專利名稱：橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，特別是橡膠注射成型機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻節(jié)能控制技術(shù)，在對(duì)橡膠注射成型機(jī)工藝流程控制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)群體集中控制和遠(yuǎn)程節(jié)能監(jiān)管。
背景技術(shù)：
各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于工作環(huán)境的變化，其負(fù)載也跟隨變化，因此固定的功率輸出與實(shí)際負(fù)荷的差異所產(chǎn)生的能量浪費(fèi)，成為驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前節(jié)能的研究方向之一。在橡膠注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)中，選泵的原則一般是根據(jù)系統(tǒng)的最大流量再加上一定的裕量。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)總以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)液壓泵輸出工況所需的最大流量，但在橡膠注射成型機(jī)工作循環(huán)過(guò)程，各個(gè)環(huán)節(jié)所需的流量是不相同的，在小流量時(shí)，多出來(lái)流量通過(guò)比例溢流閥溢流，這就造成大量的能量浪費(fèi)；再是在液壓循環(huán)過(guò)程中，實(shí)際需要的流量越小，節(jié)流閥和溢流閥工作越頻繁，溢流、節(jié)流損耗越大，油升溫越快，不但耗能越大而且由于油溫上升使工況產(chǎn)生變化影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。CN1140859C提出一種變頻與電液比例技術(shù)復(fù)合調(diào)速系統(tǒng)和方法，該方法通過(guò)檢測(cè)作動(dòng)缸活塞位置信號(hào)，經(jīng)微機(jī)處理后同時(shí)發(fā)出調(diào)節(jié)溢流、節(jié)流及調(diào)頻信號(hào)，同時(shí)對(duì)溢流閥、節(jié)流閥和油泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，具有一定的節(jié)能效果，但依賴溢流入作動(dòng)缸使活塞桿位移產(chǎn)生信號(hào)嚴(yán)重滯后，而且在溢流量為零或無(wú)限大時(shí)活塞桿處在不動(dòng)作位置都為無(wú)信號(hào)，因此單靠檢測(cè)活塞桿位置可靠性差以及其他不可忽視的變化，例如環(huán)境溫度和油溫的變化，因此需要設(shè)計(jì)一種通過(guò)對(duì)實(shí)際工藝參數(shù)的檢測(cè)包括系統(tǒng)溫度的檢測(cè)，達(dá)到及時(shí)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)按需輸出，提高節(jié)能效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前橡膠注射成型機(jī)在能源消耗所存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種直接監(jiān)測(cè)動(dòng)作過(guò)程中的工藝參數(shù)，把當(dāng)時(shí)工藝參數(shù)換算成所需流量實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。
本發(fā)明另一個(gè)目的是將若干個(gè)橡膠注射成型機(jī)通過(guò)監(jiān)測(cè)控制模塊組成控制群體并同主工作站互連，實(shí)現(xiàn)控制群體的數(shù)字化管理，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)管中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷及升級(jí)節(jié)能管理。
本發(fā)明以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，它包括變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液體壓力和流量傳感器、溫度傳感器和電源電路，其特征在于節(jié)能控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)控制器、工藝流程控制模塊、溫度采樣及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊組成；工藝流程控制模塊、溫度檢測(cè)及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊的輸入端分別與監(jiān)測(cè)控制器的輸出端相連接，工藝流程控制模塊、溫度檢測(cè)及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊的輸出端分別與監(jiān)測(cè)控制器的輸入端相連接。
橡膠注射成型機(jī)節(jié)能集中控制系統(tǒng)，其特征在于設(shè)一個(gè)由微機(jī)作主工作站的控制中心，其輸出及輸入端分別與若干個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的輸出和輸入端相連接，其中任一監(jiān)測(cè)控制器的輸出及輸入端還分別與工藝流程控制器、溫度檢測(cè)及控制器和變頻驅(qū)動(dòng)控制器的輸出及輸入端相連接。
