西门子6ES7231-7PC22-0XA0库存充足

  引言
        注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件[1]。老式中小型注塑机的电气控制系统大多采用继电器控制，线路复杂，故障率高，维修麻烦。而可编程序控制器是专为工业环境下应用而设计的工业计算机，由于它具有可靠性高、编程方便、抗干扰能力强、维修方便等特点，广泛用于各种类型的机械或生产过程的控制[2]。

2  注塑机的工作原理
        注塑机是借助螺杆(或柱塞)的推力，将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制柜操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度及电流、电压的监控，注射压力和背压压力的调节等。注塑机生产一个产品的工作循环包括(1)快速合模；(2)慢速合模；(3)模板锁合；(4)射台前移到位；(5)注塑；(6)冷却和保压；(7)预塑；(8)射台后退；(9)开模；(10)顶出制品。工艺流程如图1所示。

图1  注塑机工艺流程

        注塑机在操作过程中需要实现手动控制、半自动控制和全自动控制。手动控制是在一个生产周期中，每一个动作都是由操作者拨动操作开关，控制相应的电磁铁得电而实现液压系统的控制。手动操作一般在试机调模时才选用。注塑机运行通常工作在半自动或全自动状态。半自动操作时，机器可以自动完成一个工作周期的动作，但每一个生产周期完毕后，操作者必须拉开安全门，取下工件，再关上安全门，机器方可以继续下一个周期的生产。如果顶出装置能将工件可靠地从模具中顶出，注塑机可以工作于全自动状态。全自动操作时注塑机在完成一个工作周期的动作后，可自动进入下一个工作周期，因而生产效率更高。

3  plc控制系统开发
3.1 输入输出点数的确定
        m230注塑机生产工艺要求有多种操作方式转换，并以行程控制和时间控制来实现动作的转换等特点，其控制是典型的顺序控制，适合选择采用可编程序控制器实现注塑机的各个工步的控制。在选择可编程序控制器时，需要知道系统开关信号的输入点数和输出点数。本控制系统的输入设备有启动按钮sb1、停止按钮sb2，限位开关sq1～sq12，半自动需要检测安全门限位开关sa4。工作方式的选择对应转换开关sa1～sa3输入，加上控制面板上的12个控制按钮，需要输入点数30个。输出需要控制21个开关电磁阀，实现快速合模、慢速合模、锁模等注塑机的15个状态控制，需输出点数21个。
3.2 plc选型
        本系统选用三菱公司的fx-2系列的fx2-64mr。该型号的plc具有丰富的指令系统，快速的输入响应功能以及完善的脉冲输出功能，为64点i/o型，其中输入点数为32点，输出点数为32点，继电器型，可直接驱动开关电磁阀，满足系统要求[3]。
3.3 plc输入输出接线图设计
        本系统设计有启动按钮sb1、停止按钮sb2，限位开关sq1～sq12，半自动需要控制安全门开关sa4，工作方式选择的转换开关sa1～sa3，以及控制面板上的12个控制按钮。输出需要21个电磁阀来控制15个状态。输入信号分别接到fx2的x接线端，控制输出分别接到输出接线端，系统输入输出接线如图2所示。

图2  plc输入输出接线图

3.4 梯形图设计
        注塑机的控制是典型的顺序控制，它的工作循环是从慢速合模工步开始，一步一步有条不紊进行，每一个工步执行都使相应电磁阀动作，用行程开关或定时器定时来判断每一步是否完成，并决定是否启动下一个工步，采用步进梯形指令可以方便地完成相应的控制过程。本系统的设计有手动、半自动和全自动多种工作方式，因而采用条件控制指令来实现工作方式的选择。半自动与全自动的控制程序基本相同，手动控制是将控制面板上的闭模、锁模(芯移入)、射台前进、注射、保压、预塑、抽胶、射台退回、芯移出、开模、顶出的12个控制按钮接入plc，将转换开关打到手动档，x15接通，中间继电器m300得电，启动后进入手动控制子程序。全自动时，安全们不用打开，注塑机自动完成闭模、锁模(芯移入)、射台前进、注射、保压、预塑、抽胶、射台退回、芯移出、开模、顶出等过程。半自动时主要是防止顶出动作完成后，产品不能自动从模具中脱离，应此在开模时需要打开安全门，人工取下产品，然后关闭安全门，开始下一个产品生产周期，比全自动多了打开安全门和关闭安全门的动作。全自动控制部分梯形图如图3所示。
图3所示的全自动控制程序采用步进梯形指令，注塑机每一个工步与一条set指令对应，设计方便，易于实现。

