CN1152775C - 一种用于注塑机节能运行的反馈型控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于注塑机节能运行的反馈型控制方法，尤其指带有变频器的注塑机节能运行的反馈型控制方法，该方法采用同步采集注塑机中各电磁阀和比例调节阀的信号，以此判断当前注塑机的运行状态，使变频器输出相应的频率值控制电机的转速。本发明的优点在于实施起来更为方便、容易；且通用性更强；***的动态响应速度快，还可以按工况要求使电机停止转动而最大限度地节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种注塑机的节能方法，尤其指带有变频器的注塑机的节能运行的控制方法。
背景技术
现有普通注塑机的电机是直接与工频电源相接，电机容量是根据液压***中工况所需的最大流量选定，所以在整个生产过程中，电机带动液压泵稳定地输出工况所需的最大流量，但在实际生产中，注塑机的每一个工作循环，各个工况所需的流量是不同的，因此在小流量工况时，多出来的流量就经过比例调节阀中的比例流量阀节流和比例压力阀溢流返回，这就造成了大量的能量浪费。为了减小浪费，人们采用变频器控制电机，使电机运行在相应转速下，使油泵输出适应于要求的流量，达到节能目的，这样问题就归结为变频器输出适当指令，使电机工作在相应转速。为此有各种方案，如申请号为00132886.7的中国发明专利申请《注塑机节能变频器及节能方法》，该方案在电机与工频电源之间串有普通变频器，然后用软件或硬件方式增加一个信号处理装置，该装置接收注塑机的工艺参数设置和工作状态信号，计算出变频器的频率值，并用该频率值控制变频器输出到电机的频率。该发明虽然可在非极端情况下，适当降低电机的运转速度，达到节约电能。然而该方案中采用流量阀信号与压力阀信号的线性组合的计算方法，在具体实施中有一定的难度，再者，当液压***中所需的流量和压力均为零时，电机仍在转动，此时达不到充分节能的目的。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是克服上述缺陷，提供一种容易实施，能更大限度节约能量的注塑机节能运行反馈型控制方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是克服上述缺陷，提供一种容易实施，能更大限度节约能量并使***的响应速度快的注塑机节能运行反馈型控制方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该注塑机节能运行的反馈型控制方法包括以下过程：①首先同步采集注塑机中各电磁阀的电压信号Vi以及比例调节阀中的比例压力阀电流信号Ip和比例流量阀电流信号If；②根据上述电磁阀电压信号Vi判断当前注塑机有无工作，若各个电磁阀电压信号Vi全部为零时，则变频器输出零转速指令，使电机完全停止转动，并转入第①步；若各电磁阀电压信号Vi至少有一个不为零，则转入第③步；③根据上述比例流量阀的电流信号If来确定相应变频器所应输出的频率Ff；④根据上述比例压力阀的电流信号Ip来确定对应的***压力P，并由此压力P确定相对应的变频器的输出频率的最低值Fmin(P)；⑤再判断Ff与Fmin(P)的大小，并以大者作为变频器的输出指令，使电机以大于等于Ff及Fmin(P)的转速运行。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：该注塑机节能运行的反馈型控制方法包括以下过程：①首先同步采集注塑机中各电磁阀的电压信号Vi以及比例调节阀中的比例压力阀电流信号Ip和比例流量阀电流信号If；②根据上述电磁阀电压信号Vi判断当前注塑机有无工作，若各个电磁阀电压信号Vi全部为零时，则开始一时间间隔为Td的延迟，在延时的开始时刻，变频器先输出事先设定的最低频率Ftmin指令，在Td延时结束时刻，再次采集注塑机中各电磁阀的电压信号Vi并判断，如仍然全部为零，则转入第①步，如至少一个电磁阀电压信号Vi不为零，则转入第③步；③根据上述比例流量阀的电流信号If来确定相应变频器所应输出的频率Ff；④根据上述比例压力阀的电流信号Ip来确定对应的***压力P，并由此压力P确定相对应的变频器的输出频率的最低值Fmin(P)；⑤再判断Ff与Fmin(P)的大小，并以大者作为变频器的输出指令，使电机以大于等于Ff及Fmin(P)的转速运行。