在主機(jī)工作站微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝了“橡塑注射成型節(jié)能控制系統(tǒng)”服務(wù)軟件，通主機(jī)工作站上安裝的服務(wù)軟件就可以實(shí)現(xiàn)與主機(jī)站相連的各個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的數(shù)據(jù)交流，實(shí)現(xiàn)集中管理各橡膠注射成型機(jī)的生產(chǎn)，以及遠(yuǎn)程維護(hù)。
影響注射成型機(jī)能耗的主要因素有注射量、注射壓力和注射速率，塑化能力、合模力、模具及合模裝置的基本尺寸對(duì)機(jī)器的能耗也有影響。注射系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞裝置是注射油缸，而注射油缸的流量和壓力來(lái)源于由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的齒輪泵，因而注射成型機(jī)節(jié)能控制歸結(jié)于對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，基于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速能達(dá)到控制泵的流量，首先根據(jù)橡膠注射成型機(jī)的工藝流程要求確定變頻裝置輸出基于流量變化的頻率信號(hào)Fq＝K1×D×Fmax其中K1為增益系數(shù)，可根據(jù)不同的機(jī)器及液壓系統(tǒng)調(diào)整，D為當(dāng)前工藝設(shè)定的系統(tǒng)流量，F(xiàn)max為變頻驅(qū)動(dòng)裝置輸出的最高頻率，F(xiàn)q基于系統(tǒng)流量變化的頻率信號(hào)。
其次要根據(jù)當(dāng)前工藝條件下系統(tǒng)的設(shè)定壓力T1對(duì)上述得到的頻率作適當(dāng)修正。為了維持穩(wěn)定的流量及壓力，電機(jī)轉(zhuǎn)速必須大于系統(tǒng)所需要的某一最低轉(zhuǎn)速，這個(gè)最低轉(zhuǎn)速隨系統(tǒng)壓力的不同而不同，可通過(guò)事先測(cè)定得到Fp。
再是還要根據(jù)電機(jī)的額定功率P1結(jié)合當(dāng)前工藝流程對(duì)輸出頻率進(jìn)一步修正。因此根據(jù)監(jiān)測(cè)當(dāng)前工藝條件下變頻器輸出的頻率。
fmax＝K2×P1/T1其中K2為增益系數(shù)，可根據(jù)不同的機(jī)器及液壓系統(tǒng)調(diào)整，P1為電機(jī)的額定功率，T1為當(dāng)前工藝的定量泵油壓壓力。綜上，控制系統(tǒng)的輸出頻率f為
因此對(duì)當(dāng)時(shí)工藝流程檢測(cè)為分別檢測(cè)系統(tǒng)的油壓T1當(dāng)前工藝系統(tǒng)流量D、電機(jī)運(yùn)行額定功率P1，經(jīng)過(guò)微機(jī)處理計(jì)算后輸出控制信號(hào)至變頻器調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
當(dāng)前工藝條件還包括環(huán)境溫度和油溫的升高，由于橡膠成型機(jī)中還存在對(duì)橡膠原料的加溫熔融工藝，這在環(huán)境溫度變化時(shí)例如冬春季節(jié)與夏秋季節(jié)所需能耗差別極大，因此，檢測(cè)環(huán)境和油溫，也是系統(tǒng)節(jié)能的一部份，通過(guò)設(shè)定工作溫度和實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)比較，既計(jì)算機(jī)確定最合適的加熱輸出控制量。
監(jiān)測(cè)控制器根據(jù)模具參數(shù)設(shè)定動(dòng)作壓力T1、流量D、電機(jī)運(yùn)行額定功率P1等工藝參數(shù)，通過(guò)485通訊口傳遞到工藝流程控制模塊，通過(guò)工藝流程模塊的計(jì)算程序，得到系統(tǒng)輸出的頻率值f并把該頻率由485通訊口傳遞至電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明由工藝流程控制模塊對(duì)工藝流程主要參數(shù)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的變頻節(jié)能控制，變頻調(diào)速響應(yīng)快，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載流量匹配，解決了注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的溢流多，耗費(fèi)能量大的問(wèn)題，這是本發(fā)明顯著進(jìn)步之一。
本發(fā)明的另一顯著進(jìn)步是將多個(gè)成型機(jī)聯(lián)機(jī)控制，每一監(jiān)測(cè)控制器并聯(lián)到同一主機(jī)工作站上，通過(guò)主機(jī)的控制軟件檢查控制各個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化管理。還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳遞主機(jī)工作站控制中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制節(jié)能、診斷及維修服務(wù)。


圖1為本發(fā)明的節(jié)能控制系統(tǒng)框圖。
