一種液壓注塑機變頻節能控制系統的製作方法
2023-08-07 14:44:51 1
專利名稱：一種液壓注塑機變頻節能控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及變頻自動化控制系統，尤其是一種能夠實現節能運行的液壓注塑機變頻節能控制系統。
背景技術：
目前絕大多數的注塑機是採用液壓傳動的注塑機，注塑機的工藝動作過程所需要的動力基本由液壓系統中的油泵提供，傳統的液壓油泵電機多採用星三角工頻運行模式。 液壓注塑機控制櫃內電源接觸器、Y型接觸器和Δ型接觸器的出線端分別與油泵電機三相繞組的對應接線端子相連，液壓注塑機控制櫃內的注塑機主控板控制連接注塑機斷路器的輸入端，注塑機斷路器的輸出端分別連入電源接觸器和Δ型接觸器的進線端。注塑機加工一個工件完整的工作周期一般分為合模、鎖模、注射、保壓、冷卻、脫模、開模等幾個工序，其中保壓和冷卻，脫模和開模是同時進行的，即保壓過程中，模具在通水冷卻；在開模的過程中，模具內的脫模頂針由隱蔽處逐漸伸出，使附著在模具上的工件脫落，開模到位後一個加工過程結束。在注塑機的一個完整的工作周期中，各工序的負荷變化很大，液壓系統所要求的流量和壓力是不同的一般合模、脫模和開模系統所需油壓較低，且時間較短；注射、保壓、冷卻系統所需油壓較高，且時間較長，一般為一個工作周期的 40%飛0%，時間的長短與加工工件有關；間歇期更短，這也與加工工件的情況有關，有時可以不要間歇期。由於傳統的液壓油泵是屬於工頻運行的定量泵，它的供油量是恆定的，注塑機工作過程中流量和壓力的變化是靠流量比例閥和壓力閥來調節的，多餘的油量經溢流閥流回油箱，這樣就加劇了閥門和油泵的磨損，造成油溫升高，電機噪聲過大。另外，從注塑機的設計看，通常在設計時油泵都要留有餘量，一般考慮109Γ15%，因此油泵的選擇存在嚴重的 「大馬拉小車」現象，造成電能的大量浪費。因此，對定量液壓油泵的液壓注塑機進行變頻調速改造，以節約大量電能，這對於企業的節能降耗、提高經濟效益具有重要的意義。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種液壓注塑機變頻節能控制系統，以解決定量液壓油泵的液壓注塑機運行時電能大量浪費的問題。為實現上述目的，本實用新型的一種液壓注塑機變頻節能控制系統包括液壓注塑機控制櫃，該液壓注塑機控制櫃內的注塑機主控板控制連接注塑機斷路器的輸入端，注塑機斷路器的輸出端分別連入電源接觸器和Δ型接觸器的進線端，電源接觸器、Y型接觸器和 Δ型接觸器的出線端分別連入油泵電機三相繞組的對應接線端子，還包括變頻控制櫃，該變頻控制櫃內自上而下設有依次串接的主斷路器、進線電抗器、變頻器和出線電抗器，PLC 的輸出端與所述變頻器的信號輸入端相連，所述出線電抗器的出線端連有並聯的第一變頻接觸器和第二變頻接觸器，該兩個變頻接觸器的出線端分別連入油泵電機三相繞組的對應接線端子，所述注塑機主控板的信號輸出端上連接有注塑機工藝控制信號端子，該注塑機工藝控制信號端子通過電纜與變頻控制櫃內的PLC相連。[0006]所述變頻控制櫃內側壁的上部設有軸流風扇，該軸流風扇與風扇接觸器的輸出端相連，風扇接觸器的輸入端與二極微型斷路器的輸出端相連，該二極微型斷路器的輸入端連入變頻控制櫃的電源進線端子。所述變頻控制櫃的面板上設有油泵電機變頻、工頻運行模式選擇開關、測量三相電源的電壓表以及油泵電機變頻運行的電流表、模式運行指示燈和變頻故障指示燈。所述變頻器設有主控進線端子R、S、T、主控出線端子U、V、W和接地端子E，還設有多速指令接口端子、變頻器端子運行接口端子FWD、故障復位接口端子RST和公共端子COM。所述PLC包括主機模塊LOGO和開關量擴展模塊IDI，主機模塊LOGO的輸入端接有變頻工頻選擇開關SA1、變頻運行開關SA2、注塑機各工藝電磁閥及動作信號的常開觸點信號，主機模塊LOGO的輸出端接有第一、第二變頻接觸器的控制線圈以及變頻器的多速指令信號端子和公共端子C0M，開關量擴展模塊IDI的輸出端接有油泵電機變頻、工頻運行模式指示和工頻迴路互鎖繼電器KAl。