在本发明技术方案中的信号采集可以采取以下方式进行：各电磁阀的电压信号Vi是电磁阀两端的压差；比例阀的电流信号If、Ip是以串联方式将比例阀接入本运行控制模块。
与现有技术相比，本发明的优点在于仅采用比例流量阀的电流信号If来决定总体应具有的频率值，然后根据当前的压力调整总体的最低频率值，使该方法实施起来更为方便、容易；再者，本方法仅同步采集液压***电磁阀线圈两端的电压信号Vi和比例调节阀的电流信号，而与所采用的注塑机电气控制***无关，因而通用性更强；还有，根据电磁阀的电压信号全部为零时，先给变频器一个最低频率Ftmin，经时间Td延迟后，再变为零转速指令或正常指令，这使得***的动态响应速度快，也可以使电机停止转动而最大限度地节约能源。
附图说明
图1为本发明方法原理示意图；
图2本发明方法实施例1的控制信号逻辑流程方块图；
图3本发明方法实施例2的控制信号逻辑流程方块图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
当注塑机采用变频器进行节能控制时，使用本方法的节能运行控制模块作为中间部件，它监测注塑机的各个液压阀的工作状态，采集各电磁阀的电压信号、压力阀及流量阀的电流信号，以此来判断注塑机当前所处的工作状态，并据此计算出变频器所应输出的频率，通过变频器的频率输入端口控制变频器，变频器的输出端口输出相应的频率去控制注塑机液压***中的电机转速，它在整个***中的位置如图1。
实施例1，参见图2，该控制方法包括以下过程：①首先同步采集注塑机中各电磁阀的电压信号Vi以及比例调节阀中的比例压力阀电流信号Ip和比例流量阀电流信号IG②根据上述电磁阀电压信号Vi判断当前注塑机有无工作，若各个电磁阀电压信号Vi全部为零时，则变频器输出零转速指令，使电机完全停止转动，并转入第①步；若各电磁阀电压信号Vi至少有一个不为零，则转入第③步；③根据上述比例流量阀的电流信号If来决定电机的转速，即由测得的If用以下计算公式计算出相应变频器所输出的频率Ff，变频器输出Ff指令，去控制电机：
式中：c—为增益系数，可以不同的注塑工艺段来调整；
Ifmax—为比例流量阀输出最大流量Qmax时的电流；
Fmax—为比例流量阀输出最大流量Qmax时对应的变频器的输出频率；
Qmax—为比例流量阀的最大输出流量；
Df—为比例流量阀的起始电流，即流量为零时对应的电流。④根据比例压力阀的电流信号Ip寸上一步进行必要的修正，：因为在上一步中，仅根据液压***所需要的流量来决定电机的转速，只适用于转速较大的情况，当电机的转速较低时，液压***定量泵难以输出稳定的流量及维持相应的压力，要维持稳定的流量及压力，必须使电机转速大于***所需泵的某一最低转速，而该最低转速是随***压力不同而不同的，因此必须先依下式计算出***压力P：
其中：Ipmax—为比例压力阀输出的最大电流
Dp—为比例压力阀的起始电流
Pmax—为比例压力阀与最大电流Ipmax相应的最大压力
再由此压力根据事先测定可得此时电机的最低转速对应的变频器的输出频率的最低值Fmin(P)；⑤然后再比较Fmin(P)与Ff的大小，即若Ff＞Fmin(P)，则变频器输出频率为Ff指令；若Ff≤Fmin(P)，则变频器输出频率为大于Fmin(P)的指令，总之，变频器输出频率应当同时满足大于等于Ff及Fmin(P)。
实施例2，普通电机采用变频器带动时，其动态响应是比较低的，当***需要减速时，可以由电液比例阀来满足其较快的减速性能，但是当电机从停止到启动时，中间会有一个短暂的流量输出为零的过程，这样当变频器重新启动时，所需要耗费的时间比较长，为了缩短这一个起动过程，即加快***的响应速度，在实施例2中，见图3，增加了以下控制过程：当采集到的各电磁阀线圈两端的电压信号Vi全部为零时，变频器先输出事先一个设定的最低频率Ftmin指令，经过一个事先设定的延迟时间Td后，若仍然是全部Vi为零，才输出零转速指令，如果在Td时间内又有一个电磁阀恢复动作，即至少有一个Vi不为零，则改为按正常频率进行输出。因此在本实施例中变频器的输出信号为：
