MD300注塑機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試指南
（編輯：科寶機(jī)電自動(dòng)化有限公司，應(yīng)用領(lǐng)域：注塑機(jī)）

一、概述
對(duì)于塑料制品行業(yè)來(lái)說(shuō)，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機(jī)是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一，因此降低注塑機(jī)的能耗成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。
    目前絕大多數(shù)的注塑機(jī)都屬于液壓傳動(dòng)注塑機(jī)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力由電機(jī)帶動(dòng)油泵提供。在注塑周期的過(guò)程中，注塑機(jī)在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所須的流量和壓力。液壓系統(tǒng)的負(fù)荷變化很大，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉。這樣既加劇了各種閥門(mén)的磨損，又造成油溫過(guò)高，電機(jī)噪音過(guò)大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計(jì)中，用戶(hù)油泵電機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置在注塑機(jī)上的應(yīng)用，對(duì)于減少能源浪費(fèi)具有重要意義。
二、使用說(shuō)明
    2．1  功能與端子接線(xiàn)說(shuō)明
MD30IN卡是匯川公司推出的與MD300系列變頻器配套使用的注塑機(jī)控制卡。
它可以直接輸入0～1A（通過(guò)AI—COM端子）直流電流信號(hào)或0～24V（通過(guò)AV—COM端子）直流電壓信號(hào)，如圖2-1。經(jīng)過(guò)光耦隔離處理后，轉(zhuǎn)換成0～5V電壓信號(hào)通過(guò)擴(kuò)展卡接口，輸入到變頻器。
當(dāng)選用電流輸入時(shí)，AI/AV跳線(xiàn)請(qǐng)選擇AI側(cè)（見(jiàn)圖2-2）。同理，當(dāng)選擇電壓輸入時(shí)，AI/AV跳線(xiàn)選擇AV側(cè)。注意：出廠默認(rèn)為AI側(cè)。
由于實(shí)際變頻器的模擬輸入信號(hào)為0～5V電壓信號(hào), 因此，在用于注塑機(jī)控制時(shí)，MD300的參數(shù)(F3-02~F3-09)要作相應(yīng)的更改。
MD30IN還提供雙24V電源用于外部繼電器切換用，其最大通流能力為100mA。



                                                    擴(kuò)展卡接口
          
圖2-1                                   圖2-2
    2．2  安裝方式
1)    請(qǐng)?jiān)谧冾l器完全斷電情況下安裝；
2)    對(duì)準(zhǔn)控制卡和變頻器控制板的擴(kuò)展卡接口；
3)    用螺絲固定，如圖2-3所示。


圖2-3
三、注塑機(jī)節(jié)能改造的注意事項(xiàng)
1、將注塑機(jī)技術(shù)與變頻器技術(shù)完美結(jié)合
派遣既懂注塑機(jī)技術(shù)又懂變頻器技術(shù)的工程師，前往現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)了解注塑機(jī)的工況及控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。盡量不改變注塑機(jī)原有的控制系統(tǒng)，巧妙地選取控制信號(hào)，將注塑機(jī)技術(shù)與變頻器技術(shù)完美結(jié)合，是注塑機(jī)節(jié)能改造成功的前提。
  2、關(guān)于變頻器的選型
    在對(duì)變頻器的選型時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)和要求來(lái)定。因注塑機(jī)的負(fù)載性質(zhì)是恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)，機(jī)械特性較硬，動(dòng)態(tài)特性要求較高，所以應(yīng)選用矢量控制高性能變頻器。
  3、變頻器容量的選擇
    在選配變頻器容量前，應(yīng)實(shí)測(cè)一下注塑機(jī)在各個(gè)工序過(guò)程中，油泵電機(jī)工頻狀態(tài)運(yùn)行的最大負(fù)荷電流，作為選擇變頻器容量的依據(jù)。變頻器的額定電流最好為控制電機(jī)額定電流的1.1～1.5倍，且電壓等級(jí)與控制電機(jī)相符。
  4、變頻器的安裝環(huán)境
    因?yàn)樗苣z廠環(huán)境溫度高，塑料粉塵多，因此節(jié)能裝置的柜體要設(shè)計(jì)合理，柜內(nèi)變頻器周?chē)鷳?yīng)留足夠的空間，保證良好的通風(fēng)渠道，并加裝冷卻風(fēng)扇以強(qiáng)迫風(fēng)冷。現(xiàn)場(chǎng)需安裝在通風(fēng)良好，遠(yuǎn)離熱源和塵埃多的地方。
  5、變頻器對(duì)注塑機(jī)工作的干擾
    變頻器的輸入和輸出電流中都會(huì)有一定量高次諧波成份，傳出來(lái)便形成了干擾注塑機(jī)正常工作的信號(hào)。
   應(yīng)采取以下措施：
  （1）不要使變頻器的輸入、輸出電纜與變頻器的控制信號(hào)（包括其它設(shè)備的控制信號(hào)線(xiàn)）平行走或捆扎在一起；
  （2）減少變頻器的載波頻率；
  （3）在變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)加裝變頻器專(zhuān)用濾波器、電抗器等措施減小高次諧波電流；
  （4）變頻器的外殼必須可靠接地。

