电动注塑机电气控制论文

【摘要】近年来，随着我国经济的飞速发展，对能源的需求量也在不断增加，这就使得我国能源供应越来越紧缺，为能够有效解决能源供应紧张问题，节能这一概念便在社会中广泛传播，也受到了社会生产和生活的高度重视。一般而言，节能在社会的很多行业和领域都能得到有效应用，在塑料机械设计方面也不例外。以下是小编精心整理的《电动注塑机电气控制论文 (精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

电动注塑机电气控制论文 篇1：

注塑机的节能研究

摘要：能耗是影响塑料注射成型的瓶颈之一。本文通过对液压系统动力源电能消耗进行分析，外加上对变频控制系统的了解，结合实际工程经验和规则，采取变频改造的方法，大大降低了能耗。通过应用案例，验证了该改造的可行性。

关键词：能耗 变频系统 注射成型

随着煤炭、石油等可再生能源的日益减少和全球能源消耗大增的背景下，在可预测的将来，能源问题必将是制约一个国家发展的主要因素之一。再者，隨着全球经济危机的逐渐复苏与世界新型经济体强劲的发展势头，中国作为世界新兴经济体的一员，能源消耗量世界第一位，而且主要依靠能源进口来满足我国经济的高速发展，所以提高能源的利用率优化产业结构、减少能耗是我国现阶段实现可持续发展的必由之路。其中塑料等高分子化合物作为主要的能耗之一，据不完全统计，其能耗占全国总能耗的30%以上[3]，在欧美一些发达国家节能型塑料机械已占到全部市场的50%以上，我国是注塑机的生产大国，但还不是强国，每年以经济持续增长的速度发展，目前普遍使用的注塑机的驱动系统主要由异步电动机和定量泵搭配使用，由于注塑机完成各个动作需要的能耗不同，所以造成能量浪费。能量大量消耗的同时也对环境造成了严重的破坏，因此研究注塑机在成型过程中的节能技术势在必行。注塑机能耗的本质，就是注塑机加工同一个制品，输出的能量较少即所谓的节能[1]

1.液压系统动力源电能消耗

液压系统动力源是注塑机消耗电能最多的一个部分，经测试一个单台传统注塑机的能耗占总能耗的65%～80%[2]。该部分的能耗主要跟它的回路形式和控制方式有关。液压系统把原动机的机械能转化为液压能再转换为机械能驱动执行机构，在这转换过程的每一个环节如：电机、液压泵、马达等转换效率都不是百分之百的，都在不同程度上有一定的能量损失，而且液压系统不可避免地存在节流和溢流损失以及管路阻尼损失[3]。其次，由于负载需求功率与动力源的功率不匹配也会造成很大的能量损失。

2.变频控制系统

变频控制系统通过改变供电的频率来调节电机的转速，从而改变定量泵的排量，使负载所需的流量或压力与系统相适应，基本没有溢流和节流损失，大量减少各种液压阀的使用。可在不改变液压回路阻力的情况下通过对系统流量的调节来达到对系统压力的调节。图2-1是变频控制注塑机系统的原理图。

图2-1 变频控制注塑机系统

学者权龙、彭勇钢、彭天好、黄方平等[4-7]都对变频调速的液压系统的响应、效率作了研究，并且对应用在注塑机上的情况做了分析，指出了变频调速系统具有一定的响应速度与节能效果。文献[8]对变频调速控制、变量泵系统控制和变频调速配合变量泵系统做了仿真，得出变频调速的响应是最慢的。又由于自身的功率因素问题节能效果仍然有界限，该系统一般用于对现有注塑机系统的节能改造，因为将原系统改造成变频系统要比改造成变量泵系统要简单。表2-1在海天型号为HTB240B的阀控注塑机上改装变频器后得的系统能耗。

3.变频改造

一台通用注塑机设备在一个完整的注塑过程中包括锁模、射胶、充填、熔胶、冷却 、开模等阶段，其对压力的要求各不相同，开模阶段只需保证较小的压力即可，但要熔胶、冷却时却需要较大的压力，以保证产品质量及生产率。根据注塑机原理，我们知道电机转速越高，注射压力也就越大，所以通过变频器对注塑机电机进行调速来实现变压节能是完全可行的。

