引言

注塑機又名注射成型機或注射機。它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。分為立式、臥式、全電式。注塑機能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態立式注塑機（即粘流態）的塑料注射入閉合好的模腔內，經固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個循環的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環。

眾所周知注塑機是耗電大戶，注塑機生產塑料制品的車間每天均有相當的電能被白白浪費，噪聲也很大。而用變頻器對電動機進行調速可以有效地控制電動機運行，實現較為理想的節能。對于這種小型的自動控制裝置，如果選用PLC及觸摸屏控制，系統只能用到PLC的少部分功能，多數功能被閑置。PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。 而一些微型可編程序控制模塊 ,在這種小規模的控制場合也能輕而易舉地完成由PLC結合觸摸屏的自動控制功能，重要的是，由LOGO! 組成的控制系統成本要低很多。

這里給出一種將LOGO! 與變頻器組合起來，實現對注塑機進行節能控制的控制系統。

1注塑機變頻調速節能原理

要達到節能的目的，設計的關鍵是在注塑機中提取什么信號，并經怎樣的變換再輸出作為變頻器的輸入控制信號，進而達到變頻調速，使電動機按需輸出功率的目的。

在生產實踐中可以發現，注塑機內部控制電路的流量電磁閥和壓力電磁閥線圈中的電流可以作為控制電動機的信號。設這兩個量分別為IL和IY ,當生產工序的某一時段，這兩個量其中之一大時，例如流量電磁閥的開度大， IL就大， 此時電動機輸出的功率就要大。用變頻器控制電動機時，設某瞬時變頻器的輸入控制信號為電壓信號U, 變頻器輸出的頻率為f, 即f∝ U。若電動機功率為P, 轉速為n, 在變頻調速時， 基頻50Hz以下是恒轉矩調速， 轉矩M 與頻率f無關， 則有P∝ n，而n∝ f,因此P∝U。改變變頻器輸入控制信號電壓U,就改變了變頻器的輸出頻率，因而就改變了電動機的功率P。當U 隨IL和IY變化時，就達到了使電動機按需輸出功率的目的。這里從注塑機中取出的控制信號是電流，所以需經I /U變換，將IL和IY變換成電壓U,且U∝ IL （或IY ） ,最后將U送到變頻器輸入端。

為了即能節電又能滿足壓塑質量，設計理想的控制算法也非常重要。通過分析，控制算法設計如下：

a. 當IL和IY大小不同時，取大的作為輸入電流信號I;若IL等于IY ,則取任意之一作為輸入電流信號I0。

b. 當I小于某個值I0時，電壓U 應恒為零，當I≥I0時，電壓U才與I成正比，即U = KI, K與I0均可根據實際情況調整。

2系統軟硬件設計

該系統以LOGO! 與變頻器為主，輔以電流檢測電路、參數I0設定電路、啟停控制電路等。變頻器集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術，得到廣泛應用。變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉速的目的。變頻器的出現，使得復雜的調速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式感應電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動技術發展到新階段。該系統的硬件組成框圖如圖1所示。

LOGO! 選用帶人機界面的基本型，并根據三個模擬量輸入、一個模擬量輸出的要求配置相應模塊。LO2GO! 為系統核心，用于啟停邏輯控制、控制信號輸入輸出及控制算法的實現。其人機界面可以用來輸入控制參數K、顯示輸入電流及電動機的轉速等運行數據。變頻器選用MM440變頻器，具體型號按照注塑機的電動機功率要求確定。其作用就是按照輸入電流控制電動機轉速以調節電動機輸出功率。MM440模擬輸入控制信號電壓U的范圍要求為0～10 V,而LOGO! 模擬量輸出電壓范圍也恰為0 ～10 V,二者完全匹配。二個I /U變換電路的作用是分別利用取樣電阻，將IL和IY轉變為電壓，并進行放大，得到LOGO! 模擬量輸入所要求的0～10 V范圍電壓送入LOGO!。I0設定電路用于設定控制參數I0 ,參數I0通過電位器組成的分壓電路取出送LOGO! ,便于調節。

系統工作過程如圖2所示LOGO! 控制程序流程圖描述。實現控制算法的相應程序如圖3所示。

3結束語

將西門子公司的LOGO! 與MM440 變頻器引入注塑機控制系統中后，提高了系統的可靠性，改善了系統的穩定性。對不同機型和不同功率的注塑機，節電效果顯著，噪聲也可大大減小。