自动化助力塑料机械节能增效

文:2013年8月

  相对于我国国民经济总体而言,我国塑料机械工业总产值并不大,但是与关联产业的发展相结合,塑料机械工业在国民经济中所发挥的作用不可小视。同时,据专家推测,全国塑料制品加工行业每年所消耗的电能相当于一个三峡和葛洲坝电站发电量的总和,因此塑料机械装备本身的节能方法、节能标准制定、节能产品生产技术的提高等,都具有重要的现实意义。

  本期控制盘点的精品着重点同样在节能与效率。同时盘点的塑料机械及注塑机传动要求可以帮您更了解塑料机械工作原理及自动化产品选择。

变频器

    塑料机械在应用变频调速技术后可以节约电能(可节电约20~60%)、减少对电网的冲击,实现绿色用电、还可提高产品质量和产量。
 
注塑机
    在注塑成型产品成本中,电能消耗成本占了很大的比例,因而能否有效减少电能损耗,受到了各注塑机厂家和用户的关注。随着变频调速技术的推广,变频调速在传动控制和节能领域已日渐得到了广泛应用,尤其在泵类负载场合采用变频控制节能效果显著。
 
    欧瑞传动:ZS2000注塑机专用系列变频器
 
欧瑞传动:ZS2000注塑机专用系列变频器
 
    产品特色:11-75KW;在通用变频器基础上,针对注塑机、挤出机、圆盘注射机等耗电量大的机型,结合注塑系统上产工艺的要求而研发的全新专用节能变频器。该款变频器能提高油泵电机功率因数,使电机节电率达到30%-65%。并有效降低噪音、油温和磨损,延长使用寿命。目前,已成功改造了国内外各种型号的注塑设备。
 
    四方电气:V360高性能闭环矢量变频器
 
四方电气:V360高性能闭环矢量变频器
 
    产品特色:V360基于全新矢量控制技术平台,内置闭环矢量、开环矢量、V/F、力矩控制四类核心控制算法,可轻松实现各类复杂控制应用,可最多扩展3个扩展卡;-最快75us的电流闭环响应周期,零速200%的启动力矩;变频器自带的近百种警示功能,可提前预警避免停机。
 
挤出机
    一台挤出设备通常由主机(挤出机)、辅机及其控制系统组成。其中控制系统主要由电器、仪表和执行机构组成,其主要作用为:控制主、辅机的拖动电机,满足工艺要求所需的转速和功率,并保证主、辅机能协调地运行,控制主、辅机的温度、压力、流量和制品的质量,实现整个机组的自动阿控制。
 
    在试用变频技术前,通常是把材料放入圆筒形容器以后,用螺杆挤出材料。在使用变频技术以后,可对压力进行控制,从而可以选择最合适的线性速度。
 
    英威腾:Goodrive300
 
英威腾:Goodrive300
 
    产品特色:Goodrive300变是新系列高性能矢量变频器,可广泛应用于异步电机和同步电机的调速控制。产品依托32位DSP,采用国际领先的矢量控制算法,实现高性能、高精度的电机驱动控制,在提高产品的可靠性和环境的适应性同时,强化了客户易用性和行业专业化的设计,功能更优化、应用更灵活、性能更稳定。
 
    台安:F510
 
台安:F510
 
    产品特色:F510系列为风水力专用变频器,传承东元第五代马达控制核心技术,搭配精确的马达参数调校机能,能有效提升整体系统效率;且其内建之恒压泵浦、排风扇、压缩机与HVAC等专用模式以及Modbus/ BACnet/ Metasys N2等通讯机能,可降低安装成本,并配合省能源控制,达到节能最高原则,满足大部分风水力应用需求。
 
吹塑机
    吹塑机变频调速拖动系统包括两部分:一是挤压主电机的变频调速器,二是牵引电机的变频调速器,其控制都十分简单,电动机的转速可通过面板的键盘或外接给定电位器来调节。变频器的功能预置需要注意以下几方面:由于塑料机械对机械特性的硬度和动态响应的要求不高,可采用V/F控制方式;可利用键盘或外接电位器进行给定频率;一般的塑料机械不必预置直流制动功能,但对于封切机,为了降低减速时间,预置直流制动是适宜的;点动频率 一般可预置为8Hz。
 