一，螺杆式空压机原理
1、吸气过程：
螺杆式的进气侧吸气口，必须设计得使压缩室可以充分吸气，而螺杆式压缩机并无进气与排气阀组，进气只靠一调节阀的开启、关闭调节，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间大，此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因在排气时齿沟之空气被全数排出，排气结束时，齿沟乃处于真空状态，当转到进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入主副转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封闭。
2、封闭及输送过程：
主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，此时空气在齿沟内闭封不再外流，即[封闭过程]。两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动。
3、压缩及喷油过程：
在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力tigao，此即[压缩过程]。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。
4、排气过程：
当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成（排气过程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到长，其吸气过程又在进行

二、原系统存在的问题

1、空压机工频启动时对电网、压缩机的冲击都很大。（1）、由于对电网的冲击，可能会导致启动瞬间其它设备无法正常工作。（2）、由于对压缩机的冲击，会导致对压缩机的电器部件磨损大，电机轴承磨损大，所以设备维护量大，从而维护成本大，而且使用寿命短。

2、一般情况下，拖动空气压缩机的电动机不能调速，因此不能直接使用压力或liuliang的变动来实现降速调节输出功率的匹配，电机又不允许频繁启动，导致用气量少的时候电机仍要高速运行，电能浪费巨大。

3、空压机在经常卸载和加载时会导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。

4、空压机在工作时，电机噪音也很大。

三、变频器改造以后

1、变频器是从0HZ开始启动压缩机，并且它的加减速时间可以调整，从而减少了启动时对电网和压缩机的冲击，增加压缩机的使用可靠性和使用寿命。降低维护成本。

2、压力控制可以加在系统中，与变频器的PID控制相结合。从而可以jingque的控制电动机的转速，减少电能的浪费。并且有较jingque的压力控制能力，使压缩机的空气压力与用户空气系统所需的气量相匹配。

3、根据压缩机的工况要求，变频器调速改造后，电动机转速明显减慢，因此有效的降低了空压机运行时的噪音。

四、改造方案

1、根据现场的需要，选择普传空压机专用型变频器，选择一块压力表[建议压力表的输出信号为电流信号[4—20ma]

2、在空压机整个系统中选择一个比较合适的地方，安装已选购好的压力表。

3、

4、接好变频器主回路的输入输出线以及控制线。再进行相关调试。参数表格如下：

五、空压机变频器改造的注意事项

1、空压机是大转矩惯量负载，这种负载启动特点就是很容易引起V/F控制的变频器再启动时出现调过流保护的情况，需要注意变频器加减速以及V/F曲线的调整。

2、空压机不允许长时间在低频下运行，当空压机的转速过低，一方面将使空压机的工作稳定性差，另一方面也使缸体的润滑变差，会加快磨损。

3、为了有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减小因高次谐波引起的电磁干扰，建议客户选用输入、输出交流电抗器，还可以减小电机运行的噪音和 温升，tigao电动机的稳定性。如果客户能够使用输入、输出电抗器，但自己又不想去采购，建议客户选择普传PS（电机节能环保器）系列变频器。

【结论】采用变频器改造空压机，具有显著的经济效益，值得推广

【前言】注塑机是对各种塑料进行加热、融熔、搅拌、增压后，将塑料流体注入模具控内，完成工件一次注塑成型的设备。它的工序过程基本是相同的，每一个工序都需要不同的压力和liuliang，也就是说被加工的工件不都是在大压力或liuliang下工作的，传统方式其压力和liuliang是靠压力比例阀和liuliang比例阀来调节的。而油泵电机在恒速运转，造成能量的浪费。若用变频器来调节电机 （油泵）的转速，实时满足压力和liuliang的需求，这样既经济又实用。有关单位已成功地使用我公司普传变频器改造了的注塑机，取得了显著的经济效益，因此用变频器改造注塑机节能是值得向广大用户推广的。根据实际经验，属中、小型注塑机用变频器改造后的节电率一般在20%～60%.

【关键词】注塑机 变频 节能

1. 注塑机概述

　　众所周知，注塑机是对各种塑料（例聚乙烯、聚丙烯）成型加工的主要设备，通过对塑料颗粒在双螺杆注塑机内进行多段温度加热，在熔融搅拌增压后将流体料注入模具腔内，完成成型加工的。浙江省是我国电力严重紧缺的省份之一，尤其夏季更是捉襟见肘，而注塑机又遍布省内各地，节电势在必行。并且使用变频器后对电机具有过压、过流、过载等多种保护；变频与工频随意切换，保证变频故障时不影响生产；系统安装简便快捷。深受用户好评。鉴于上述优点，说明应用变频器对注塑机实行节能技术改造是正确的有效的，值得向大家推广。

