基于KEBA控制器的伺服节能注塑机电控系统设计与研究

【摘要】：注塑机作为塑料制品的核心生产加工设备,随着现代塑料工业的不断发展,整机节能这项指标被越来越受到关注。目前,由于整机的价格低廉,注塑机使用企业为了节省生产成本,存在大量使用液压阀控系统注塑机的现象,该类注塑机有能耗高、效率低的缺点,并且其油泵的供油量无法随着实际生产工艺及时作出调整,导致溢流的现象经常发生。所以,针对该类注塑机进行节能改造具有实际意义,并且符合目前注塑机行业的发展方向和国家所倡导的节能降耗的要求。本文采用工业控制领域中的一种控制器——KEBA控制器,对液压阀控系统注塑机进行节能改造,给出了驱动系统和电控系统的改造方案。KEBA控制器完成上位机指令进行整机的信号处理,伺服驱动器通过KEBA控制器的上位机指令对伺服电机进行驱动,从而对整机压力和流量进行闭环控制。首先分析了液压阀控系统注塑机的能耗问题,发现利用此类注塑机进行生产时,存在由于液压阀溢流引起产生的高能耗。其次对节能控制系统的组成和原理进行研究,通过能耗分析,验证节能控制系统具有良好的节能效果。针对节能注塑机的电控系统,以KEBA控制器作为节能注塑机的上位机控制器对其动力驱动模块、顺序控制模块、注射系统的闭环控制模块、料筒温度控制模块进行设计,对整机的伺服驱动器控制方式、压力和流量的切换控制和电控系统的信号动作流程进行研究,并对KEBA电控系统和伺服驱动器的软件进行研究和优化。接着对型号为HTF100W1的液压阀控系统注塑机进行节能改造,采用同步闭环改造方案,实现对整机能量需求的匹配和自动调整,减小溢流带来的能源损耗。然后利用simulink建立了改造后的系统模型,对改造后的系统性能进行了仿真验证。最后利用改造后的注塑机进行实际生产,分析改造后的节能效果和注射压力、注射速度的响应,结果表明了节能改造工作的有效性,采用KEBA控制器的节能注塑机的电控系统相比之前的液压阀控系统注塑机各项指标都有了明显的改善,节能注塑机中还采用闭环控制卡和基于伺服阀的注射系统闭环控制结构,能够满足注塑制品对注塑机电控系统的需求。本文在节能改造过程中,还提出了一种定量泵并泵改造方案,可以满足瞬时大流量的工况要求。