圖2為監(jiān)測(cè)控制器結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為監(jiān)測(cè)控制器電路圖。
圖4為工藝流程控制模塊結(jié)構(gòu)框圖。
圖5為工藝流程控制模塊電路圖。
圖6為溫度采樣及控制模塊框圖。
圖7為溫度采樣及控制模塊電路圖。
圖8為變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖9為變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊電路圖。
具體實(shí)施例方式
監(jiān)測(cè)控制器(A、B、C......)結(jié)構(gòu)，參看圖2和圖3，監(jiān)測(cè)控制器1由分別接于其輸入端輸出端復(fù)位電路2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3、邏輯譯碼4、485通訊口5、LCD顯示6、網(wǎng)絡(luò)接口7和鍵盤指示燈8組成。
監(jiān)測(cè)控制主芯片電路1CPU芯片為INTER80196KC。
復(fù)位電路2復(fù)位電路主要采用IMP809及二極管D20，在非正常情況下可以使系統(tǒng)復(fù)位，從而保證系統(tǒng)的正常工作。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3采用存儲(chǔ)器芯片27C512擴(kuò)展程序空間、采用芯片28C256擴(kuò)展模具參數(shù)存貯空間。
邏輯譯碼4采用LT公司的芯片GAL16V8進(jìn)行邏輯譯碼，選通各個(gè)芯片工作。
485通訊口5接口采用芯片75LBC184及電阻R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57，電容C51、C52構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)485異步通訊電路，與其它功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
LCD顯示6數(shù)據(jù)總線通過(guò)芯片74LS245與液晶屏相連，把需要顯示的數(shù)據(jù)傳遞給液晶屏。
網(wǎng)絡(luò)接口7通過(guò)芯片MAX485及N71、N72、N73，電阻R71、R72、R73、R74、R75、R76、R77，電容C71、C72、C73構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)此接口可以實(shí)現(xiàn)與主機(jī)工作站的互連。
鍵盤指示燈8由發(fā)光二極管L80，按鍵K80，電阻R81、R82、R83組成，共有64個(gè)按鍵電路，7個(gè)指燈，圖3僅描出一組。
監(jiān)測(cè)控制器是這樣工作的，用戶可以通過(guò)監(jiān)測(cè)控制器上的鍵盤8和液晶顯示屏6設(shè)定、修改各個(gè)工藝流程的壓力、流量、延時(shí)等參數(shù)，設(shè)定好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3中，并通過(guò)485通訊口5傳遞給工藝流程控制模塊11。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3用來(lái)儲(chǔ)存使用的模具參數(shù)。通過(guò)液晶顯示屏6還可以監(jiān)測(cè)從工藝流程控制模塊傳來(lái)的工藝狀態(tài)信息、報(bào)警信息，從溫度檢測(cè)及控制模塊21傳來(lái)的實(shí)時(shí)溫度、加熱狀態(tài)，從電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊31傳來(lái)的電機(jī)運(yùn)行的電壓、電流、頻率信息等。另外通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口7可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制器同主機(jī)工作站的互連，通過(guò)安裝在主機(jī)工作站上的系統(tǒng)服務(wù)軟件，可以瀏覽各個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳遞到維修總部，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、維修以及程序升級(jí)。
工藝流程控制模塊結(jié)構(gòu)，參看圖4和圖5，工藝流程控制模塊11由分別接于其輸入端的數(shù)字量輸入12、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)13、邏輯譯碼14、485通訊口15和模擬量輸入16，分別接于工藝流程控制模塊11輸出端的數(shù)字量輸入12、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13、邏輯澤碼14、485通訊口15、模擬量輸出17和控制數(shù)字量繼電器輸出18所組成。
控制器主芯片11CPU采用了INTER80196KC。
數(shù)字量輸入12數(shù)字量輸入電路有可監(jiān)測(cè)的32路參數(shù)輸入，描出其中一路輸入，采用電阻R121、電容C121、光偶TLP521構(gòu)成。
壓力傳感器可采用半導(dǎo)體壓力應(yīng)變片、霍爾電流檢測(cè)器、光電耦合電壓檢測(cè)器。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13采用芯片27C512擴(kuò)展了程序空間，采用6264擴(kuò)展了數(shù)據(jù)空間。
邏輯譯碼14采用芯片GAL16V8進(jìn)行邏輯譯碼，選通各個(gè)芯片工作。