当前大多数注塑机生产商家都未采用节能变频器技术，还是采用的星形—三角形启动，由工频电网直接供电，启动电流大，故浪费电能严重；如果采用变频调速调压的方式则可实现注塑机电机的软启动 ，并可根据各个不同工艺阶段的压力需求自动改变运行频率，达到节能增效的目的，这些功能可通过变频器的流量压力模拟反馈或多段速度的调节方式来实现，具有投资回收快的特点。

目前一些注塑机已采用了变频节能技术，得到了节能、超静音、高效和可靠的显著效果，且能大大减少注塑机的耗电量，这已在众多注塑机用户中得到了非常好的评价与信赖。通过一些专家的测试和改良，注塑机的变频节能技术已日趋完善。

一般注塑机的变频节能改造通常是：将用来控制调节比例调节阀的电量信号、进行转换处理后，作为变频器输出频率的给定信号，或是将注塑机的锁模、射胶、熔胶、冷却、开模等工艺过程控制信号进行处理后，作为变频器的多段调速或程序控制信号（也是变频器输出频率的给定信号），以此调节方式来满足注塑机各种工艺对供油压力和流量的要求，并达到节能的目的，如图3-1所示。

图3-1 变频改造示意图

为了实现注塑机在变频调节时的最佳工况，一些公司特别研究开发了针对注塑机压力，流量双信号控制回路自动切换电路，它能根据注塑机各个不同工作环节的流量，压力要求不同而自动选择信号，这样在加工一些高精度的塑料产品时使用更是得心应手。

理论原理：油泵的输出功率： Pt=P+Qt=P×V×n（1）；油泵的理论转矩：Tt=0.5π×P×V（2）；P为压力，Qt为流量，V为油泵排量，n为油泵的转速，将（2）式代入（1）式得：Pt=2π×Tt×n（3）如果忽略机械能到液压能转换过程中的能量损失，则可近似认为油泵的输出功率等于电机的输出转矩与电机转速的乘积。因此可以看出，当系统要求低流量时，系统需要的功率其实是非常低的。但是实际情况却是，由于电动机始终运行在工频50HZ状态上，并不能根据实际的需求来降低其转速，以减小流量。因此多余的液压油只能通过比例流量阀流回油箱，造成能源的白白浪费。

油泵变频调速节电运行：从前注塑机的P=f（t）工序过程中看出，在不同时间段，注塑机的主油泵压力是变化的，而且起伏较大，这就存在节能的可能性，且潜力较大。据统计，注塑机节电率一般可达25%～60%。众所周知注塑机未使用变频器时，主泵的电动机始终恒速运行，是极不经济的运行的方式。

采用注塑机节电控制器，将控制比例流量阀的电流信号（0-1A），按每个生产工艺阶段设定的流量比例，得到0-1A的比例信号电表去打开电磁阀的比例开度，以提供系统所需的压力。多余的流量通过溢流阀溢流掉。把比例流量信号连接到注塑机节电控制器作为驱动指令，控制油压驱动电机的转速，油泵只补充油路中所消耗的那部份，油泵电机按比例指令运转相应转速，输出相应的流量，以提供系统所需的压力。即需要多少提供多少，在源头上让它不产生浪费。因此用变频节电系统在注塑机的整个生产过程中都具有明显的节电效果，从而能夠较大幅度节省电能，为用户带来可观的经济效益。

4.应用案例

深圳市某公司同东莞市某节能公司合作，对广东南海新丰塑料厂4台主泵55kw大型注塑机（由东华800）进行了变频改造，该机最大压力可达2000t，最大投料量可达16000g，约1～2min生产6个中、大型水管接头。这是应用变频器的技术改造成功的典范，现已投产使用达半年之久，工作正常平均节电率达35%以上，深受用户欢迎，经长达半年之久的应用对比，该厂已确定对另6台注塑机也使用变频器进行技术改造。这充分说明应用变频器对大型注塑机实行节能的技术改造方案是正确的有效的，值得向大家推荐。

参考文献：

[1]张友根.液压注塑机与电动注塑机共创注塑机的发展[A].PPTS2O05塑料加工技术高峰论坛论文集[C]，2005.

[2]周孚宏.变频器用于注塑机节能改造[J].电气传动，2005（2）：88-90.