進一步的，所述注塑機各工藝電磁閥及動作信號的常開觸點信號包括合模JI、射臺前進J2、注射J3、保壓J4、預塑J5、射臺後退J6、開模J7、頂出J8信號。所述第一、第二變頻接觸器出線端分別通過動力電纜連入油泵電機三相繞組的對應接線端子，所述動力電纜上分別穿設有鐵氧體磁環。本實用新型的一種液壓注塑機變頻節能控制系統具有如下有益效果1、整個控制系統採用變頻、工頻轉換控制方式，保留了注塑機油泵電機原有星三角控制迴路，確保萬一變頻節能控制器發生故障檢修時仍能切換到工頻模式工作，以保持正常生產。2、油泵電機採用變頻器控制，大大減少了合模、開模的震動，穩定了生產工藝，提高了產品的檔次和質量，減少了機械故障，延長了機械使用壽命，同時也節約了電能，平均節電38%，產生了良好的經濟效益。3、變頻控制與注塑機同步運行，變頻控制櫃調試完成後，即使更換模具和改變加工參數，均無需對變頻控制櫃進行程序和線路調整。4、變頻改造後注塑機液壓油發熱明顯降低，一般比改造前平均油溫降低15 20°C 以上；液壓油使用壽命可得到延長；注塑機冷卻用水量可節省30%以上。5、變頻控制對注塑機整個系統的保護功能提高①變頻器自身的保護；②對電機的保護，如電流限制、過載、輸出短路或輸出接地等；③對因誤操作引起的機械損傷進行保護，如未到熔融溫度強行溶膠引起火箭頭、炮筒、螺杆或溶膠馬達的損壞等。
圖1是實施例液壓注塑機變頻節能改造系統示意圖；圖2是實施例液壓注塑機的變頻控制櫃的主電路電氣原理圖；圖3是實施例液壓注塑機的變頻控制櫃的二次迴路接線圖。
具體實施方式
本實用新型的液壓注塑機變頻節能控制系統以國產某品牌的HF240型液壓注塑機變頻節能改造為例，進行詳細說明。[0022]如圖1、2、3所示的液壓注塑機控制系統中，包括HF240液壓注塑機及其原有控制系統和變頻控制櫃兩大部分，注塑機液壓油泵電機功率為30KW，原油泵電機採用星三角工頻控制模式，該工頻控制迴路內設有電源接觸器M、Y型接觸器S和Δ型接觸器D。注塑機主控板控制連接注塑機斷路器的輸入端，注塑機斷路器的輸出端分別連入電源接觸器和Δ 型接觸器的進線端，電源接觸器、Y型接觸器和Δ型接觸器的出線端分別連入油泵電機三相繞組的對應接線端子。注塑機主控板信號輸出端上連接有注塑機工藝控制信號端子，該注塑機工藝控制信號端子通過電纜與變頻控制櫃內的可編程控制器PLC相連。變頻控制櫃內自上而下設有依次串接的主斷路器QF、進線電抗器AC1、變頻器 VVVF和出線電抗器AC2，可編程控制器PLC的輸出端與變頻器VVVF通過多段速度指令接口端子也稱為多速指令接口端子相連，出線電抗器AC2的出線端連有並聯的第一變頻接觸器 KMl和第二變頻接觸器KM2，該兩個變頻接觸器的出線端分別通過動力電纜連入油泵電機三相繞組的對應接線端子。可編程控制器PLC和主斷路器的輸入端連入變頻控制櫃的電源進線端子。所述變頻器選用普傳PI7800-030Z型注塑機專用型變頻器，變頻器設有主控進線端子R、S、T，設有主控出線端子U、V、W，以及接地端子E ；變頻器還設有與PLC相連接的多速指令接口端子SS1、SS2、SS3，以及變頻器端子運行接口端子FWD、故障復位接口端子RST， 以及這些接口的公共端子COM。進線電抗器採用DTR-30KW型交流電抗器，該電抗器進線側與主斷路器出線側相接，主斷路器選用NSE-100A塑殼空氣斷路器，進線電抗器出線側與變頻器進線側(R、S、T) 相接。所述出線電抗器採用DTT-30KW型交流電抗器，該電抗器進線側與變頻器出線側 (U、V、W)相接，該電抗器出線側與兩隻三相交流接觸器進線側相接。所述的第一變頻接觸器KMl和第二變頻接觸器KM2為三相交流接觸器，均選用 LC1-D50型交流接觸器，該兩隻變頻接觸器的輸入端並聯，並與出線電抗器的輸出端電氣連接，第一變頻接觸器KMl通過動力電纜與注塑機原星三角工頻控制迴路的電源接觸器M並聯，並通過電機電纜與注塑機液壓油泵電機三相繞組的接線端子(U1、V1、W1)相連；第二變頻接觸器KM2通過動力電纜與注塑機原星三角工頻控制迴路的Δ型接觸器D並聯，並通過電機電纜與注塑機液壓油泵電機三相繞組的接線端子(U2、V2、W2)相連。