CN102689427B - 注塑机节能控制系统及其工作模式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑机节能控制系统及其工作模式，该注塑机节能控制系统包括监测单元、传感器组、数据采集模块、数据处理模块和输出控制模块；监测单元用于监测电机组、溢流阀组、比例溢流阀工作状态；传感器组用于采集溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量；数据采集模块用于采集传感器组各传感器数据；数据处理模块用于对数据采集模块、监测单元和输出控制模块的数据处理和指令输出；输出控制模块根据监测的溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量控制电机组各电机转速，达到节能的目的。该注塑机节能控制系统根据溢流阀组和比例溢流阀回油流量控制电机转速，在保证注塑机正常工作的同时，减少溢流阀组和比例溢流阀回油流量，达到节能的目的。

Description

注塑机节能控制系统及其工作模式

技术领域

本发明涉及一种注塑机节能控制系统及其工作模式。

背景技术

目前，节能问题是各行各业关注的重点，在应用注塑机的行业中，实现节能的方式主要有两种：（1）在主油路上串接压力和流量传感器，记录下注塑机在第一个循环周期内每个时间段压力及流量的变化数据，下一循环时以记录数据为依据，通过调整变频器频率输出调整各时间段内主油泵电机的转速及功率，从而达到节能控制目的；（2）通过检测注塑机液压主回路压力、流量比例阀的控制电压或电流值，以此为依据来控制主油泵电动机调速装置（可包括变频器、伺服电机控制器、调速电机调速器等），通过改变油泵电机转速及输出功率来匹配注塑机主控系统设定的压力和流量，从而达到节能目的。

第一种实施方式存在的主要缺点是：（1）无法完全满足生产工艺要求：注塑产品在生产时会受到模具温度、液压油温度、料筒及螺杆温度变化等影响生产工艺的变化，也就是同一产品在同一机台上生产工艺不是一成不变的，如果油泵电机输出完全格式化，则在锁模、射胶、熔胶等关键步骤时出现压力、流量不足或过高现象，从而出现生产周期延长或完全无法达到生产工艺要求、产品报废等后果；（2）存在人为不可控因素：该系统独立于注塑机主控系统之外，在更换模具或工艺改变时需要操作人员人工开启或关闭节能控制系统，如果操作人员忘记开启或关闭该系统，则可能出现生产工艺与现存控制方式不匹配或无法节能的现象。因此存在人为不可控因素。

第二种实施方式为目前市场主流注塑机电机部分节能控制系统，现有技术2：通过检测注塑机液压主回路压力、流量比例阀的控制电压或电流值，以此为依据来控制主油泵电动机调速装置（可包括变频器、伺服电机控制器、调速电机调速器等），通过改变油泵电机转速及输出功率来匹配注塑机主控系统设定的压力和流量，从而达到节能目的。该系统为目前市场主流注塑机电机部分节能控制系统，但该系统仍存在以下不足或缺点：

1）该系统只能应用于液压系统带有压力、流量比例控制的注塑机，其他不带比例控制的普通注塑机则无法应用，由此应用面大大减小；

2）不能完全匹配注塑机液压系统执行器件实际负载变化，存在极大人为经验因素：

目前带比例控制的注塑机绝大部分为开环控制，在生产时需要操作人员根据工艺要求对每个动作及该动作下每个阶段进行压力和流量参数设定，而这些参数设定的依据则绝大部分来源于操作人员的相关经验，经验丰富的操作人员设定出来的参数则相对准确些，而经验不足的人员设定的参数则相对粗糙。而节能控制系统的唯一控制依据却来源于靠经验设定出来的压力和流量参数，由此可见其人为因素极大，并不能完全匹配注塑机液压系统各动执行器件实际负载变化，不能做到真正节能；