四、設(shè)計(jì)注塑機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)控制柜
控制柜電氣原理圖如下圖1所示








圖4-1   控制柜電氣原理圖（取比例流量閥電壓信號(hào)到變頻器）
圖中
1、控制柜操作面板上安裝有：
     A）三位選擇開(kāi)關(guān)K1：用于變頻運(yùn)行/工頻運(yùn)行切換；
     B）常開(kāi)控制按鈕K2：用于變頻器出現(xiàn)故障復(fù)位；
     C）面板工頻運(yùn)行指示燈ED1；
     D）面板變頻運(yùn)行指示燈ED2。
    
2、上圖中，KM1和KM2為工變頻轉(zhuǎn)換接觸器，MCCB為進(jìn)線(xiàn)空氣斷路器，KM為進(jìn)線(xiàn)接觸器（圖中為示意畫(huà)法，一般可以省去不用）。選用規(guī)格和線(xiàn)徑可參考用戶(hù)手冊(cè)第三章的有關(guān)說(shuō)明。

    3、噪聲濾波器A1和A2可采用共模電抗。
    其中，A2必須使用，否則共模干擾可能會(huì)對(duì)注塑機(jī)的cpu工作造成影響。但
A1可根據(jù)具體情況考慮選用，在大多數(shù)情況下可以不選用。
    共模電抗一般使用直徑為100~150mm的鐵氧體（15RMB/個(gè)）。
4、注意：應(yīng)在操作面板的顯要位置提示：工變頻轉(zhuǎn)換的注意事項(xiàng)。
對(duì)工/變頻轉(zhuǎn)換時(shí)的注意事項(xiàng)，應(yīng)在控制柜操作面板上重點(diǎn)醒目位置印出，以提醒操作人員。
(例如：請(qǐng)先按下注塑機(jī)的停止按鈕，將工/變頻轉(zhuǎn)換按鈕打到停止位置， 等電機(jī)停止后，再轉(zhuǎn)換到變頻起動(dòng)注塑機(jī)工作；如變頻出現(xiàn)故障，請(qǐng)按復(fù)位按鈕。)
   5、圖中，k為星/角轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)觸點(diǎn)，可在塑機(jī)內(nèi)部的星/角轉(zhuǎn)換結(jié)束接觸器上加裝輔助觸點(diǎn)引出。
  
五、安裝、調(diào)試和使用過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題            
1、變頻器對(duì)塑機(jī)的干擾一般可通過(guò)共模濾波器A2解決；
2、必須特別注意變頻器輸入、輸出電源線(xiàn)對(duì)塑機(jī)的干擾：鋪設(shè)變頻器輸入、輸
出電源線(xiàn)線(xiàn)和流量信號(hào)線(xiàn)時(shí)，請(qǐng)注意鋪設(shè)規(guī)則。
3、尤其應(yīng)注意良好接地,最好是變頻器與電機(jī)單獨(dú)接地；
4、控制柜通風(fēng)設(shè)計(jì)：MD300變頻器支持散熱器柜外安裝，請(qǐng)務(wù)必做好控制柜的
通風(fēng)設(shè)計(jì)，（否則會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)不良，變頻器過(guò)熱，控制柜內(nèi)部過(guò)熱，需要現(xiàn)場(chǎng)加
裝風(fēng)扇的情況）；
5、為了更好的抑制變頻器對(duì)注塑機(jī)的干擾，可以通過(guò)在塑機(jī)本身的開(kāi)關(guān)電源的
輸入變壓器的前端接入品質(zhì)良好的EMC濾波器(75RMB/個(gè))；
6、關(guān)于過(guò)流
    使用MD300變頻器可以最大限度的發(fā)揮塑機(jī)的加工能力，不失速。
    注塑機(jī)一般不易空載辨識(shí)電機(jī)參數(shù)，在此情況下可采取以下措施：
    1）進(jìn)行電機(jī)靜態(tài)參數(shù)整定；
    2）調(diào)整參數(shù)：將塑機(jī)空載運(yùn)行（不加載），設(shè)定加速時(shí)間為0.1秒，起動(dòng)，不出現(xiàn)失速；
    3）滿(mǎn)載起動(dòng)，調(diào)整調(diào)節(jié)器參數(shù)，不出現(xiàn)失速。