另外，本控制方法还可以依据各输入信号判断注塑机所处的工艺流程段，并以此对上式最终给变频器的频率信号进行调整，如在某些工艺段进行固定频率的控制或改变增益系数c及最低频率Ftmin。
Claims (4)
1.一种用于注塑机节能运行的反馈型控制方法，其特征是包括以下过程：
①首先同步采集注塑机中各电磁阀的电压信号(Vi)以及比例调节阀中的比例压力阀电流信号(Ip)和比例流量阀电流信号(If)；
②根据上述电磁阀电压信号(Vi)判断当前注塑机有无工作，若各个电磁阀电压信号(Vi)全部为零时，则变频器输出零转速指令，使电机完全停止转动，并转入第①步；若各电磁阀电压信号(Vi)至少有一个不为零，则转入第③步；
③根据上述比例流量阀的电流信号(If)来确定相应变频器所应输出的频率(Ff)；
④根据上述比例压力阀的电流信号(Ip)来确定对应的***压力(P)，并由此压力(P)确定相对应的变频器的输出频率的最低值Fmin(P)；
⑤再判断Ff与Fmin(P)的大小，并以大者作为变频器的输出指令，使电机以大于等于Ff及Fmin(P)的转速运行。
2、根据权利要求1所述的注塑机节能运行的反馈型控制方法，其特征在于根据比例流量阀的电流信号(If)来确定变频器所应输出频率(Ff)的方法是依下列公式计算：
式中：c—为增益系数，可以不同的注塑工艺段来调整；
Ifmax—为比例流量阀输出最大流量Qmax时的电流；
Fmax—为比例流量阀输出最大流量Qmax时对应的变频器的输出频率；
Qmax—为比例流量阀的最大输出流量；
Df—为比例流量阀的起始电流，即流量为零时对应的电流。
根据比例压力阀的电流信号(Ip)来确定变频器输出频率最低值Fmin(P)的方法是：先依以下公式计算出相应的***压力(P)，再由此压力(P)依照事先的测定来决定相应的Fmin(P)：
式中：Ipmax—为比例压力阀的最大电流；
Dp—为比例压力阀的起始电流；
Pmax—为比例压力阀与最大电流Ipmax相应的最大压力。
3、一种用于注塑机节能运行的反馈型控制方法，其特征是包括以下过程：
①首先同步采集注塑机中各电磁阀的电压信号(Vi)以及比例调节阀中的比例压力阀电流信号(Ip)和比例流量阀电流信号(If)；
②根据上述电磁阀电压信号(Vi)判断当前注塑机有无工作，若各个电磁阀电压信号(Vi)全部为零时，则开始一时间间隔为Td的延迟，在延时的开始时刻，变频器先输出事先设定的最低频率(Ftmin)指令，在Td延时结束时刻，再次采集注塑机中各电磁阀的电压信号(Vi)并判断，如仍然全部为零，则转入第①步，如至少一个电磁阀电压信号(Vi)不为零，则转入第③步；
③根据上述比例流量阀的电流信号(If)来确定相应变频器所应输出的频率(Ff)；
④根据上述比例压力阀的电流信号(Ip)来确定对应的***压力(P)，并由此压力(P)确定相对应的变频器的输出频率的最低值Fmin(P)；
⑤再判断Ff与Fmin(P)的大小，并以大者作为变频器的输出指令，使电机以大于等于Ff及Fmin(P)的转速运行。
4、根据权利要求3所述的注塑机节能运行的反馈型控制方法，其特征在于根据比例流量阀的电流信号(If)来确定变频器所应输出频率(Ff)的方法是依下列公式计算：
式中：c—为增益系数，可以不同的注塑工艺段来调整；
Ifmax-为比例流量阀输出最大流量Qmax时的电流；
Fmax-为比例流量阀输出最大流量Qmax时对应的变频器的输出频率；
Qmax—为比例流量阀的最大输出流量；
Df—为比例流量阀的起始电流，即流量为零时对应的电流。
根据比例压力阀的电流信号(Ip)来确定变频器输出频率最低值Fmin(P)的方法是：先依以下公式计算出相应的***压力(P)，再由此压力(P)依照事先的测定来决定相应的Fmin(P)：
式中：Ipmax-为比例压力阀的最大电流；
Dp—为比例压力阀的起始电流；
Pmax—为比例压力阀与最大电流Ipmax相应的最大压力。
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