3）针对大中型注塑机多电机、多油泵液压系统存在较大控制缺陷：

目前大中型注塑机一般配置2台以上电机及液压泵，而多个液压泵其液压油输出均集中到液压主回路上，再经过压力、流量比例阀控制后输出到执行器件。节能系统以主回路压力、流量比例阀电信号为唯一控制依据，那么在多电机控制时则无法对每个电机进行区别控制，只能是统一增减；由此可见，该系统在多电机、多油泵控制时存在较大缺陷，无法做到真正节能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种注塑机节能控制系统及其工作模式，通过实时跟踪注塑机溢流流量变化，控制电机在满足注塑工艺正常需求的前提下减少液压油泵的输出流量，进而减少溢流流量，实现节能的目的；此外，还要满足多种类型的注塑机或者液压设备的需求。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种注塑机节能控制系统，其特征在于：包括监测单元、传感器组、数据采集模块、数据处理模块和输出控制模块；所述监测单元用于监测电机组、溢流阀组、比例溢流阀工作状态；所述传感器组用于采集溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量；所述数据采集模块用于采集传感器组各传感器数据；所述数据处理模块用于对数据采集模块、监测单元和输出控制模块的数据处理和指令输出；所述输出控制模块根据监测的溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量控制电机组各电机转速，达到节能的目的。

所述溢流阀组与电机组配套使用；所述溢流阀组各溢流阀都设有与之配套的传感器。

所述传感器组包括与溢流阀组各溢流阀配套的传感器和与比例溢流阀配套的传感器。

所述电机组各电机与油泵连接；所述油泵入口通过油管经滤油器与油箱连接；所述油泵出口通过油管经单向阀分别接入液压马达和液压油缸；所述液压马达和液压油缸前均设置有电磁阀。

所述溢流阀组各溢流阀输入端通过油管与油泵出口连接；所述溢流阀组各溢流阀输出端通过油管与传感器连接；所述电磁阀的输入油口通过油管与比例溢流阀输入端连接；所述电磁阀通过油管与油箱连接；所述比例溢流阀的回油输出端通过油管与传感器连接。

所述传感器组各传感器经油管与油箱连接。

所述电机组的电机为伺服电机、调速电机或者带有变频器的电机。

所述监测单元分别与电机组、溢流阀组和比例溢流阀的运行控制电路连接；所述数据采集模块与传感器组连接；所述输出控制模块与电机组连接；所述监测单元、数据采集模块和输出控制模块均与数据处理模块连接。

一种注塑机节能控制系统的工作模式，其特征在于：包括以下步骤：

A、检测电机运行信号，监测单元检测电机组各电机的运行情况，并将运行信号发送到数据处理模块；数据处理模块根据有无电机运行信号给出下一步指令；若无电机运行信号，进入步骤B，若有电机运行信号进入步骤C；

B、停止电机运转，注塑机节能控制系统待机，输出控制模块根据数据处理模块的指令切断电机电源，同时注塑机节能控制系统待机；

C、检测溢流阀组和比例溢流阀运行信号，监测单元检测电机组各电机对应溢流阀的运行情况和比例溢流阀的运行情况，并将运行信号发送到数据处理模块；数据处理模块根据有无运行信号给出下一步指令；若无溢流阀和比例溢流阀运行信号，进入步骤D，若有溢流阀和比例溢流阀运行信号，进入步骤E；

D、保持电机停止状态或者维持电机最小转速，输出控制模块根据数据处理模块的指令控制电机组各电机维持原有工作状态即保持电机停止状态或者维持电机转速50r/min的最小转速以内运转；

E、检测溢流阀组和比例溢流阀回油流量，数据采集模块采集溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀对应的传感器的流量信号，数据处理模块根据溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀对应的传感器的流量信号推算出电机组各电机转速；同时输出控制模块根据数据处理模块的指令调节电机组各电机转速，以保证从溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀溢流回油箱的最小流量维持在30L/min以内，进而保证注塑机系统浪费最小，达到节能的目的。

本发明提供的注塑机节能控制系统及其工作模式，通过设置的传感器组采集溢流阀组和比例溢流阀的回油流量，输出控制模块根据溢流阀流量的大小控制调节电机组各电机的转速，在保证注塑机系统正常工作的同时，减少液压油泵的油量输出，达到自动节能的目的；此外，该注塑机节能控制系统还可以满足多种类型的注塑机或者液压设备的节能需求，包括多电机、多油泵的注塑机或者液压设备的节能需求。

附图说明

图1为注塑机节能控制系统液压部分结构示意图；

图2为注塑机节能控制系统电控制部分示意图；

图3为注塑机节能控制系统工作模式流程图。

其中，1、溢流阀；2、液压马达；3、电磁阀a；4、单向阀；5、比例溢流阀；6、电磁阀b；7、液压油泵；8、传感器a；9、电机；10、滤油器；11、油泵；12、传感器b；13、油箱。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细的描述，但它们不是对本发明的进一步限制。

