引言：本文主要介紹了臺(tái)達(dá)伺服液壓泵驅(qū)動(dòng)器在注塑機(jī)上的應(yīng)用，以幫助用戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，減少企業(yè)成本，增加收益。
眾所周知，橡塑行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)國(guó)家列為一個(gè)重點(diǎn)裝備行業(yè)，而其中液壓注塑機(jī)的伺服化又是其中的重中之重。雖然已經(jīng)有了眾多的品牌都相繼推出了油電伺服塑機(jī)，但這不意味著油電伺服塑機(jī)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了完善的地步。因?yàn)殡S著該項(xiàng)技術(shù)的日益成熟，圍繞著油電伺服技術(shù)的外圍技術(shù)革新會(huì)進(jìn)一步挖掘油電伺服技術(shù)，使之走上更高一層。所以掌握最基本的調(diào)機(jī)技術(shù)是必須。
1 油電伺服塑機(jī)的基本動(dòng)作原理
1.1 油電伺服塑機(jī)
油電系統(tǒng)，是一種液壓系統(tǒng)和電氣控制的結(jié)合體。其中液壓系統(tǒng)是流體能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的關(guān)鍵，它主要是由液壓泵、油箱、各種換向閥(閥島)、液壓油缸、安全閥和將所有元件密閉連接的油管。圖1為油電伺服塑機(jī)基本動(dòng)作示意圖。
圖1 油電伺服塑機(jī)基本動(dòng)作示意圖
液壓系統(tǒng)的作用是使液壓油按照上位機(jī)指定的路徑，通過(guò)換向閥和油管達(dá)到要求的液壓缸，在液壓缸活塞遇到抵抗形成背壓時(shí)能夠迅速產(chǎn)生所需的壓力，所以液壓系統(tǒng)的密閉性(無(wú)外泄、無(wú)內(nèi)泄)和內(nèi)阻性(油路中無(wú)阻礙、各種閥的動(dòng)作順暢可靠、油品質(zhì)量好)都非常好。當(dāng)然這些我們只能通過(guò)液壓的實(shí)際動(dòng)作才能分析，不過(guò)我們可以首先通過(guò)外觀、動(dòng)作，油路手感等方式做初步的判斷，如有懷疑必須要請(qǐng)塑機(jī)的生產(chǎn)維修人員協(xié)助。
電氣控制系統(tǒng)包含了上位機(jī)(電腦板)、油電伺服驅(qū)動(dòng)器、必要的檢測(cè)反饋器(壓力傳感器)、油泵電機(jī)等，而其中油電伺服驅(qū)動(dòng)器是做為控制液壓系統(tǒng)的最重要的直接環(huán)節(jié)，通過(guò)它驅(qū)動(dòng)油泵電機(jī)使液壓泵可以為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力，使每個(gè)終端的液壓缸做出快速、平穩(wěn)、連續(xù)的動(dòng)作，所以油電伺服驅(qū)動(dòng)器與油泵電機(jī)的配合調(diào)整是整機(jī)良好性能的重要一環(huán)。
臺(tái)達(dá)VFD-VJ是一款專業(yè)的伺服液壓泵驅(qū)動(dòng)器，功能專一，所以從硬件到韌體及參數(shù)都體現(xiàn)了一款專用液壓伺服驅(qū)動(dòng)器的特性，主要表現(xiàn)在一下6個(gè)方面：
(1)形成壓力、流量全閉環(huán)控制模式
(2)內(nèi)置PQ控制器
(3)為同步伺服電機(jī)和異步電機(jī)提供矢量控制模式
(4)二倍的過(guò)載能力，
(5)內(nèi)置過(guò)壓檢測(cè)保護(hù)功能，為液壓系統(tǒng)提供底層的保護(hù)
(6)驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)勁的冷卻風(fēng)扇，適用于高溫環(huán)境
1.2 VFD-VJ的電控架構(gòu)
VFD-VJ的電控架構(gòu)如圖2所示。
圖2 VFD-VJ的電控架構(gòu)
2.3 VFD-VJ的控制線路配線
VFD-VJ的控制線路配線圖如圖3所示。
圖3 VFD-VJ的控制線路配線圖