485通訊口15接口采用芯片75LBC 184，光耦N11、N12、N13，及電阻R151、R152、R153、R154、R155、R156、R157，電容C151、C152、C153構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)485異步通訊，與其它功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
模擬量輸入電路16二極管D161、D162，電阻R161、R162、R163、R164、R165、R166、R167、R168、R169，電容C161、C162、C163、C164及放大器U161、U162構(gòu)成采樣電路；電阻R1691、R1692、R1693、R1694，二極管D163，電容C161、C165、E161，放大器LM358構(gòu)成模擬采樣電壓基準(zhǔn)。
模擬量輸出電路17由二極管D1701，電阻R1701、R1702、R1703、R1704、R1705、R1706、R1707、R1708、R1709、R1710、R1711、R1712，可調(diào)電阻VR1701，電容C1701、C1702、C1703，放大器LM324及功率放大管T1701構(gòu)成。
控制數(shù)字量繼電器輸出18由光偶TLP521，電阻R181、R183、R184，三極管Q181，繼電器RLY181構(gòu)成一路輸出，由8155芯片共輸出32路，圖5僅描出2路。
工藝流程控制模塊是這樣工作的。在得電初始化時(shí)，工藝流程控制模塊通過(guò)485通訊接口15從監(jiān)測(cè)控制器A得到模具參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)后，將這些參數(shù)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13中；通過(guò)模擬量輸入16得到位置模擬信號(hào)輸入值，通過(guò)數(shù)字量輸入12得到機(jī)器的工藝參數(shù)信號(hào)；工藝流程控制器11根據(jù)這些輸入信號(hào)以及模具參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)，按照事先編寫錄入的軟件程序控制數(shù)字量輸出18和模擬量輸出17，其中數(shù)字量輸出18用來(lái)控制液壓系統(tǒng)的方向閥，模擬量輸出17控制液壓系統(tǒng)的比例壓力閥；把系統(tǒng)需要輸出的流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)器需要輸出的數(shù)字信號(hào)，并把這個(gè)數(shù)字信號(hào)通過(guò)通訊接口15發(fā)送給變頻驅(qū)動(dòng)控制器。
溫度采樣及控制模塊結(jié)構(gòu)，參看圖6和圖7。溫度采樣及控制模塊21由分別接入其輸入端的存儲(chǔ)器22、存儲(chǔ)器擴(kuò)展23、485通訊口24、采樣電路25、基準(zhǔn)電壓26和復(fù)位電路28，接入溫度采樣及控制模塊21輸出端的485通訊口24和繼電器控制輸出27所組成。
主控制芯片21CPU采用了ATMEL公司生產(chǎn)的芯片ATMEGA8。
存儲(chǔ)器22存儲(chǔ)芯片為24c02；23為存儲(chǔ)器的擴(kuò)展預(yù)留電路。
485通訊口24接口采用芯片75LBC184及光耦N241、N242、N243、電阻R241、R242、R243、R244、R245、R246、R247，電容C241、C242、C243構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)485異步通訊，與其它功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；溫度采樣電路25由電阻R2513、R2512、R2511、R2510、R259、R258、R257、R256、R255，電容C257、C256、C255、C254、放大器Lm353構(gòu)成溫度信號(hào)的差模放大；電阻R254、R253、R252、R251，電容C251、C252、C253構(gòu)成了信號(hào)的第二級(jí)放大。接于采樣電阻R2512、R2513上的溫度傳感器可用半導(dǎo)體熱敏電阻或熱電偶。穩(wěn)壓管D251、D252起保護(hù)作用，防止輸入電壓過(guò)高，燒壞CPU的I/O口。
基準(zhǔn)電壓26由電阻R261、R262、R263、R264，電容C261、E261，電壓比較Lm358，二極管D261及芯片74Hc74、74Ls02B組成。
繼電器輸出27由光偶TLP521，電阻R271、R272、R273、R274、R275、R276，三極管Q270、Q271，二極管D271、D272，繼電器RLY271、RLY272構(gòu)成；通過(guò)繼電器輸出27可以控制加熱繼電器的吸合。
溫度采樣及控制器是這樣工作的。通過(guò)通訊接口24從監(jiān)測(cè)控制器A得到機(jī)器的設(shè)定溫度，通過(guò)采樣電路25得到機(jī)器的實(shí)時(shí)溫度和環(huán)境溫度；溫度采樣及控制器21根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)時(shí)溫度得到設(shè)定溫度與環(huán)境溫度的差值，以及設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的差值為輸入變量的二變量，進(jìn)行三維專家模糊PID控制算法，計(jì)算得到加熱輸出的控制量，通過(guò)繼電器控制輸出27控制加熱繼電器的吸合；模塊通過(guò)485通訊口24把采樣得到的溫度實(shí)時(shí)傳遞給監(jiān)測(cè)控制器A和工藝流程控制模塊11。
