜做了良好有效接地處理,可將ACM做接地處理;最后,可加裝磁環(huán)加強(qiáng)抗干擾能力。
2.4 VFD-VJ動(dòng)力線路配線圖
VFD-VJ動(dòng)力線路配線如圖4所示。
圖4 VFD-VJ動(dòng)力線路配線
在實(shí)際應(yīng)用情況下,VFD-VJ動(dòng)力線路接線有以下要求:首先,動(dòng)力線的平方數(shù)必須附合相應(yīng)的允流標(biāo)準(zhǔn);其次,接地線應(yīng)為動(dòng)力線平方數(shù)的1.5倍,至少不得動(dòng)力線平方數(shù);第三,進(jìn)相接地與輸出接地不得混接或不接;第四,進(jìn)出相動(dòng)力線最好安裝磁環(huán),減少電磁雜波。
2.5 電機(jī)溫度保護(hù)線路
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用,我們推薦使用KTY84溫度控制方式,因?yàn)榉答伿蔷€性信號(hào),易于根據(jù)實(shí)際情況做出控制;另外,KTY84方式的分壓電阻≥2KΩ。值得注意的是,在布線中還需要重復(fù)一遍在開始調(diào)機(jī)前的準(zhǔn)備工作,例如,確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)的安裝質(zhì)量,動(dòng)力(接地)線、控制線等線纜的產(chǎn)品質(zhì)量及配裝質(zhì)量;液壓系統(tǒng)的各接口的密閉性,安全閥打開,各換向閥動(dòng)作正確;調(diào)機(jī)所需工具確認(rèn);USB轉(zhuǎn)485通訊接口是IFD6500,如圖6所示;另外,所用的監(jiān)控軟件應(yīng)該是VFD Explorer,如圖7。
圖6 通訊接口為IFD6500的USB
(1)波形窗口;(2)監(jiān)控曲線(參數(shù))選擇;(3)KeyPad操作界面;
(4)I/O端子狀態(tài)顯示;(5)驅(qū)動(dòng)器參數(shù);(6)獲取驅(qū)動(dòng)器參數(shù)
2 具體調(diào)機(jī)步驟
2.1 基本參數(shù)輸入階段
圖7 調(diào)機(jī)參數(shù)
2.2 電機(jī)自學(xué)習(xí)及試運(yùn)行階段
圖8 電機(jī)自學(xué)習(xí)及試運(yùn)行參數(shù)
2.3聯(lián)機(jī)調(diào)試階段
首先修改控制模式:00-09=1為壓力全閉環(huán)控制模式。圖9為相關(guān)參數(shù)設(shè)定。
圖9 聯(lián)機(jī)調(diào)試參數(shù)
這樣基本控制參數(shù)設(shè)定完畢。接下來(lái)開始調(diào)試工藝控制參數(shù),包括了壓力過壓檢測(cè)準(zhǔn)位、底壓、泄壓轉(zhuǎn)速和壓力控制的PID調(diào)整,其中最關(guān)鍵的是PID調(diào)整。
壓力過壓檢測(cè)準(zhǔn)位00-35:起到軟安全閥的作用,等同于液壓系統(tǒng)中安全閥,如用戶無(wú)特殊要求,可默認(rèn)出廠值。
底壓00-27,作用有二個(gè):其一,為保證油路處于充油狀態(tài),可使油缸迅速動(dòng)作;另外,某些液壓泵需要保持一個(gè)較低的啟始轉(zhuǎn)速,并易于其內(nèi)部潤(rùn)滑??筛鶕?jù)用戶實(shí)際需要設(shè)置該參數(shù)。另外也可通過設(shè)置該參數(shù)起到抑制“零漂”的作用。
泄壓轉(zhuǎn)速00-28:它的設(shè)定值決定了液壓系統(tǒng)的泄壓速度,但也受限于液壓泵不能高速且長(zhǎng)時(shí)反轉(zhuǎn),所以該值不易過大。
此外,VFD-VJ有兩種PID控制方式:三段式(默認(rèn))和三組式;通過參數(shù)可做出選擇。
表1 VFD-VJ的PID控制參數(shù)設(shè)置