[3]王昌炎.全液压式注塑机液压系统功率损耗[J].液压气动与密封，2007（2）l-3.

[4]权龙，李风兰.注塑机电液控制系统节能原理及最新技术[J].机床与液压，1999（5）：6-7.

[5]黄方平，徐兵，杨华勇，等.变频液压技术在注塑机中的应用[J].液压气动与密封，2004（3）：22-25.

[6]彭勇刚，洪杰.变频控制在注塑机控制器中的应用[J].机电工程，2002，19（6）21-23.

[7]彭天好.变频泵控马达调速及补偿特性的研究[D].杭州：浙江大学，2003.

[8]白国长，王占林.变频调速-变量泵复合调节液压系统仿真研究[J].2006.2，15（2）：424-426.

作者：庄璧瑛

电动注塑机电气控制论文 篇2：

浅谈节能技术在塑料机械设计中的应用

【摘要】近年来，随着我国经济的飞速发展，对能源的需求量也在不断增加，这就使得我国能源供应越来越紧缺，为能够有效解决能源供应紧张问题，节能这一概念便在社会中广泛传播，也受到了社会生产和生活的高度重视。一般而言，节能在社会的很多行业和领域都能得到有效应用，在塑料机械设计方面也不例外。

【关键词】节能；塑料机械；设计

根据调查显示，我国塑料机械行业在整个国民经济和机械行业中都占据着重要地位，因此，在塑料机械设计中有效应用节能技术也是具有重大意义的。从整个世界市场来看，塑料机械主要分为注塑机、挤出机和吹塑机三中类型产品，因此，在塑料机械中应用节能技术时，应主要从这三个方面着手。在这三种产品中，由于注塑机所占比重最大，所以在塑料机械的节能就要从注塑机开始入手。

一、 节能技术在注塑机上的有效应用

（一） 节能技术在机械式变量汞注塑机中的应用

节能技术在这方面的有效应用目前还没有得到普及，只有少数几个发达地区在进行研究应用，变量汞注塑机是一种能够将定量汞根据压力和流量自动转化成为变量汞，从某一程度上说，这种新型的节能注塑机比其他全电动注塑机拥有更强、更多的优势，例如，在利用节能技术方面，最为担心的就是成本问题，而机械式变量汞注塑机在成本方面是能为大多数客户所能够接受的。但是，任何事物都不可能是完美的，这种机械式变量汞注塑机也有不足的地方，例如，它对液压油精的清洁度要求过高，必须在一定时期内更换油。[1]

（二） 节能技术在变频注塑机中的有效应用

随着科学技术的飞速发展，变频技术发展速度也随之加快，将传统的定量汞注塑机改造成为节能型变量注塑机，还有一种有效方法就是将变频技术应用到其中。在现今社会中，运用变频技术将传统注塑机转变为节能型变量注塑机已经成为一种社会潮流，不仅因为这种注塑机的成本较低，还因为在技术方面非常可靠，在节能效率上可达到将近一半的节能，投资商将投资放在这一技术上，很快就能得到回报，因此，变频注塑机可以被广大投资商所接受。

佳力塑机专用节能器的基本原理充分实践了节能理论，它采用的技术是无感矢量变频核心技术和中央处理器，这两种技术的使用可以使专用注塑机程序软件有效配合注塑机原本持有的液压控制系统，并且可以自动将注塑机控制系统中的各种状态进行检测，注塑机控制系统包含的状态主要有两种，一种是工作压力，另一种是工作流量信号。为了能够使油汞中的实际供油量与注塑机需要的油量平等，可以通过运算和有效分析自动调节输出信号来加强对油汞电机转换的控制，从效果方面来看，它不仅可以彻底消除流溢现象的发生，也能够有效解决注塑机电能浪费严重等问题。