本发明提供的注塑机节能控制系统包括监测单元、传感器组、数据采集模块、数据处理模块和输出控制模块；监测单元用于监测电机组、溢流阀组、比例溢流阀工作状态；传感器组用于采集溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量；数据采集模块用于采集传感器组各传感器数据；数据处理模块用于对数据采集模块、监测单元和输出控制模块的数据处理和指令输出；输出控制模块根据监测的溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量控制电机组各电机转速，达到节能的目的。

上述溢流阀组与电机组配套使用；溢流阀组各溢流阀都设有与之配套的传感器。

上述传感器组包括与溢流阀组各溢流阀配套的传感器和与比例溢流阀配套的传感器。

实施例：以设置有一台电机的注塑机系统为例，说明注塑机节能控制系统的结构和工作模式。注塑机节能控制系统从物理构造讲，包括液压部分和电控制部分，电控部分可以作为注塑机系统的一个功能模块，融入注塑机的主控制系统中。如图1所示，一台电机9对应的有一溢流阀1和一传感器b12，因此传感器组包括与比例溢流阀对应的传感器a8和与溢流阀对应的传感器b12。

如图1所示，在液压部分，电机9与油泵11连接；油泵11入口通过油管经滤油器10与油箱13连接；油泵11出口通过油管经单向阀4分别接入包括液压马达2和液压油缸7在内的执行部件；在本实施例中，油泵11出口通过油管经单向阀4分别接入液压马达2和液压油缸7；液压马达2和液压油缸7前分别设置有电磁阀a3和电磁阀b6；液压马达2和液压油缸7为注塑机提供动力，供注塑机系统正常运行。溢流阀1输入端通过油管与油泵11出口连接；溢流阀1输出端通过油管与传感器b12连接；电磁阀a3和电磁阀b6的输入油口均通过油管与比例溢流阀5输入端连接；电磁阀a3和电磁阀b6通过油管与油箱13连接；比例溢流阀5的回油输出端通过油管与传感器a8连接。传感器a8和传感器b12经油管与油箱13连接，也即传感器b12设置在溢流阀1的回油管路上，传感器a8设置在比例溢流阀5的回油管路上。

电机9为可调速的电机，它可以是伺服电机、调速电机或者带有变频器的电机。

图1中只是给出了一种实施方式，对于多电机、多油泵的注塑机系统或者液压系统，只要设置与电机数量对应的溢流阀和传感器就可以，且溢流阀和传感器与油泵的位置与图1中给出的相同。溢流阀1优选的是电磁溢流阀；比例溢流阀5优选的是比例电磁溢流阀。

如图2所示，电控部分：监测单元分别与电机9、溢流阀1和比例溢流阀5的运行控制电路连接，电机9、溢流阀1和比例溢流阀5的运行控制电路设置在注塑机系统的主控制系统中；数据采集模块分别与传感器a8和传感器b12连接；输出控制模块与电机9连接。监测单元、数据采集模块和输出控制模块均与数据处理模块连接。

如图3所示，该实施例中的注塑机节能控制系统的工作模式包括以下步骤：

A、检测电机运行信号，监测单元检测电机9的运行情况，并将运行信号发送到数据处理模块；数据处理模块根据有无电机运行信号给出下一步指令；若无电机运行信号，进入步骤B，若有电机运行信号进入步骤C；

B、停止电机运转，注塑机节能控制系统待机，输出控制模块根据数据处理模块的指令切断电机9电源，同时注塑机节能控制系统待机；

C、检测溢流阀和比例溢流阀运行信号，监测单元检测电机9对应溢流阀1的运行情况和比例溢流阀5的运行情况，并将运行信号发送到数据处理模块；数据处理模块根据有无运行信号给出下一步指令；若无溢流阀1和比例溢流阀5运行信号，进入步骤D，若有溢流阀1和比例溢流阀5运行信号，进入步骤E；

D、保持电机停止状态或者维持电机控制所需最小转速，输出控制模块根据数据处理模块的指令控制电机9维持原有工作状态即保持电机9停止状态或者维持电机9转速50r/min以内的最小转速运转；

