注塑机伺服泵的应用

油压控制模式
油压控制相关
120ms 1 旋变参数
0.1度 0.1% 0.1% 0.1度 显示参数
RPM
现场试机概况（三）
示波器显示压力信号状态
图1仿真器捕捉设定油压和实际油压信号（上升时间约100ms）
我们优势
１）调试方便； 我们采用CAN通讯控制，尽可能的减少接线； 我们兼容电脑板和驱动器自身两种类型油压和流量控制； 兼容高可靠性的旋变编码器信号，采用方便的DB9接口； 充分考虑到用户的易用性，包括自适应编码器方向、默认出 厂参数基本满足大部分应用场合等； ２）整个系统相对海天上位机（宏迅）＋压力流量转换板，我们 是通过电脑板通过通讯方式和我们驱动器连成一整体，故障率 减小，维护调试简化； ３）整套成本优势； ４）采用螺杆泵相对齿轮泵、柱塞泵优势更大；
同步机驱动器 在注塑机上的应用
系统实物对照-伺服泵
永磁同步电机特点
1、低频大转矩——极对数多； 2、节能——转子无励磁，每安培出力大（Kt）； 3、转矩控制精度高——无转差频率； 4、弱磁困难——电压限制，气隙大，一般不超频运行。
同步机适应的编码器及汇川PG卡（选件）
异步电机可选用的PG卡类型： MD32PG、MD32PGD、UVW型（MD32PG3） 永磁同步电机可选用的PG卡类型： UVW型、正余弦型、ABZ型、旋转变压器、 无编码器（试机）
L/机器所需流量＝V(泵排量) * n(转速) /1000 如果 L 需要放余量，可 以乘以一个系数(如1.05) 此处计算出来的 N 可以乘以0.8 ，因为电 机可以过载， N(泵所需转矩) ＝0.0156 * V(泵排量) * P(系统最高压力) 而且系统最 高压力使用时间也是很短的 I = Nm / Kt Kt 转矩系数 (理论计算 Kt ＝（9550*18.8/1800)/34.9=2.86) 当140公斤压力时，理论计算驱动器电流为 I=(0.0156*50*140)/2.9=38A 现场实际测得电流 140公斤时变频器显示电流为45A; 压力表显示０压力时，变频器运行到５０Ｈｚ时显示电流４A； 将理论计算38A＋零空压力4A＝42A;与实际45A差不多．
现场试机概况（二）
• 驱动器端子接线及参数设定
（选用自身油压控制，通讯设定压 力和流量）
CH CL X1 X2 COM GND AI1 +24V
旋变编码器接口
CAN
通讯
使能 运行
注射时对应
PID2
DB1:RES＿
压力传感器信号０～10v
DB2:RES+ DB3:SIN+ DB4:SIN_ DB5:COS+ DB9:COS_
1、不同工艺阶段对驱动的要求分析 注射阶段：速度上升快，油压限制稳定； 保压阶段：油压限制快速稳定； 工件顶出阶段：不振荡，动作平滑； 其它阶段：速度平滑； 2、油压PI调节实现方式的选择 驱动器实现油压PI调节； 电脑板实现油压PI调节；
汇川－伊士通电液混合控制油压方案(二）
客户关注指标： • 1）油压控制的快速性和稳定性：我们达到100ms稳定不超调， 和业内水平持平，但是需要合适的调节器增益。 • 2）节能指标：以不同油压下电机电流的大小作为衡量的标准， 我们变频器基本保持输出电流和油压线性变化，蒙德的驱动器油压 高于100Bar后电流比我们的大，是伊士通放弃的主要原因。 • 3）静音指标：要求电机运行低噪声，和电机、油泵的关系比较 大，低速保压阶段，我们驱动器控制声音非常小，电流噪声可以通 过增加载波频率减弱。 • 4）成本指标：应用该系统后消耗用油少，极有可能节省油箱的 水冷系统，或者改为简易的可控风扇散热系统，节省注塑机造价成 本和运行成本非常可观。
150米
1
0~80kHz(AB) 0~10kHz(UVW) 0~80kHz(AB)
5V
50米
1
旋转变压器
永磁同步机的自学习
1、永磁同步机自学习的内容？
电机参数；
60 f N nN p 编码器零点位置角；
2、永磁同步机自学习的方法？ 空载转动学习；
带负载转动学习；
静止学习；
注塑机驱动系统－传统液压控制
注塑机伺服应用需要关注的一些问题 1、电机选择和电流计算
力矩计算公式：
N = 0.0156 * V（泵的排量）* P（最高压力）/ Kt
Kt值说明(每安培的转矩值，NM/A)：
Kt = (9550 * 电机额定功率kW / 电机额定转速RPM）/ 电 机额定电流A
2、泵的选择
不同泵的问题：叶片泵，齿轮泵，螺杆泵 泵的效率问题：油压的泄漏导致效率下降，和油压有关。
汇川－伊士通电液混合控制方案（二）
通讯给定压 力和流量两 路信号
0~10v对应０～２５０MPa
实际压力表显示
系统通过驱动器自身的PID算法控制油泵转速，最终目标使得油泵输出油压快、准、稳达到注塑机操作面板设定压力值．
注塑机伺服系统框图
电脑板
SCI
CAN
CAN
显示屏 油路
注塑机伺服 驱动 速度反馈
特点：
定量泵通过异步机工频运行，高出系统的压力油通过溢流阀回
油；油温高；噪音大；液压油泄漏大；用户电费成本很高；但 可以提供很高的压力，维护烦；
变量泵相对定量泵可以省部分电，但仍避免不了定量泵的缺点
注塑机驱动系统－电液混合控制（伺服泵）
• • 伺服节能泵型注塑机，配置伺服 电机、旋转编码器、高精度压 力传感器； 时刻对系统的压力和流量进行检 测反馈，及时通过改变伺服同步 电机的转速和转矩对压力、流量 作出响应的调整，最终维持系统 的压力快、准、稳达到设定的压 力和流量； 动态响应高、成品重复精度高、 噪音低、最大程度的节省电费； 与传统的定量泵和变量泵系统相 比，同吨位的注塑机选配的电机 功率要小些，安装空间小、设备 整体档次提升． 可以恒功率超速运行，如电机额 定1800rpm,可以超到2000RPM.