如圖所示，還需注意在安裝過(guò)程中其壓力及流量模擬信號(hào)線接入要求，具體有以下幾點(diǎn)：首先，使用二芯屏蔽線;其次，線長(zhǎng)最好不超1米;第三，行線避開(kāi)交流動(dòng)力線或減少平行行線;第四，屏蔽線根據(jù)實(shí)際情況做單端或雙端接地;第五，如VJ及整個(gè)電氣控制柜做了良好有效接地處理，可將ACM做接地處理;最后，可加裝磁環(huán)加強(qiáng)抗干擾能力
2.4 VFD-VJ動(dòng)力線路配線圖
VFD-VJ動(dòng)力線路配線如圖4所示。
圖4 VFD-VJ動(dòng)力線路配線
在實(shí)際應(yīng)用情況下，VFD-VJ動(dòng)力線路接線有以下要求：首先，動(dòng)力線的平方數(shù)必須附合相應(yīng)的允流標(biāo)準(zhǔn);其次，接地線應(yīng)為動(dòng)力線平方數(shù)的1.5倍，至少不得動(dòng)力線平方數(shù);第三，進(jìn)相接地與輸出接地不得混接或不接;第四，進(jìn)出相動(dòng)力線最好安裝磁環(huán)，減少電磁雜波。
2.5 電機(jī)溫度保護(hù)線路
圖5電機(jī)溫度保護(hù)線路
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，我們推薦使用KTY84溫度控制方式，因?yàn)榉答伿蔷€性信號(hào)，易于根據(jù)實(shí)際情況做出控制;另外，KTY84方式的分壓電阻≥2KΩ。值得注意的是，在布線中還需要重復(fù)一遍在開(kāi)始調(diào)機(jī)前的準(zhǔn)備工作，例如，確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)的安裝質(zhì)量，動(dòng)力(接地)線、控制線等線纜的產(chǎn)品質(zhì)量及配裝質(zhì)量;液壓系統(tǒng)的各接口的密閉性，安全閥打開(kāi)，各換向閥動(dòng)作正確;調(diào)機(jī)所需工具確認(rèn);USB轉(zhuǎn)485通訊接口是IFD6500，如圖6所示;另外，所用的監(jiān)控軟件應(yīng)該是VFD Explorer，如圖7。
圖6 通訊接口為IFD6500的USB
圖7 VFD Explorer監(jiān)控軟件
(1)波形窗口;(2)監(jiān)控曲線(參數(shù))選擇;(3)KeyPad操作界面;
(4)I/O端子狀態(tài)顯示;(5)驅(qū)動(dòng)器參數(shù);(6)獲取驅(qū)動(dòng)器參數(shù)
2 具體調(diào)機(jī)步驟
2.1 基本參數(shù)輸入階段
圖7 調(diào)機(jī)參數(shù)
2.2 電機(jī)自學(xué)習(xí)及試運(yùn)行階段
圖8 電機(jī)自學(xué)習(xí)及試運(yùn)行參數(shù)
2.3聯(lián)機(jī)調(diào)試階段
首先修改控制模式：00-09=1為壓力全閉環(huán)控制模式。圖9為相關(guān)參數(shù)設(shè)定。
圖9 聯(lián)機(jī)調(diào)試參數(shù)
這樣基本控制參數(shù)設(shè)定完畢。接下來(lái)開(kāi)始調(diào)試工藝控制參數(shù)，包括了壓力過(guò)壓檢測(cè)準(zhǔn)位、底壓、泄壓轉(zhuǎn)速和壓力控制的PID調(diào)整，其中最關(guān)鍵的是PID調(diào)整。
壓力過(guò)壓檢測(cè)準(zhǔn)位00-35：起到軟安全閥的作用，等同于液壓系統(tǒng)中安全閥，如用戶無(wú)特殊要求，可默認(rèn)出廠值。
底壓00-27，作用有二個(gè)：其一，為保證油路處于充油狀態(tài)，可使油缸迅速動(dòng)作;另外，某些液壓泵需要保持一個(gè)較低的啟始轉(zhuǎn)速，并易于其內(nèi)部潤(rùn)滑。可根據(jù)用戶實(shí)際需要設(shè)置該參數(shù)。另外也可通過(guò)設(shè)置該參數(shù)起到抑制“零漂”的作用。
泄壓轉(zhuǎn)速00-28：它的設(shè)定值決定了液壓系統(tǒng)的泄壓速度，但也受限于液壓泵不能高速且長(zhǎng)時(shí)反轉(zhuǎn)，所以該值不易過(guò)大。
此外，VFD-VJ有兩種PID控制方式：三段式(默認(rèn))和三組式;通過(guò)參數(shù)可做出選擇。