E、检测溢流阀和比例溢流阀回油流量，数据处理模块控制数据采集模块采集溢流阀1和比例溢流阀5对应的传感器b12和传感器a8的流量信号；数据处理模块根据传感器b12和传感器a8的流量信号推算出电机9转速（这个可以根据多次试验给出传感器b12和传感器a8的流量信号与电机9转速的对照表，并保存在数据处理模块中）；同时输出控制模块根据数据处理模块的指令调节电机9转速，以保证从溢流阀1和比例溢流阀5溢流回油箱13的最小流量维持在30L/min以内，进而保证注塑机系统浪费最小，达到节能的目的；上述最小流量与溢流阀1和比例溢流阀5的规格有关，不同溢流阀1和比例溢流阀5，所对应的最小流量不同。

上述方案只是本发明采取的最佳实施方式，但本发明不局限与上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，很容易对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种注塑机节能控制系统，其特征在于：包括监测单元、传感器组、数据采集模块、数据处理模块和输出控制模块；所述监测单元用于监测电机组、溢流阀组、比例溢流阀工作状态；所述传感器组用于采集溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量；所述溢流阀组与电机组配套使用；所述溢流阀组各溢流阀都设有与之配套的传感器；所述溢流阀组各溢流阀输入端通过油管与油泵出口连接；所述溢流阀组各溢流阀回油输出端通过油管与传感器连接；为注塑机提供动力的液压马达和液压油缸前均设置有电磁阀；所述电磁阀的输入油口通过油管与比例溢流阀输入端连接；所述电磁阀通过油管与油箱连接；所述比例溢流阀的回油输出端通过油管与传感器连接；所述数据采集模块用于采集传感器组各传感器数据；所述数据处理模块用于对数据采集模块、监测单元和输出控制模块的数据处理和指令输出；所述输出控制模块根据监测的溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀回油流量控制电机组各电机转速，达到节能的目的。

2.根据权利要求1所述的注塑机节能控制系统，其特征在于：所述传感器组包括与溢流阀组各溢流阀配套的传感器和与比例溢流阀配套的传感器。

3.根据权利要求1或2所述的注塑机节能控制系统，其特征在于：所述电机组各电机与油泵连接；所述油泵入口通过油管经滤油器与油箱连接；所述油泵出口通过油管经单向阀分别接入液压马达和液压油缸。

4.根据权利要求1或2所述的注塑机节能控制系统，其特征在于：所述传感器组各传感器经油管与油箱连接。

5.根据权利要求1或2所述的注塑机节能控制系统，其特征在于：所述电机组的电机为伺服电机、调速电机或者带有变频器的电机。

6.根据权利要求1所述的注塑机节能控制系统，其特征在于：所述监测单元分别与电机组、溢流阀组和比例溢流阀的运行控制电路连接；所述数据采集模块与传感器组连接；所述输出控制模块与电机组连接；所述监测单元、数据采集模块和输出控制模块均与数据处理模块连接。

7.一种权利要求1所述的注塑机节能控制系统的工作模式，其特征在于：包括以下步骤：

A、检测电机运行信号，监测单元检测电机组各电机的运行情况，并将运行信号发送到数据处理模块；数据处理模块根据有无电机运行信号给出下一步指令；若无电机运行信号，进入步骤B，若有电机运行信号进入步骤C；

B、停止电机运转，注塑机节能控制系统待机，输出控制模块根据数据处理模块的指令切断电机电源，同时注塑机节能控制系统待机；

C、检测溢流阀组和比例溢流阀运行信号，监测单元检测电机组各电机对应溢流阀的运行情况和比例溢流阀的运行情况，并将运行信号发送到数据处理模块；数据处理模块根据有无运行信号给出下一步指令；若无溢流阀和比例溢流阀运行信号，进入步骤D，若有溢流阀和比例溢流阀运行信号，进入步骤E；

D、保持电机停止状态或者维持电机最小转速，输出控制模块根据数据处理模块的指令控制电机组各电机维持原有工作状态即保持电机停止状态或者维持电机转速50r/min以内的最小转速运转；

E、检测溢流阀组和比例溢流阀回油流量，数据采集模块采集溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀对应的传感器的流量信号，数据处理模块根据溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀对应的传感器的流量信号推算出电机组各电机转速；同时输出控制模块根据数据处理模块的指令调节电机组各电机转速，以保证从溢流阀组各溢流阀和比例溢流阀溢流回油箱的最小流量维持在30L/min以内，进而保证注塑机系统浪费最小，达到节能的目的。