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《基于永磁同步电动机的全电动注塑机控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、宁建荣,等:基于永磁同步电动机的全电动注塑机控制系统设计65基于永磁同步电动机的全电动注塑机控制系统设计宁建荣朱成实鄢利群(沈阳化工学院机械工程学院,沈阳110042)摘要分析了当前塑料行业注塑机的现状和对注塑机发展的要求,介绍了基于永磁同步电动机的全电动注塑机控制系统的设计,通过对注射过程的分析,着重阐述了基于永磁同步电动机控制系统的硬件组成、软件设计和运用矢量控制技术实现全电动注塑机的精确控制。关键词全电动注塑机永磁同步电动机矢量控制近年来,随着新型合成材料的涌现和高精度注化。塑件使用范围的扩大,以及人们环保意识的日渐增(2)合模预塑结束后,
2、移动模板前移,使模具强,人们对注塑机的要求也越来越高。最新发展的闭合并锁紧。全电动式注塑机就是为满足人们的这些要求而开发(3)注射台前移注射台整体前移,使喷嘴与的新型注塑机。所谓电动式注塑机是指使用交流伺模具流道口吻合。服电动机配以滚珠丝杠、齿形带及齿轮等元器件来(4)注射在注射力作用下,螺杆前移,将熔融[1]驱动各个机构的注塑机。与传统注塑机相比,全物料注入模具型腔,然后保持注塑压力一段时间后电动注塑机集中体现的优势为:完美的制造环境,卸压,制品冷却。排除了液压油的污染;消除了操作噪声;!在获得(5)开模和顶出注射座后移,移动模板后移,高性能的同时得到很高的性
3、能价格比,使电力、冷却模具开启,顶出杆将制品从模具中顶出。制品被顶水等能源消耗大幅度下降。这种全电动的设计不仅出后,模具又闭合,重复上述动作,进入下一个注塑克服了液压油随温度变化给操作、控制精度带来的操作循环。不利影响,使控制系统的精度及可靠性大大提高,而2充模过程控制且采用伺服电机驱动,可获得优异的高速性,极大地注射成型过程中,每一部件的转动或移动速度、[2]提高了生产效率。推力或压力的大小要根据工艺要求随时调整,如注注塑机若采用异步电动机则运行效率低,低速塑压力和速度需要按照不同材料和制品的工艺要求运转时转矩小,谐波损耗大,速度变动率大,动态性进行调节。现以充模过
4、程为例,介绍注塑机的电机能不佳;而采用永磁同步电动机(PMSM)具有动态控制。图2所示为注塑装置的结构简图。响应性好、输出扭矩大、闭环控制精度高、制动性能好等优点,是异步电动机无法超越的,特别是在低速时仍然能够稳定运行、无爬行线现象,所以PMSM将越来越多地被用于全电动注塑机的控制中。笔者现将基于PMSM的全电动注塑机控制系统设计作1∀螺杆移动电机;2、6∀同步齿形带;3∀滚珠丝杠机构;一介绍。4∀螺杆;5∀螺杆旋转电机1注塑机的控制流程图2注塑装置的结构简图注塑机的成型操作是周期性的,一个周期内的螺杆移动电机1的输出轴与同步齿形带2的带动作过程如图1所示。轮相连,
5、通过同步齿形带将运动传递给滚珠丝杠机构3,滚珠丝杠机构带动螺杆4前后移动,从而使螺杆实现注射和塑化计量。同时螺杆旋转电机5亦通过同步齿形带6与螺杆相连,带动螺杆作回转运动。图1注塑机的动作过程螺杆迅速向前运动将熔体经过喷嘴注射到成型(1)预塑螺杆转动,物料进入料筒并向喷嘴移动,在料筒加热和螺杆的剪切作用下,物料逐渐塑收稿日期:2007111366工程塑料应用2008年,第36卷,第1期模具中,熔体经喷嘴射出的速率对最终制品的分子Te=pnfissin!(3)排列及残余应力有很大的影响。由于在充模阶段注式中:!为定子磁动势轴线与永磁体励磁磁场轴线射速率影响
6、剪切力和剪切速率进而影响最终制品的的空间电角度。若使!=90#即可获得最大转矩,此[3]质量,故注射速率是在充模阶段的一个重要参时式(3)可以改写成式(4):数。系统通过对伺服电机的矢量控制实现对注射速Te=pnfiq(4)率的精确控制。PMSM的电磁转矩取决定于永磁体励磁磁场的[4]2.1三相PMSM的矢量控制强弱及q轴电流的大小,而在电动机结构确定后,电三相PMSM的模型是多变量、强耦合、非线性磁转矩完全取决于q轴电流的大小。PMSM的矢量系统。通过对转子磁场定向矢量的控制就可对转矩控制就是要通过调整转矩电流iq来调整转矩,从而的控制参数实现解耦,实现转矩线性
7、控制。其基本实现PMSM控制参数的解耦,实现其转矩的线性化原理是通过坐标变换,即在转子磁场定向的同步坐控制。标轴系上通过对电动机的磁场电流id和转矩电流iq2.2注射过程控制系统进行解耦,使其具有与传统直流电动机相同的运行在充模阶段,注射速率和模腔压力是重要的控性能。将PMSM的转子永磁体磁场方向定为d轴,制参数。注射速率、模腔压力及注塑量可以通过控将电动机旋转方向上滞后90#的方向定为q轴,建制螺杆的运动速度及运动位置来控制,因此只有对立一个基于转子磁场定向的同步旋转坐标系,如图螺杆移动电机实施精确控制才可完成注射过程的准3所示。利用