二、 节能技术在挤出机上的有效应用

塑料挤出机区别于其他机械的最显著特征是它必须拥有较高的低速转矩，拥有低速转矩的塑料挤出机可以自行启动运转，当加热温度不均匀时，启动运转便可以确保加热温度变得更加均匀；它也可以在一定程度上节约用料，大多数情况下，是在低速试料和清洗时，节约的用料较多；相对稳定的运转精度可以确保出料的均匀程度达到最高，不仅可以节约大量材料，也可以保证制品的厚度均匀，从而保证了制品的质量。采用矢量控制技术之后，低频的转矩变大，拥有滑差补偿和参数自动调节功能，当电压出现变动或者负载出现变化时，这种矢量控制技术都可以使驱动电机保持相同的转换输出，因此，佳力塑机专用节能器所采用的无感矢量变频技术受到了社会广大厂家的认同，虽然，如今很多生产厂家都采用各种节能技术，但是这一种无感矢量变频技术所能取得的效果较好，成本也可以大大降低，因此，在众多厂家中可以被长期使用。[2]

三、 节能技术在吹膜机上的有效应用

塑料吹膜机是首先将塑料颗粒进行加热，使用挤压的方法将空气压缩，然后再用压缩空气把塑料颗粒吹成塑料薄膜袋子，再通过牵引机将塑料薄膜袋子在定型套上进行冷却定型，卷取成制品。塑料吹膜机拥有最显著的机械特征，它要求机械性能可以在固定范围内平滑的调速，而且在调速的精度上要求很高，在启动时能够平稳，在停止的时候也应到达相对平稳的状态。正是因为这些特征的存在，使得佳力塑机专营节能器拥有很多优质效果，首先，在节能效果上，它可以达到将近一半的节能，在产品质量上，由于它可以自动进行无级调速，因此调速的精度较高，从而大大提高了产品质量，最主要的能效是可以延长机械的寿命，从而更加有效的达到节能的效果。

四、 节能技术在注塑机中应用应注意的几点

由于多数塑料机械节能产品都是通过对几点的转速的控制来达到最佳节能效果的，但是，在整个生产过程中，由于加速和减速会存在明显的时间延误，这就会在一定程度上导致生产周期的延长。因此，为能够有效避免因时间的延误而影响生产周期，必须在节能改造之前，选择好节能产品的供应商，这些供应商，在专业上，应能够提供充足的专业技术、专业产品以及专用服务。对于参数不足的情况下，厂商可以聘用经验丰富的工程师对塑料产品的缺乏参数进行有效弥补，也可以对塑料机械中主要的电路和油路进行综合改造，只用做好以上全部工作，才能够解决节能技术在注塑机应用中存在的问题。

采用节能技术产品以后，大多数塑料机械的电机转换速度在不断的发生着变化，这种不断变化的电机转化速度会使得电机本身的散热效果下降，严重情况下，还会导致电机损坏。在电机工作过程中，电机的温度会上升几个甚至十几个摄氏度，对于高级绝缘电机而言，温度上高的限度是完全可以的，但是，从安全角度考虑，电机在工作时，必须有专业工程师对电机的散热效果进行控制或加以直接处理，最大限度的降低升温限度。[3]

还应注意的一个重要问题是，很多节能产品在使用脉宽调制技术之后，容易产生高次谐波，这种高次谐波的产生会对其他塑料机械的电子设备以及电路造成严重的干扰。相关厂商和单位必须对这一问题加以重视，在必要的时候聘请专业工程师对这一干扰问题加以有效处理和调整，只有保证电子设备和电路不被干扰，才能使设备正常运转，节能技术的应用才能达到最佳效果。总而言之，节能技术在塑料机械设计中的应用，不仅要考虑其在三大方面的有效应用，还应考虑到在应用过程中应注意的问题，并对这些问题加以有效地解决。

参考文献：

1、 吴大明.国内外节能塑料机械的研发与应用进展[J].塑料，2009（10）

2、 钱耀恩.产品创新是化危为机的强大动力—近年来我国塑机行业产品创新的概况[J].中国塑料，2010（35）

3、 张志超.塑料机械行业明天由科技做主[J].石油石化物资采购，2008（17）

作者：王排场

电动注塑机电气控制论文 篇3：

关于机电一体化技术发展的探讨

摘 要：机电一体化不是机械装置与电子装置的简单组合，而是在功能上取其所长、有机结合，以实现系统的最佳构成。其目的是增加系统的功能，提高其效率、可靠性和性能价格比，节省原材料和能源，降低生产成本。本文阐述了机电一体化技术的内涵，分析了机电一体化的现状，对机电一体化的发展进行了展望。

