引言

注塑機(jī)又名注射成型機(jī)或注射機(jī)。它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。分為立式、臥式、全電式。注塑機(jī)能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)立式注塑機(jī)（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程。注射成型是一個(gè)循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

眾所周知注塑機(jī)是耗電大戶，注塑機(jī)生產(chǎn)塑料制品的車間每天均有相當(dāng)?shù)碾娔鼙话装桌速M(fèi)，噪聲也很大。而用變頻器對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速可以有效地控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)較為理想的節(jié)能。對于這種小型的自動(dòng)控制裝置，如果選用PLC及觸摸屏控制，系統(tǒng)只能用到PLC的少部分功能，多數(shù)功能被閑置。PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。 而一些微型可編程序控制模塊 ,在這種小規(guī)模的控制場合也能輕而易舉地完成由PLC結(jié)合觸摸屏的自動(dòng)控制功能，重要的是，由LOGO! 組成的控制系統(tǒng)成本要低很多。

這里給出一種將LOGO! 與變頻器組合起來，實(shí)現(xiàn)對注塑機(jī)進(jìn)行節(jié)能控制的控制系統(tǒng)。

1注塑機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理

要達(dá)到節(jié)能的目的，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是在注塑機(jī)中提取什么信號，并經(jīng)怎樣的變換再輸出作為變頻器的輸入控制信號，進(jìn)而達(dá)到變頻調(diào)速，使電動(dòng)機(jī)按需輸出功率的目的。

在生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，注塑機(jī)內(nèi)部控制電路的流量電磁閥和壓力電磁閥線圈中的電流可以作為控制電動(dòng)機(jī)的信號。設(shè)這兩個(gè)量分別為IL和IY ,當(dāng)生產(chǎn)工序的某一時(shí)段，這兩個(gè)量其中之一大時(shí)，例如流量電磁閥的開度大， IL就大， 此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的功率就要大。用變頻器控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，設(shè)某瞬時(shí)變頻器的輸入控制信號為電壓信號U, 變頻器輸出的頻率為f, 即f∝ U。若電動(dòng)機(jī)功率為P, 轉(zhuǎn)速為n, 在變頻調(diào)速時(shí)， 基頻50Hz以下是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速， 轉(zhuǎn)矩M 與頻率f無關(guān)， 則有P∝ n，而n∝ f,因此P∝U。改變變頻器輸入控制信號電壓U,就改變了變頻器的輸出頻率，因而就改變了電動(dòng)機(jī)的功率P。當(dāng)U 隨IL和IY變化時(shí)，就達(dá)到了使電動(dòng)機(jī)按需輸出功率的目的。這里從注塑機(jī)中取出的控制信號是電流，所以需經(jīng)I /U變換，將IL和IY變換成電壓U,且U∝ IL （或IY ） ,最后將U送到變頻器輸入端。

為了即能節(jié)電又能滿足壓塑質(zhì)量，設(shè)計(jì)理想的控制算法也非常重要。通過分析，控制算法設(shè)計(jì)如下：

a. 當(dāng)IL和IY大小不同時(shí)，取大的作為輸入電流信號I;若IL等于IY ,則取任意之一作為輸入電流信號I0。

b. 當(dāng)I小于某個(gè)值I0時(shí)，電壓U 應(yīng)恒為零，當(dāng)I≥I0時(shí)，電壓U才與I成正比，即U = KI, K與I0均可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

2系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)以LOGO! 與變頻器為主，輔以電流檢測電路、參數(shù)I0設(shè)定電路、啟停控制電路等。變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。變頻器的作用是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，因而改變其運(yùn)動(dòng)磁場的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使得復(fù)雜的調(diào)速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組合替代了大部分原先只能用直流電機(jī)完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到新階段。該系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示。

LOGO! 選用帶人機(jī)界面的基本型，并根據(jù)三個(gè)模擬量輸入、一個(gè)模擬量輸出的要求配置相應(yīng)模塊。LO2GO! 為系統(tǒng)核心，用于啟停邏輯控制、控制信號輸入輸出及控制算法的實(shí)現(xiàn)。其人機(jī)界面可以用來輸入控制參數(shù)K、顯示輸入電流及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等運(yùn)行數(shù)據(jù)。變頻器選用MM440變頻器，具體型號按照注塑機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率要求確定。其作用就是按照輸入電流控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)輸出功率。MM440模擬輸入控制信號電壓U的范圍要求為0～10 V,而LOGO! 模擬量輸出電壓范圍也恰為0 ～10 V,二者完全匹配。二個(gè)I /U變換電路的作用是分別利用取樣電阻，將IL和IY轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷海⑦M(jìn)行放大，得到LOGO! 模擬量輸入所要求的0～10 V范圍電壓送入LOGO!。I0設(shè)定電路用于設(shè)定控制參數(shù)I0 ,參數(shù)I0通過電位器組成的分壓電路取出送LOGO! ,便于調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)工作過程如圖2所示LOGO! 控制程序流程圖描述。實(shí)現(xiàn)控制算法的相應(yīng)程序如圖3所示。

3結(jié)束語

將西門子公司的LOGO! 與MM440 變頻器引入注塑機(jī)控制系統(tǒng)中后，提高了系統(tǒng)的可靠性，改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對不同機(jī)型和不同功率的注塑機(jī)，節(jié)電效果顯著，噪聲也可大大減小。