因?yàn)槿问絇ID控制可以滿足多數(shù)的塑機(jī)應(yīng)用,所以本文仍以三段式PID應(yīng)用為主。圖10是該方式的控制圖。
圖10 三段式PID控制
這種方式是將壓力控制分為三個(gè)不同的階段,用PID1、PID2及PID3對(duì)各自的階段進(jìn)行處理,涉及到參數(shù)如表2。
表2 PID三段參數(shù)
其中重點(diǎn)調(diào)整的P2和I2,這兩個(gè)參數(shù)關(guān)系到注塑機(jī)保壓成型階段的壓力穩(wěn)定特性,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響。P1、I1兩個(gè)參數(shù)主要負(fù)責(zé)壓力還未建立起來(lái)時(shí),電機(jī)(油泵)大轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的響應(yīng),與P2、I2的配合可使壓力建立的時(shí)間(從液壓油被泵出到達(dá)到指定的保壓壓力的時(shí)間)達(dá)到150ms及以內(nèi)。P3、I3是用來(lái)控制實(shí)際壓力超過壓力穩(wěn)定區(qū)后的狀態(tài),因?yàn)閂FD-VJ極好的控制特性,從未沒有出現(xiàn)過這種失控的狀態(tài),所以這兩個(gè)參數(shù)一般不需調(diào)整。我們來(lái)看一下PID控制下的幾種常見的壓力曲線。
圖11 PID控制常見曲線
相較于理想中的適當(dāng)形態(tài),在實(shí)際中右側(cè)的這種震蕩形態(tài)更為常見。一般調(diào)試過程是先P(增益)后I(積分)無(wú)微分的順序。重點(diǎn)對(duì)P2、I2進(jìn)行調(diào)整。通過P2來(lái)抑制壓力過沖的幅度,I2來(lái)控制震蕩周期,得到一個(gè)最接近理想化的圖形。下面是在寧波某客戶調(diào)機(jī)時(shí),PID調(diào)整前后的對(duì)比圖,圖11是未做PID參數(shù)調(diào)整時(shí),壓力曲線。P2、I2使用驅(qū)動(dòng)器默認(rèn)設(shè)定值;圖12是修正PID后的壓力曲線,達(dá)到實(shí)際加工時(shí)壓力保持要求,震蕩幅度不大于0.4KG,速度響應(yīng)時(shí)間不大于40ms,壓力建立時(shí)間小于160ms,在控制效果上明顯好與競(jìng)品。
圖11 PID調(diào)整前,壓力曲線
圖12 PID調(diào)整后,壓力曲線
至此,一個(gè)完整VFD-VJ在注塑機(jī)上的調(diào)機(jī)過程結(jié)束。通過數(shù)十家塑機(jī)廠的長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用及反饋信息上看,調(diào)試過程在簡(jiǎn)易性、易控性和控制效果上明顯好于其它品牌。
3 總結(jié)
通過實(shí)踐證明,VFD-VJ油電伺服驅(qū)動(dòng)器在注塑機(jī)上使用,可以幫助用戶達(dá)到節(jié)能降耗的目的。根據(jù)不同的材質(zhì)和注塑工藝要求,平均節(jié)能率在40%~75%之間,并且可以與目前市場(chǎng)上常見的國(guó)內(nèi)外各種品牌的油泵和同步伺服電機(jī)進(jìn)行匹配使用。
作者簡(jiǎn)介:
張文濤,生于1973年3月,畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué),電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。現(xiàn)任中達(dá)電通股份高級(jí)應(yīng)用工程師,從事變頻器產(chǎn)品的機(jī)床行業(yè)及塑機(jī)行業(yè)的企劃,新產(chǎn)品測(cè)試,完善并協(xié)助營(yíng)銷推廣。
標(biāo)簽:
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