變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊結(jié)構(gòu)，參看圖8和圖9所示。電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊31由分別接于其輸入端的存儲(chǔ)器32、485通訊口33、外部信號(hào)輸入34、電源控制35、逆變電路36、電流電壓頻率檢測(cè)37，和分別接于電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊31輸出端的存儲(chǔ)器32、485通訊口33、逆變電路36、電流電壓頻率檢測(cè)37和繼電器控制輸出38所組成；逆變電路36的輸出端接于電機(jī)的輸入端；電流電壓頻率檢測(cè)37的輸入端接于逆變電路36的輸出端。
主控制芯片31CPU采用控制芯片tms320lf2407，產(chǎn)生波形控制信號(hào)。
存儲(chǔ)器采32存儲(chǔ)器芯片采用串口EEPROM芯片93C56。
485通訊口33接口采用芯片75LBC184及N331、N332、N333，電阻R331、R332、R333、R334、R335、R336、R337，電容C331、C332、C333構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)485異步通訊，與其它功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
外部控制信號(hào)輸入34通過(guò)電阻R347、R348、R345、R346、R344、R343組成電壓和電流輸入電路，由電阻R342、R341，電容C342、C344和LM353對(duì)信號(hào)放大，二極管D341、D342和電容C341起保護(hù)作用。
電源控制35電源控制部分采用單端反激式開(kāi)關(guān)電源，將輸入的380V交流信號(hào)經(jīng)過(guò)BDI，E356、E357、C356整流、變換，再經(jīng)D351～D355，電容E351～E354，C351～C355二次整流后輸出控制系統(tǒng)需要的5V、15V、24V等控制電壓。
逆變電路36由集成芯片74HC573分別輸出三路控制信號(hào)，由三極光耦O361，電阻R361、R364，電容C361、E361組成VinU/V/W輸出至IPM輸入端由三極光耦0364，電阻R362、R365，電容C362、E362組成VinX/Y/Z輸出至IPM輸入端；由三極光耦0367，電阻R363、R366，電容C363、E363組成VinD B輸出至IPM輸入端。逆變電路通過(guò)控制信號(hào)VinU/V/W和VinX/Y/X控制三相輸出，從而得到不同頻率的交流輸出電源。
信號(hào)檢測(cè)37由電阻R372、R373、R374、R375，電容C372、E371，電壓比較U371組成，檢測(cè)逆變電路輸出至電機(jī)的電壓、電流、頻率等特征參數(shù)，D371和D372起保護(hù)作用，反饋至主控制芯片，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
繼電器輸出38由三極管Q380，二極管D381，電阻R381、R382、R383，繼電器RLY381，光耦TLP521組成，在錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)輸出高電平的信號(hào)。
此外還有信號(hào)輸入39由光耦TLP521，電阻R391，電容C391組成，通過(guò)信號(hào)輸入端可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)選擇等功能選擇。
電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊是這樣工作的。通過(guò)485通訊口33接收得到需要控制輸出的頻率，電源控制35將三相380V交流電整流后一方面供給智能IPM，一方面再經(jīng)過(guò)處理得到控制系統(tǒng)需要的5V、+15V，-15V，+24V等穩(wěn)定的直流電源，供給整個(gè)控制系統(tǒng)。波形控制驅(qū)動(dòng)31根據(jù)需要輸出的頻率產(chǎn)生六組PWM波控制逆變電路36，產(chǎn)生三相頻率可變的交流電；電流、電壓、頻率信號(hào)檢測(cè)37采集輸出到電機(jī)的電流、電壓和頻率反饋到31中，以保證輸出頻率的準(zhǔn)確。
圖1中所示的監(jiān)測(cè)控制器A，也即是圖2所示的監(jiān)測(cè)控制器中的監(jiān)測(cè)控制CPU芯片及其外圍各電路1～8，監(jiān)測(cè)控制器A與工藝流程控制模塊11、溫度控制及采集模塊21和電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊31組成單臺(tái)注射成型機(jī)的節(jié)能控制裝置。多臺(tái)注射成型機(jī)就有多臺(tái)的監(jiān)測(cè)控制器A、B、C……它們有相同的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程，現(xiàn)以監(jiān)測(cè)控制器A為例簡(jiǎn)述它們的工作過(guò)程。
通過(guò)監(jiān)測(cè)控制器A上的顯示屏6和鍵盤8設(shè)定或修改各個(gè)工藝流程的壓力、流量、延時(shí)以及各溫控點(diǎn)的控制溫度等參數(shù)，設(shè)定好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3中，并通過(guò)485通訊口5傳遞給工藝流程控制模塊11和溫度檢測(cè)及控制模塊21。