    新时达:AS500
 
新时达:AS500
 
    产品特色:AS500系列变频器采用国际最领先的无速度传感器矢量控制技术、闭环矢量控制和转矩控制技术,不仅具有与国际高端变频器同样优异的控制性能,同时还结合中国的应用特点,进一步强化了产品的可靠性和环境的适应性以及客户化和行业化的设计,能够更好地满足各种传动应用的需求;先进的驱动技术,可控电机:感应异步电机,永磁同步曳引机,永磁同步电机,PMSM伺服电机等。
 
    微能:WIN-9GS系列
 
微能:WIN-9GS系列
 
    产品特色:最大工作频率400HZ,最大过载达2倍额定电流,180%过载可工作6秒钟,150%过载可工作60秒钟 , 130%过载可工作5分钟,110%过载可工作20分钟,110%以下负载可连续稳定运行。
 
HMI
    HMI产品在塑料机械上的运用目的主要是操作控制和状态监控。目前中国的塑料机械厂商在人机界面的使用主要分为高端和普通两种。普通塑料机械通常采用专用计算机控制系统,集成液晶显示,多数属于MCU+文本终端。绝大多数的注塑机采用这种控制/显示方式。高端的塑料机械产品通常采用PLC来控制设备,以触摸屏作为人机界面。
    虽然在可靠性和功能上PLC加触摸屏的方案要好于专用电脑的方案,但是巨大的价格差距使得国内的用户选择了专用电脑方案,只有少数对性能要求更加看重的用户选用了PLC+触摸屏的方案。
 
    西门子:SMART LINE
 
西门子:SMART LINE
 
    产品特色:高分辨率64K真彩宽屏显示;LED背光,节能降耗;强大且丰富的通讯能力;高性能处理器、高速外部总线及64M DDR内存;先进的生产失效故障模式分析;先进的工业设计理念;可靠的电源设计。
 
    三菱电机:GOT1000系列
 
三菱电机:GOT1000系列
 
    产品特色:GOT1000系列具有五种类型的终端,可以满足任何系统或预算的要求。GT16型号具有多媒体以及包括嵌入式通信等大量特点和功能;GT15型号广泛应用于网络或单机独立环境;GT14型号便于使用的大小和功能,未来的新标准;GT12型号配有集成功能和通信接口;GT11型号配有众多高级功能。
 
    台达:DOP系列
 
台达:DOP系列
 
    产品特色:DOP系列提供多样化尺寸与色彩的触控屏幕,并为工业自动化机械提供快速方便的控制功能;尺寸规格从4.3″、5.6″、7″、8″到10.1″、10.4″;65536色TFT,分辨率最高可达1024x600像素;超大程序容量,最高可达82M。
 
PLC
    PLC在塑料机械行业的应用主要在挤出机上,部分高端注塑机也会使用。普通注塑机主要使用专用控制器。随着工艺水平的普遍提高,终端用户对塑料机械的控制水平要求逐年提高,PLC的应用也越来越多。塑料机械行业使用的PLC基本上都是64点以下的微型产品。主要品牌有西门子、三菱电机、欧姆龙等。
 
    西门子:SIMATICS7-1500
 
西门子:SIMATICS7-1500
 
    产品特色:新型的SIMATICS7-1500控制器除了包含多种创新技术之外,还设定了新标准,最大程度提高生产效率。无论是小型设备还是对速度和准确性要求较高的复杂设备装置,都一一适用。SIMATICS7-1500无缝集成到TIA博途中,极大提高了工程组态的效率。
 
    三菱电机:FX-2系列
 
三菱电机:FX-2系列
 
    产品特色:该系列PLC将电源模块、CPU模块和I/O模块集成为一个紧凑的单元;具有I/O模块、模拟模块、定位模块以及开放网络扩展模块的选配件,可满足用户的各种应用需求。
 
    欧姆龙:CP1E系列
 
欧姆龙:CP1E系列
 
    产品特色:.新型CP1E CPU单元可供选择,有效实现成本最优化;用“智能输入”直观控制;友好的梯形图程序输入;当自动插入指定时,会自动插入列;菜单显示直观。
 
注塑机控制
    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。
 
注塑机控制
 
    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。

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