关键词：机电一体化技术 内涵 发展方向 全息系统化 优化包装机械

引言：现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与诊进，推进了工程领域的技术革命与改造。机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术，它是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的综合性高新技术，是机械技术与徽电子技术的有机结合的结果。机电一体化技术的应用，给机械行业带来了显著的效益，提高了生产率，提高了产品的性能和质量。

一、机电一体化技术的内涵

1 . 1 机械方面的技术

机电一体化技术如果是树，那么机械技术就是树下的土壤。机械技术发展的重点就是和机电一体化技术完美结合，用它那无与伦比的技术重新来诠释一些概念，在构筑上、原料上、本质上实施一些变化，让产品质量、体积变小，使精度变准，提高刚度和改变性质的要求。计算机辅助系统在机电一体化的实际运用过程中起着举足轻重的作用，它和人工智能、专家系统融为一体，将形成先进的机械方面的制造技术。

1 . 2 电脑信息技术

电脑信息技术是机电一体化技术中的一个重要内容，其中资源交换、保存数据、计算、分辨优劣和提供参考意见， 用人工的方法模拟人类智能的技术、模仿人脑神经系统的网络处理系统均属于电脑信息处理技术。

1 . 3 系统技术

系统技术就是把相关的各种技术融合起来进行应用，然后再根据整体目标，把整体分成各个互相联系的有一定功能的部分。接口技术就是系统技术中最重要的一个核心技术，没有它整体中的各个部分无法有机联系，可以它就像一座桥梁，起着举足轻重的作用。

1 . 4 非人力（ 自动） 操纵技术

非人力（自动）操纵技术它的范围非常之广泛，这种技术有一套系统的操纵理论。非人力（自动）操纵技术的实施过程是以这套理论作为基础的。非人力操纵技术可以建立新系统的物理模型、建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，它具体包括：精确定位操纵、速度操纵、自修正操纵等。

1 . 5 传感检验测试技术

如果说一个系统是一个人的话，那么传感检验测试技术就是一个人的眼睛，传感检验测试技术它是系统的重要组成部分。它相当于系统的“窗户”，它能够实现自动化的操纵，自动化的调节，它的功能和系统自动化的功能是成正比的。如果传感器能够非常迅速、精准的获得信息，这就说明机电一体化系统已经达到很高的水平。

1 . 6 伺服传递动力技术

伺服传递动力技术是非常重要的一种技术，例如气动、电动、液压这样的传递动力装置就是这种技术的母体，其实伺服系统就是一个变换装置。 它会在很大程度上影响系统的动态功用、操纵重量

二、机电一体化的现状

20 世纪 70 年代，机械学与电子学的结合，使得机电一体化得到飞速发展。“机电一体化”通常可解释为：利用包括机、电两个学科在内，对产品和制造系统进行设计的多学科集成方法。

20 世纪 90 年代，光机电一体化技术的兴起，正在引导着世界一场新技术领域的深刻变革。国际上光机电一体化系统研究发展迅速。由于具有和机电一体化技术密切相关的汽车工业、电器工业和设备制造业的坚实基础，欧美、日本等一些发达国家在光机电一体化产品的商品化、市场占有率和现有产品的开发和新理论提出等方面始终处于领先地位。

而我国在许多方面落后于国外，工艺技术水平低是一个重要原因。自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效：数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适应国内市场的需要。部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化技术已经渗透到各个学科工程技术领域，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下。

（一）光机电一体化。一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的，因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源（动力）系统和信息处理系统，光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

（二）全息系统化—智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。

（三）技术产品—网络化。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

（四）徽型机电化—徽型化。泛指几何尺寸不超过l。扩的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚徽米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种徽型机械学是机电一体化的重要发展方向。

（五）自律分取系统化—柔性化。未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时其有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。

（六）设计产品—绿色化。工业的发展给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

四、结语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1] 郑明辉. 论机电一体化技术的现状和发展趋势[J]. 科技创新导报. 2011（23）

[2] 赵宝斌. 浅谈机电一体化技术的现状和发展趋势[J]. 科技风. 2011（12）

[3] 冯哲. 关于机械电子工程与人工智能关系的探讨[J]. 现代交际. 2013（11）

作者：王银波