工藝流程控制模塊11根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻機(jī)器的輸入信號(hào)以及事先編錄的控制程序確定需要輸出的動(dòng)作信號(hào)，并把該動(dòng)作信號(hào)對(duì)應(yīng)輸出的壓力通過(guò)模擬量輸出電路17轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)輸出至電液比例壓力閥，根據(jù)該動(dòng)作需對(duì)應(yīng)輸出的流量信號(hào)、壓力信號(hào)以及電機(jī)功率等參數(shù)計(jì)算得到需輸出的頻率信號(hào)，再把這個(gè)計(jì)算得到的頻率信號(hào)通過(guò)通訊口15輸出至電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊31。
溫度檢測(cè)及控制模塊21通過(guò)通訊接口24從監(jiān)測(cè)控制模塊11得到機(jī)器的設(shè)定溫度，經(jīng)過(guò)放大的溫度信號(hào)輸出至控制器21的模擬量采樣口，得到機(jī)器的實(shí)時(shí)溫度和壞境溫度；溫度采樣及控制器21根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)時(shí)溫度，采用設(shè)定溫度與環(huán)境溫度的差值，以及設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的差值為輸入變量的二變量三維專家模糊PID控制算法，計(jì)算得到加熱輸出的控制量，通過(guò)繼電器控制輸出27控制加熱繼電器的吸合；并通過(guò)485通訊接口24把采樣得到的溫度實(shí)時(shí)傳遞給監(jiān)測(cè)控制器A和工藝流程控制模塊11。
電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊31根據(jù)485通訊口33得到的頻率指令，通過(guò)波形驅(qū)動(dòng)模塊31產(chǎn)生六組PWM波控制逆變電路36，產(chǎn)生三相頻率可變的交流電輸出至電動(dòng)機(jī)，電機(jī)以控制頻率輸出帶動(dòng)液壓泵源，產(chǎn)生相應(yīng)的系統(tǒng)所需要的流量。
生產(chǎn)車間有若干橡膠注射成型機(jī)，各臺(tái)成型機(jī)都帶監(jiān)測(cè)控制器A或B或C……，它們并聯(lián)于主機(jī)工作站的輸入端，由主機(jī)工作站監(jiān)控各控制器A、B、C……的工作。主機(jī)工作站的微機(jī)管理協(xié)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)車間，主機(jī)工作站控制系統(tǒng)也可以安裝在生產(chǎn)管理部門或管理者方便的地方，但一般最好以一個(gè)生產(chǎn)車間為單位，其與控制系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)連線以不超過(guò)一千米為宜。
主機(jī)工作站通過(guò)安裝在其上的服務(wù)軟件實(shí)現(xiàn)與和主機(jī)站相連的各個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的數(shù)據(jù)交流，通過(guò)選定機(jī)器編號(hào)，主站可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)到指定機(jī)器的各個(gè)工藝參數(shù)，如當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)工藝動(dòng)作的設(shè)定壓力和流量、當(dāng)前的動(dòng)作輸入和輸出、當(dāng)前輸出的壓力電流信號(hào)、當(dāng)前輸出的電機(jī)頻率信號(hào)、輸出電壓和電流以及此刻機(jī)器各溫控點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度和加熱狀態(tài)等，實(shí)現(xiàn)集中管理各橡膠注射成型機(jī)的生產(chǎn)。并可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把這些信息傳遞給維修總部，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和故障診斷。
權(quán)利要求
1.橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，它包括變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液體壓力和流量傳感器、溫度傳感器和電源電路，其特征在于節(jié)能控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)控制器、工藝流程控制模塊、溫度采樣及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊組成；工藝流程控制模塊、溫度檢測(cè)及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊的輸入端分別與監(jiān)測(cè)控制器的輸出端相連接，工藝流程控制模塊、溫度檢測(cè)及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊的輸出端分別與監(jiān)測(cè)控制器的輸入端相連接。