2、注塑机工序过程

　　不论大、中、小型注塑机，分析它的工序过程是相同的，大致是五个工序过程，见图1。

P ① ② ③ ④ ⑤

T

从图1可知注塑机工序过程是：

①送模具过程，需低压力，时间较短。

②合模具过程，左右两个模具相接，直至完全闭合，需略高压力，时间不长。

③射胶、保压、冷却过程，送料至模腔，直到成型，固化完需较高压力，时间长约占40-60%。

④脱模具过程，加工成型，可开启模具，到脱模完，可取出加工件，时间不长，压力略高。

⑤退模具过程，加工件取出，模具后退原位，进行辅助工作后，待再次加工，这时需低压力，时间较短。

　　对同一台注塑机，加工不同的塑料件，其压力（p）与时间长短是各不相同的。它与加工件的型体复杂性，使用何种塑料，一个加工件的总料量，有否嵌件等有关，具体参数设定，一般由工艺技术人员给出的，并经试验加工后，后定案的。

3 注塑机节能的可能性分析

　　从图1注塑机的P=f(t)工序过程中看出，随着不同时间段，它的主油泵压力是变化的，而且起伏较大，这就存在节能的可能性，且潜力较大，所以注塑机节电率可达20%-50%，甚至更大些。在未使用变频器的注塑机，其主泵压力调整是靠压力卸荷来调节傍路油路的开度，来实现调节压力的方式，这种主泵调压力的方式，对主泵的电动机转速不变，依傍路阀门开度来调节压力，实践证明节能是很小的，还有一种使用变量泵的注塑机，节能效果达百分之十几，但设备维护成本较高，泵容易损坏，因此也不是经济的运行的方式，采用变频器调速来调节主泵的转速，从而改变liuliang和压力是较经济的运行方式（这时阀门的开度要全开），这就是注塑机主泵采用变频器的原因所在，从而有较大幅度节电的道理，至于模具移动的动力源也是液压的，它有二种方法：

①另配一台小功率的低压油泵。

② 由主泵分路经减压阀作动力源

又关于各段时间的定位控制，常见的有四种方法：

① 依靠移动平台的滑杆，用行程直接点开关（小型的）

② 依靠时继电器定时控制（中型的）

③ 依靠单片机或PLC控制（大型的），我公司的方案即如此。

④ 利用变频器本身多段速度与时间的控制（小、中型的）。

4 我公司对注塑机变频改造方案特点

（1）变频器-选用普传PI7000Z系列专用变频器，过载能力强，具liuliang、压力双反馈信号接口，按注塑工艺要求，取双信和叠加来控制主油泵电机速度。经现场使用，证明变频器的性能良好，工作可靠，节电率高，主电路采用工频-变频二套电源供电方式，以确保不间断的工作。见下图

（2）控制电路简单 目前变频器在注塑机上的应用不仅是一台变频器对一台电动机的简单运行方式，大型注塑机还有多泵集中控制方式，在实际使用中必须注意：

（I） 要充分了解所选用变频器的技术性能、使用要求、内部功能并充分发挥其特长。

（II） 要充分了解被使用设备的工艺要求、技术性、使用要求包括负荷等。

（III） 要充分了解被使有用设备的现有控制电路，液压油路、各种附件的功能以不变或少更动原有设备的零部件为原则，如何巧妙取得控制信号，实现现有设备与变频器的简单的结合是十分重要的。还要考虑环境、操作简便、易于维护等因素。

简述如下：注塑机的控制采用电脑板（单片机），其压力设定，时序设定可按工艺条件人为给定，利用的电脑板输出电量值，控制压力比例调节阀，从而调节主油泵的压力大小。它的输出是个线性的电流MA量值，经电流转换器变成4-20MA，直接接入到变频器控制输入端，从而改变变频器的输出频率，也即就改变了主油泵电动机的转速达到调压、节电双重作用。 控制方案特点：简便可靠、不需更改原电路、调节方便、控制jingque。

（3）应注意的问题： 变频器有时会对注塑机的温度控制造成谐波干扰，应采取一定措施，如，保证设备良好接地；变频器的输入、输出线绕磁环后再结入；对注塑机的控制电源采取隔离等。

5 变频器接线图：

参数设置：PI7000系列变频器

系统概述：

系统主要有灰仓扇形闸门的打开和关闭，防闭塞振动电机的起动和停止，其运行状态要反映到触摸屏上。

1、在触摸屏幕(硕人时代平板电脑)上可模拟系统的工艺流程画面，以交互式的操作方式。系统的控制能够在触摸屏上看见模拟的工艺流程画面，触摸屏运行的画面一方面是正常工作中灰仓放灰操作使用，另一方面要具有监视和故障报警功能。

2、系统的控制方式为集中与就地两种模式，并可相互转换。其中，通过转换开关可以选择控制方式，一种为就地控制（继电器控制），另一种为集中控制（采用硕人时代的STEC系列控制器）。地控制主要用于维修工作和远程集中控制系统有故障时使用。集中控制为日常主要操作方式。系统设有起车预告信号、故障报警信号，现场并配有声光显示。系统发出起车信号后，等待卡车司机回应后才能装车。

3、实现各种历史数据报表显示、实时数据曲线显示、各种报警(画面提示、文字提示、人声语音提示)