變頻控制櫃內側壁上部設有2隻軸流風扇，均選用AF2123XBL-220V型，2隻軸流風扇進線並聯，並與風扇接觸器的輸出端相連，風扇接觸器的輸入端與二極微型斷路器也稱為二極微斷的輸出端相連，二極微斷的輸入端連入變頻控制櫃的電源進線端子，風扇接觸器選用LC1-D09型交流接觸器，二極微斷選用DZ47-60/2PQA)型微型斷路器。變頻控制櫃的面板上設有液壓油泵電機變頻、工頻模式選擇開關SA1、變頻運行開關SA2、工作模式指示燈(1HL、2HL)、電源指示燈3HL、變頻運行指示燈4HL、變頻故障指示燈 5HL等。變頻控制櫃的面板上設有測量三相電源的電壓表和液壓油泵電機變頻運行的電流表等，電壓表採用6L2-500V，電流表選用6L2-200A/5A。如圖1、2、3所示，變頻控制櫃設有可編程控制器PLC，該PLC包括主機模塊LOGO 和開關量擴展模塊1DI，主機模塊LOGO的輸入端接有變頻工頻選擇開關ISA、變頻運行開關 2SA、注塑機各工藝電磁閥及動作信號的常開觸點信號(包括合模JI、射臺前進J2、注射J3、保壓J4、預塑J5、射臺後退J6、開模J7、頂出J8等信號)，主機模塊的輸出端接有第一、第二變頻接觸器的控制線圈、工頻迴路互鎖繼電器IKA和變頻器多段速度指令信號端子COM、 SSI、SS2、SS3，開關量擴展模塊IDI的輸出端接有油泵電機變頻、工頻運行模式指示1HL、 2HL 等。為進一步降低變頻器輸出側諧波幹擾，在兩隻變頻接觸器輸出側的動力電纜上分別均穿設有鐵氧體磁環。主斷路器QF與配電電源間的主進線電纜上也穿設有鐵氧體磁環。液壓注塑機油泵電機控制系統使用時通過變頻控制柜上的變頻工頻模式選擇開關選擇變頻或工頻運行液壓電機；當選擇變頻運行模式時，PLC根據注塑機各工藝電磁閥等動作信號，同步控制變頻器輸出各工藝對應的頻率，從而控制油泵電機變流量運行，滿足不同注塑工藝對油壓、油量的需求，並達到注塑機節能運行的目的；另外由於不改動原有注塑機控制系統的程序，原有控制系統對注塑機的多種保護功能均有效，確保設備的安全可靠運行，也便於用戶實施節能改造。具體工作原理如下1、變頻工作方式。(1)接通變頻控制櫃工作電源，電源指示燈3HL亮。當模式選擇開關SAl合向「變頻模式」時，工頻互鎖繼電器KAl線圈得電動作，KAl輔助常閉觸頭斷開，注塑機原星三角控制迴路斷開，即油泵電機3隻工頻接觸器無法得電工作，PLC輸出信號控制2隻變頻接觸器KM1、KM2線圈得電動作，變頻器與三相交流電動機電路接通，等待變頻器運行；同時工頻模式指示燈IHL無指示，變頻模式指示燈2HL亮。( 變頻器調速工作過程。按下變頻器起動開關SA2，變頻器開始運行，變頻工作指示燈4HL亮，注塑機油泵電機開始工作。變頻控制櫃主控PLC根據其輸入端接收到的注塑機的合模JI、射臺前進J2、 注射J3、保壓J4、預塑J5、射臺後退J6、開模J7、頂出J8等工藝過程控制信號進行處理後， 立即輸出開關信號給變頻器的多段速控制信號埠(COM、SSI、SS2、SS3)，也是變頻器輸出頻率的給定信號，以此調節方式來滿足注塑機各種工藝對供油壓力和流量的要求，並達到節能的目的，又滿足了注塑機不同工藝階段液壓傳動系統不同的液壓和流量的要求。(3)變頻器的保護和故障處理。變頻器自身具有過電流、過載、過壓、欠壓、短路等多種保護功能， 它不僅能保護變頻器自身，而且能保護液壓油泵電機，進一步保護注塑機液壓系統、機械系統，防止不恰當的操作可能帶來的危害，所以不需要另設專門保護電路。當變頻器發生故障或保護時，變頻器輸出信號TAl和TCl兩端的常開信號閉合，故障指示燈5HL指示，等待操作維修人員排除故障。2、工頻工作方式。當模式選擇開關SAl合向「工頻工作」模式時，PLC程序控制2 只變頻接觸器KMl、KM2不動作，變頻工作電路無法得電，同時PLC程序控制工頻互鎖繼電器 KAl線圈得電動作，KAl輔助常閉觸頭閉合，注塑機原星三角控制迴路接通，操作人員可利用原有星三角控制模式起動油泵電機，同時工頻模式指示燈IHL亮。