2.橡膠注射成型機(jī)節(jié)能集中控制系統(tǒng)，其特征在于設(shè)一個(gè)由微機(jī)作主工作站的控制中心，其輸出及輸入端分別與若干個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的輸出和輸入端相連接，其中任一監(jiān)測(cè)控制器的輸出及輸入端還分別與工藝流程控制器、溫度檢測(cè)及控制器和變頻驅(qū)動(dòng)控制器的輸出及輸入端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征是監(jiān)測(cè)控制器A與工藝流程控制模塊(11)、溫度控制及采集模塊(21)和電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊(31)組成單臺(tái)注射成型機(jī)的節(jié)能控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征是監(jiān)測(cè)控制器(1)由分別接于其輸入端輸出端復(fù)位電路(2)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(3)、邏輯譯碼(4)、485通訊口(5)、LCD顯示(6)、網(wǎng)絡(luò)接口(7)和鍵盤指示燈(8)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征是工藝流程控制模塊(11)由分別接于其輸入端的數(shù)字量輸入(12)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(13)、邏輯譯碼(14)、485通訊口(15)和模擬量輸入(16)，分別接于工藝流程控制模塊(11)輸出端的數(shù)字量輸入(12)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(13)、邏輯譯碼(14)、485通訊口(15)、模擬量輸出(17)和控制數(shù)字量繼電器輸出(18)所組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征是溫度采樣及控制模塊(21)由分別接入其輸入端的存儲(chǔ)器(22)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展(23)、485通訊口(24)、采樣電路(25)、基準(zhǔn)電壓(26)和復(fù)位電路(28)，接入溫度采樣及控制模塊(21)輸出端的485通訊口(24)和繼電器控制輸出(27)所組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征是電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊(31)由分別接于其輸入端的存儲(chǔ)器(32)、485通訊口(33)、外部信號(hào)輸入(34)、電源控制(35)、逆變電路(36)、電流電壓頻率檢測(cè)(37)，和分別接于電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)模塊(31)輸出端的存儲(chǔ)器(32)、485通訊口(33)、逆變電路(36)、電流電壓頻率檢測(cè)(37)和繼電器控制輸出(38)所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橡膠注射成型機(jī)節(jié)能集中控制系統(tǒng)，其特征是主機(jī)工作站通過(guò)安裝在其上的服務(wù)軟件實(shí)現(xiàn)與和主機(jī)站相連的各個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的數(shù)據(jù)交流，通過(guò)選定機(jī)器編號(hào)主機(jī)站隨時(shí)監(jiān)測(cè)指定機(jī)器的各個(gè)工藝參數(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把這些信息傳遞給維修總部進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和故障診斷。
全文摘要
一種橡膠注射成型機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)，包括變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液體壓力和流量傳感器、溫度傳感器和電源電路，節(jié)能控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)控制器、工藝流程控制模塊、溫度采樣及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊組成；工藝流程控制模塊、溫度檢測(cè)及控制模塊和變頻驅(qū)動(dòng)控制模塊的輸入端和輸出端分別與監(jiān)測(cè)控制器的輸出端和輸入端相連接。對(duì)工藝流程主要參數(shù)控制變頻節(jié)能，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載流量匹配，解決了注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的溢流多，耗費(fèi)能量大的問(wèn)題。每一監(jiān)測(cè)控制器并聯(lián)到同一主機(jī)工作站上，通過(guò)主機(jī)的控制軟件檢查控制各個(gè)監(jiān)測(cè)控制器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化管理。還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳遞主機(jī)工作站控制中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制節(jié)能、診斷及維修服務(wù)。
文檔編號(hào)B29C45/82GK1824490SQ20061004921
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者金波, 李勇, 陳飛飛, 翁振濤 申請(qǐng)人:寧波華普工業(yè)控制技術(shù)有限公司