LOGO!与变频器在注塑机节能控制中的应用

　　0　引言

　　众所周知注塑机是耗电大户,注塑机生产塑料制品的车间每天均有相当的电能被白白浪费,噪声也很大。而用变频器对电动机进行调速可以有效地控制电动机运行,实现较为理想的节能。对于这种小型的动控制装置,如果选用PLC及触摸屏控制,系统只能用到PLC的少部分功能,多数功能被闲置。而一些微型可编程序控制模块(如西门子的LOGO! ),在这种小规模的控制场合也能轻而易举地完成由PLC结合触摸屏的自动控制功能,重要的是,由LOGO!组成的控制系统成本要低很多。

　　这里给出一种将LOGO!与变频器组合起来,实现对注塑机进行节能控制的控制系统。

　　1　注塑机变频调速节能原理

　　要达到节能的目的,设计的关键是在注塑机中提取什么信号,并经怎样的变换再输出作为变频器的输入控制信号,进而达到变频调速,使电动机按需输出功率的目的。

　　在生产实践中可以发现,注塑机内部控制电路的流量电磁阀和压力电磁阀线圈中的电流可以作为控制电动机的信号。设这两个量分别为IL和IY,当生产工序的某一时段,这两个量其中之一大时,例如流量电磁阀的开度大,IL就大,此时电动机输出的功率就要大。用变频器控制电动机时,设某瞬时变频器的输入控信号为电压信号U,变频器输出的频率为f,即f∝U。若电动机功率为P,转速为n,在变频调速时,基频50Hz以下是恒转矩调速,转矩M与频率f无关,则有

　　P∝n,而n∝f,因此P∝U。改变变频器输入控制信号电压U,就改变了变频器的输出频率,因而就改变了电动机的功率P。当U随IL和IY变化时,就达到了使电动机按需输出功率的目的。这里从注塑机中取出的控制信号是电流,所以需经I/U变换,将IL和IY变换成电压U,且U∝IL(或IY),最后将U送到变频器输入端。

　　为了即能节电又能满足压塑质量,设计理想的控制算法也非常重要。通过分析,控制算法设计如下:

　　a.当IL和IY大小不同时,取大的作为输入电流信号I;若IL等于IY,则取任意之一作为输入电流信号I0。

　　b.当I小于某个值I0时,电压U应恒为零,当I≥I0时,电压U才与I成正比,即U=KI,K与I0均可根据实际情况调整。

　　2　系统软硬件设计

　　该系统以LOGO!与变频器为主,辅以电流检测电路、参数I0设定电路、启停控制电路等。该系统的硬件组成框图如图1所示。

　　LOGO!选用带人机界面的基本型,并根据三个模图

　　拟量输入、一个模拟量输出的要求配置相应模块。LO-GO!为系统核心,用于启停逻辑控制、控制信号输入输出及控制算法的实现。其人机界面可以用来输入控制参数K、显示输入电流及电动机的转速等运行数据。变频器选用MM440变频器,具体型号按照注塑机的电动机功率要求确定。其作用就是按照输入电流控制动机转速以调节电动机输出功率。MM440模拟输入控制信号电压U的范围要求为0~10 V,而LOGO!模拟量输出电压范围也恰为0~10 V,二者完全匹配。二个I/U变换电路的作用是分别利用取样电阻,将IL和IY转变为电压,并进行放大,得到LOGO!模拟量输入所要求的0~10 V范围电压送入LOGO!。I0设定电路用于设定控制参数I0,参数I0通过电位器组成的分压电路取出送入LOGO!,便于调节。