表1 VFD-VJ的PID控制參數(shù)設(shè)置
因?yàn)槿问絇ID控制可以滿足多數(shù)的塑機(jī)應(yīng)用，所以本文仍以三段式PID應(yīng)用為主。圖10是該方式的控制圖。
圖10 三段式PID控制
這種方式是將壓力控制分為三個(gè)不同的階段，用PID1、PID2及PID3對(duì)各自的階段進(jìn)行處理，涉及到參數(shù)如表2。
表2 PID三段參數(shù)
其中重點(diǎn)調(diào)整的P2和I2，這兩個(gè)參數(shù)關(guān)系到注塑機(jī)保壓成型階段的壓力穩(wěn)定特性，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響。P1、I1兩個(gè)參數(shù)主要負(fù)責(zé)壓力還未建立起來(lái)時(shí)，電機(jī)(油泵)大轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的響應(yīng)，與P2、I2的配合可使壓力建立的時(shí)間(從液壓油被泵出到達(dá)到指定的保壓壓力的時(shí)間)達(dá)到150ms及以內(nèi)。P3、I3是用來(lái)控制實(shí)際壓力超過(guò)壓力穩(wěn)定區(qū)后的狀態(tài)，因?yàn)閂FD-VJ極好的控制特性，從未沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)這種失控的狀態(tài)，所以這兩個(gè)參數(shù)一般不需調(diào)整。我們來(lái)看一下PID控制下的幾種常見(jiàn)的壓力曲線。
圖11 PID控制常見(jiàn)曲線
相較于理想中的適當(dāng)形態(tài)，在實(shí)際中右側(cè)的這種震蕩形態(tài)更為常見(jiàn)。一般調(diào)試過(guò)程是先P(增益)后I(積分)無(wú)微分的順序。重點(diǎn)對(duì)P2、I2進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)P2來(lái)抑制壓力過(guò)沖的幅度，I2來(lái)控制震蕩周期，得到一個(gè)最接近理想化的圖形。下面是在寧波某客戶調(diào)機(jī)時(shí)，PID調(diào)整前后的對(duì)比圖，圖11是未做PID參數(shù)調(diào)整時(shí)，壓力曲線。P2、I2使用驅(qū)動(dòng)器默認(rèn)設(shè)定值;圖12是修正PID后的壓力曲線，達(dá)到實(shí)際加工時(shí)壓力保持要求，震蕩幅度不大于0.4KG，速度響應(yīng)時(shí)間不大于40ms，壓力建立時(shí)間小于160ms，在控制效果上明顯好與競(jìng)品。
圖11 PID調(diào)整前，壓力曲線
圖12 PID調(diào)整后，壓力曲線
至此，一個(gè)完整VFD-VJ在注塑機(jī)上的調(diào)機(jī)過(guò)程結(jié)束。通過(guò)數(shù)十家塑機(jī)廠的長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用及反饋信息上看，調(diào)試過(guò)程在簡(jiǎn)易性、易控性和控制效果上明顯好于其它品牌。
3 總結(jié)
通過(guò)實(shí)踐證明，VFD-VJ油電伺服驅(qū)動(dòng)器在注塑機(jī)上使用，可以幫助用戶達(dá)到節(jié)能降耗的目的。根據(jù)不同的材質(zhì)和注塑工藝要求，平均節(jié)能率在40%～75%之間，并且可以與目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的國(guó)內(nèi)外各種品牌的油泵和同步伺服電機(jī)進(jìn)行匹配使用。
作者簡(jiǎn)介：
張文濤，生于1973年3月，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)?，F(xiàn)任中達(dá)電通股份高級(jí)應(yīng)用工程師，從事變頻器產(chǎn)品的機(jī)床行業(yè)及塑機(jī)行業(yè)的企劃，新產(chǎn)品測(cè)試，完善并協(xié)助營(yíng)銷推廣。
（轉(zhuǎn)載）
