國內(nèi)電動注塑機控制系統(tǒng)之研討
1983年日精樹脂公司向世界首次推出了全電動注塑機，開辟了注塑工業(yè)一個嶄新的領域，國內(nèi)電動注塑機開發(fā)還是近幾年的事，目前國內(nèi)塑膠機制造商電動注塑機其控制系統(tǒng)主要還是借鑒國外先進技術，較多的采用伺服控制器驅動伺服電機類控制系統(tǒng)，雖然有樣機基本開發(fā)出來并通過參加行業(yè)展覽會向市場推出，全電動注塑機以節(jié)能、環(huán)保、高效、高精為特征，盡管此類機器性能優(yōu)良，但由于伺服控制器、伺服電機成本較大、售價高要得國內(nèi)客戶購買定單變成商品也尚待時日，國內(nèi)市場占有率還較低；因性價比與日本、德國全電動注塑機尚有差距在國外市場亦沒有競爭優(yōu)勢，要把全電動注塑機變成一個利潤新的增長點，一方面要不斷完善、提高此伺服類全電動注塑機機器性能，重要的是要在降低機器成本上下工夫。如何開發(fā)高性能、低成本電動注塑機是注塑機制造商應該思考與研究的課題，控制系統(tǒng)除了以工控機、伺服控制器驅動伺服電機類經(jīng)典模式外，由于新型電力電子器件、計算機技術的發(fā)展以及矢量變頻技術的成熟應用，為降低成本，我們完全可以大膽構想使用PLC技術、矢量變頻器控制交流永磁同步電機或交流感應異步變頻電機，以開發(fā)出新的電動塑機控制系統(tǒng)，同時滿足系統(tǒng)高性能要求。國內(nèi)有眼光、有實力制造商為此正投入研發(fā)資金進行了不懈的技術攻關，以求取得技術突破。 新構想控制系統(tǒng)特征、性能簡述如下：
一．交流永磁同步全電動注塑機控制系統(tǒng)：
三相永磁同步電機屬于高性能交流伺服電機，其轉子選用稀土永磁材料本身產(chǎn)生固定方向的磁場，定子旋轉磁場“拖著”轉子磁場轉動，即轉子的轉速一定等于同步速。由于稀土永磁體轉子沒有勵磁損耗，不發(fā)熱，永磁電機沒有勵磁線圈與鐵心，磁體的體積較原來磁場極所占空間小，沒有損耗，因此為得到同樣輸出功率整機的體積、質(zhì)量可減少30%以上，故永磁電機具有體積小、質(zhì)量輕、效率高、特性好等一系列優(yōu)點，永磁電機正常工作時，應配有磁極位置傳感器（如光電編碼器），以便于啟動時控制住起始位置。
同容量永磁同步電機體積小、重量輕、價格要高于感應異步電機，由于不需要從電網(wǎng)吸收無功電流，轉子上即無銅耗又無鐵耗，在很寬的負載范圍內(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比控制異步電機更節(jié)能（省電20%以上），機器效率比同容量的異步電機高，動態(tài)響應好，輸出扭矩大，閉環(huán)控制精度高，制動性能好，其性能與效率是使用變頻誘導式電機無法超越的。
交流永磁同步全電動注塑機控制系統(tǒng)采用觸摸屏和PLC、變頻器技術、交流永磁同步電機做驅動源。由于同步永磁電機比誘導電機雖價格高但有性能優(yōu)勢（更節(jié)能、高效、動態(tài)響應好、輸出扭矩大），實際應用前景更看好。
二．誘導式感應異步全電動注塑機控制系統(tǒng)：
誘導式電機實際上是一種特制的三相異步感應電機，與普通異步電機相比，誘導式電機專為變頻調(diào)速控制所設計，如帶強制冷風扇，定子線圈選用較高絕緣材料，帶編碼器實現(xiàn)位置及速度控制，使用加強法蘭、熱敏電阻保護。其工作原理同普通異步電機一樣，是通過定子的旋轉磁場在轉子中產(chǎn)生感應電流，產(chǎn)生電磁轉矩，轉子中并不直接產(chǎn)生磁場，轉子的轉速小于旋轉磁場的同步轉速，既為異步電機。
異步電機結構簡單、價格便宜，使用變頻器驅動可以進行無級調(diào)速，因誘導電機是感應式的不存在永磁轉子退磁問題，有更好的柔性（存在滑差）。缺點：異步電機效率低，低速運轉時發(fā)熱且轉矩變小，諧波損耗大，速度變動率大，動態(tài)性能不佳，功率因數(shù)小。
誘導式全電動注塑機控制系統(tǒng)主要采用運動控制技術、PLC技術、變頻調(diào)速技術、交流感應異步變頻電機。由于變頻器比伺服驅動器有價格優(yōu)勢，且性能的不斷提高（應用矢量控制變頻器），使用變頻器替代伺服控制器，交流異步電機替代伺服電機成為可能，從而降低成本。
三．電動-液壓復合式注塑機：
國內(nèi)電動注塑機控制系統(tǒng)之研討
慧聰網(wǎng) 2006年5月25日17時31分 信息來源：力勁集團深圳領威科技有限公司
電動-液壓復合式注塑機，集合全電動及全液壓兩類注塑機之優(yōu)勢，是注塑機發(fā)展方向。如儲料改用電馬達，以實現(xiàn)節(jié)能、高效、高精之目標，其它為液壓驅動；全電動注塑機也不是所有機構都采用伺服電機，一些對制品質(zhì)量影響不大且對控制精度要求不高的驅動部分用其他類型的電機代替，如頂針，調(diào)模和射臺移動用普通電機或變頻電機，以降低成本。
全電動注塑機控制系統(tǒng)性能之比較
序號 項目 伺服控制器驅動伺服同步電機 變頻器驅動永磁同步電機 變頻器驅動感應異步電機
1 控制系統(tǒng)價格 較 高 中 較 低
2 電機功率密度 大 ＞133W/kg 100W/kg
3 電機驅動電流波形 正弦波 正弦波或方波 正弦波
4 電機是否存在退磁 存 在 存在 不存在
5 電機制動 制動性能好、高精度位置控制 停止時可采用發(fā)電
制動 需用直流勵磁后才能進行發(fā)電制動
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
同容量電機體積小、質(zhì)量輕、高響應、高精度、效率高、低速大轉矩輸出，節(jié)能 同容量電機體積小、質(zhì)量輕、調(diào)速范圍寬、響應快、精度高、效率高、制動性能好、低速大轉矩，比異步電機節(jié)能20%以上 電機結構堅固、耐環(huán)境性強、價格便宜、可高速恒功率輸出運行、大轉矩輸出
8 系統(tǒng)缺點 價格最高、電機有退磁問題 價格較高、電機有退磁問題 低速運轉時發(fā)熱且轉矩變小,動態(tài)性能不佳,容量小時效率低控位精度、響應較低
9 應用趨勢 小噸位伺服全電動注塑機 中、小噸位永磁全電動注塑機 大噸位的全電動注塑機
綜上所述，全電動注塑機應用伺服控制器驅動伺服電機系統(tǒng)目前性能最優(yōu)，但由于開發(fā)成本大，性價比降低；應用誘導式異步電機全電動注塑機系統(tǒng)成本較低，只是控制技術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；而永磁同步電機技術越來越成熟，制造成本上也與異步電機越來越接近，加上節(jié)能的需要，筆者認為從成本、性價比綜合考慮全電動注塑機控制系統(tǒng)開發(fā)趨勢應為應用矢量變頻器控制交流永磁同步電機系統(tǒng)。（力勁集團深圳領威科技有限公司）
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