汇川－伊士通电液混合控制油压方案(二）
注塑机对驱动的真实需求可以理解为： • 需要压力控制的时候，压力变化迅速平稳、不超调，如注射阶段不 出现飞边，保压阶段满足注射材料的压力要求； • 需要速度控制的时候，速度上升迅速平稳，如注射阶段保证所有注 射料快速均匀，避免出现缺料等情况。
对注塑机控制的难点：
最 远 传 输 距 分频输出 离
80米 80米 无 4~62
型号
MD32PG MD32PGD
供电电 压
15V 15V
编码器类型
开路集电极输出 开路集电极输出
响应速度
0~80kHz 0~80kHz
UVW型 （MD32PG3） 正余弦型
5V
差分输出（ABZ或 ABZ+UVW） 差分输出 （ABZ+SinCos） 激励信号＋sincos
• •
•
注塑机驱动系统－全电动控制
• 注塑系统中不含有任何液压油路控制，所有动作都依靠电动执 行机构完成；电动注塑机必然清洁； • 由于是无油机制，意味着不需要冷却，不需要冷却管路的购置、 运行和维护费用； • 成本明显高于液压机，采用伺服、驱动器、高精度传感器等， 成形产品高精度； • 运行噪音降低； • 节能明显，低能耗，全电动注塑机可节省50%-70%的能源， 而且在冷却水利用方面也有类似的效果； • 在一些需要极长时间闭模和极高的锁模压力加工领域，依然是 需要用液压注塑机，全电动替代不了．
功能码 Fr-08 F4-13 F4-14 F4-15 F4-16 FU-00 FU-01 FU-02 FU-03 FU-04 FU-05 FU-06 FU-07 FU-09 FU-10 FU-11 U1-00 U1-01 U1-02 U1-03 U1-04 U1-05 零点位置角 AI最小输入电平 AI最小输入对应油压的百分比 AI最大输入电平 AI最大输入对应油压的百分比
功能码说明
单位 0.1度 0.01V 0.1% 0.01V 0.1% ２ Bar Bar
备注 辨识结果参数
油压输入参数
0：非油压控制模式；1：驱动器油压控制（模拟量设定油压）；2：驱动器油压控 制（电脑板设定油压）；3：电脑板油压控制； 最大油压 设定油压 油压PI调节器KP１ 油压PI调节器KI1 油压上升斜率 旋变的极对数 1表示旋变接反 XI输入端子状态（X2为注射端子对应F4-01=00） 油压PI调节器KP2 油压PI调节器KI2 转子实时角度 设定油压 实际油压 旋变实时角度 油压调节的IT 实际运行转速
注塑机伺服控制调试方法
3、驱动器环路设定
电流环：和电感有关，默认1000，600； 速度环：要求动态性能高，默认60，0.5；
4、油压调节器
油压上升斜率设定：200ms；
最大油压设定；
油压模拟输入设定； 两组油压PI调节器，默认：60，10和60，3；
现场试机概况（一）
• 宁波菲仕电机参数 I0=48.7A;IN=34.9A;PN=18.8KW; TN=100N; UN=312V;KT=2.9NM/A 额定频率＝120Hz;额定转速＝1800rpm; • 油泵电机:50L/MIN • 注塑机设计最高油压：140MPa; • 理论计算公式
叶片方式和齿轮方式的油泵存在出油脉动大、低速泻漏大等问题，在该方
案中不可用。
注塑机伺服控制调试方法 1、旋变的使用
旋变的接线； 旋变的极对数；
旋变的自学习；
2、三种Байду номын сангаас压控制方式
驱动器实现油压PI调节，模拟量给定油压和流量； 驱动器实现油压PI调节，CAN通讯给定油压和流量； 电脑板实现油压PI调节，驱动器仅作执行结构；
注塑机油压控制方案
设定流量 设定油压
X
PID
转速限幅
控制速度
反馈油压
转矩给定
X
PI
转矩限幅 进入力矩控制
反馈速度
汇川－伊士通电液混合控制方案（一）
0~10v对应０～２５０MPa
实际压力表显示
通讯给定压 力和流量两 路信号
系统通过注塑机本身主机板中的PID算法控制油泵转速，最终目标使得油泵输出油压快、准、稳达到注塑机操作面板设定压力值．