六、功能碼設(shè)定和調(diào)試  
1、功能碼設(shè)定
AI1模擬量輸入與設(shè)定頻率的關(guān)系見(jiàn)下圖：
圖中，V1、V2、V3、V4分別為F3-02（模擬量1）、F3-04（模擬量2）、F3-06（模擬量3）和F3-08（模擬量4），對(duì)應(yīng)的設(shè)定頻率為f1（F3-03模擬量1對(duì)應(yīng)頻率）、f2（F3-05模擬量2對(duì)應(yīng)頻率）、f3（F3-07模擬量3對(duì)應(yīng)頻率）、f4（F3-09模擬量4對(duì)應(yīng)頻率）。設(shè)定時(shí)注意保證：V1《V2《V3《V4。
圖6-1變頻器模擬專(zhuān)用頻率設(shè)定特性曲線(xiàn)


相關(guān)功能碼設(shè)定一覽
功能碼設(shè)定值    功能碼意義    說(shuō)明
F0-00=0    無(wú)速度傳感器矢量控制    
F0-01=1    端子運(yùn)行命令通道    
F0.-02=3    模擬給定（AI1）    
F0-05=0.1~2.0s    加速時(shí)間    
F0-06＝1.5s    減速時(shí)間    
F0.-09=1    設(shè)定DI1端子為正轉(zhuǎn)運(yùn)行；    
F0-10=9    設(shè)定DI2輸入端子為外部故障復(fù)位功能    
F1-00～F1-05    根據(jù)電機(jī)銘牌輸入電機(jī)參數(shù)    
F1-16～F1-10    通過(guò)靜止或完整調(diào)諧獲得相關(guān)電機(jī)參數(shù)    

F3-02~F3-09    通過(guò)設(shè)置F3-02~F3-09參數(shù)來(lái)設(shè)置變頻器模擬
專(zhuān)用頻率設(shè)定特性曲線(xiàn)    1、可調(diào)中點(diǎn)電壓，進(jìn)行線(xiàn)性調(diào)節(jié)
2、設(shè)定時(shí)注意保證：
F3-02《F3-04《F3-06《F3-08。
3、調(diào)試
     1）根據(jù)塑機(jī)及工藝情況，設(shè)置 參數(shù)如上表所示；
     2）將K1打在變頻器運(yùn)行位置：
     A、設(shè)置單一工藝過(guò)程(如射臺(tái)運(yùn)動(dòng))速度為99%，運(yùn)行，觀察變頻器鍵盤(pán)運(yùn)行頻率，微調(diào)F3-08，使變頻器鍵盤(pán)運(yùn)行頻率為48～50Hz 左右；
     B、設(shè)置單一工藝過(guò)程(如射臺(tái)運(yùn)動(dòng))速度為  3%，運(yùn)行，觀察變頻器鍵盤(pán)運(yùn)行頻率，微調(diào)F3-02，使變頻器鍵盤(pán)運(yùn)行頻率為0.5～1.3Hz 左右；
     C、設(shè)置單一工藝過(guò)程(如射臺(tái)運(yùn)動(dòng))速度為50%，運(yùn)行，觀察變頻器鍵盤(pán)運(yùn)行頻率，微調(diào)F3-06或F3-04，使變頻器鍵盤(pán)運(yùn)行頻率為23～25Hz 左右；
     3）在各種工況下運(yùn)行，觀察運(yùn)行頻率，微調(diào)參數(shù)直到滿(mǎn)意為止；
     4）有些塑機(jī)線(xiàn)性已經(jīng)讓操作工調(diào)偏了，調(diào)好兩邊，工藝滿(mǎn)足即可節(jié)能。

七、前期準(zhǔn)備工作
1、改造適用于采用比例閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)的定量泵注塑機(jī)（是葉片泵：包括單泵、多泵系統(tǒng)，單電機(jī)和雙電機(jī)，多級(jí)泵）。
2、用戶(hù)需提供注塑機(jī)電氣控制系統(tǒng)圖，液壓控制系統(tǒng)圖（油路圖、時(shí)序圖和電氣圖）；
3、制定相應(yīng)改造方案。與用戶(hù)方技術(shù)人員配合，共同完成設(shè)備安裝，系統(tǒng)調(diào)試；
4、一定要考慮干擾和諧波問(wèn)題；
5、初次試機(jī)，柜子通風(fēng)尤其要充足，否則后患無(wú)窮；
6、柜子下面留夠位置，以備安裝濾波器之用；