權利要求1.一種液壓注塑機變頻節能控制系統，包括液壓注塑機控制櫃，該液壓注塑機控制櫃包括的注塑機主控板控制連接注塑機斷路器的輸入端，注塑機斷路器的輸出端分別連入電源接觸器和Δ型接觸器的進線端，電源接觸器、Y型接觸器和Δ型接觸器的出線端分別連入油泵電機三相繞組的對應接線端子，其特徵在於還包括變頻控制櫃，該變頻控制櫃內自上而下設有依次串接的主斷路器、進線電抗器、變頻器和出線電抗器，PLC的輸出端與所述變頻器的信號輸入端相連，所述出線電抗器的出線端連有並聯的第一變頻接觸器和第二變頻接觸器，該兩個變頻接觸器的出線端分別連入油泵電機三相繞組的對應接線端子，所述注塑機主控板的信號輸出端上連接有注塑機工藝控制信號端子，該注塑機工藝控制信號端子通過電纜與變頻控制櫃內的PLC相連。
2.根據權利要求1所述的一種液壓注塑機變頻節能控制系統，其特徵在於所述變頻控制櫃內側壁的上部設有軸流風扇，該軸流風扇與風扇接觸器的輸出端相連，風扇接觸器的輸入端與二極微型斷路器的輸出端相連，該二極微型斷路器的輸入端連入變頻控制櫃的電源進線端子。
3.根據權利要求2所述的一種液壓注塑機變頻節能控制系統，其特徵在於所述變頻控制櫃的面板上設有油泵電機變頻、工頻運行模式選擇開關、測量三相電源的電壓表以及油泵電機變頻運行的電流表、模式運行指示燈和變頻故障指示燈。
4.根據權利要求1所述的一種液壓注塑機變頻節能控制系統，其特徵在於所述變頻器設有主控進線端子R、S、T、主控出線端子U、V、W和接地端子E，還設有多速指令接口端子、 變頻器端子運行接口端子FWD、故障復位接口端子RST和公共端子COM。
5.根據權利要求1所述的一種液壓注塑機變頻節能控制系統，其特徵在於所述PLC 包括主機模塊LOGO和開關量擴展模塊IDI，主機模塊LOGO的輸入端接有變頻工頻選擇開關 SA1、變頻運行開關SA2、注塑機各工藝電磁閥及動作信號的常開觸點信號，主機模塊LOGO 的輸出端接有第一、第二變頻接觸器的控制線圈以及變頻器的多速指令信號端子和公共端子COM，開關量擴展模塊IDI的輸出端接有油泵電機變頻、工頻運行模式指示和工頻迴路互鎖繼電器KAl。
6.根據權利要求5所述的一種液壓注塑機變頻節能控制系統，其特徵在於所述注塑機各工藝電磁閥及動作信號的常開觸點信號包括合模JI、射臺前進J2、注射J3、保壓J4、預塑J5、射臺後退J6、開模J7、頂出J8信號。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的一種液壓注塑機變頻節能控制系統，其特徵在於所述第一、第二變頻接觸器出線端分別通過動力電纜連入油泵電機三相繞組的對應接線端子，所述動力電纜上分別穿設有鐵氧體磁環。
專利摘要本實用新型涉及一種液壓注塑機變頻節能控制系統，包括液壓注塑機控制櫃和變頻控制櫃，變頻控制櫃內自上而下設有依次串接的主斷路器、進線電抗器、變頻器和出線電抗器，PLC的輸出端與變頻器的信號輸入端相連，出線電抗器的出線端連有並聯的第一變頻接觸器和第二變頻接觸器，其出線端分別連入油泵電機三相繞組的對應接線端子；當選擇變頻運行模式時，PLC根據注塑機各工藝電磁閥等動作信號，同步控制變頻器輸出各工藝對應的頻率，控制油泵電機變流量運行，滿足不同注塑工藝對油壓、油量的需求，使注塑機節能運行；由於不改動原有注塑機控制系統的程序，原有控制系統對注塑機的多種保護功能均有效，確保設備的安全可靠運行，也便於用戶實施節能改造。
文檔編號B29C45/76GK201989307SQ201120052828
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月2日 優先權日2011年3月2日
發明者常紅星, 李永剛, 郭麗麗 申請人:漯河恆義達電氣設備有限公司, 鄭州大學