專利名稱：一種泵電機控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明有關于泵電機控制技術領域，具體地講是一種泵電機控制方法和裝置。
背景技術：
注塑機，即塑料注射成型機，是重要的工業機械。它的功能是將塑料顆粒熔融后， 注射入模具，經過保壓、冷卻、脫出，獲得所需的制品。由于我國注塑機行業的自身特點，以及制造成本等因素的限制，目前定量泵液壓式注塑機仍占據較大份額，并且定量泵液壓式注塑機在制品的光潔度、致密度等方面的固有優勢，以及技術成熟度、制造簡易性等方面仍有優勢，因此其產量仍然較大。但該機型的一個弊端是耗電量大，用戶的使用成本高。對于定量泵液壓式注塑機，其基本的工作原理是由電動機帶動油泵供油，經比例壓力閥和比例流量閥對油壓和流量進行限制，再用液壓油驅動各個油馬達，從而完成各個部件的規定動作。相應的部件包括射臺、開合模、注射、調模、托模、抽插芯、絞牙、加料等。由計算機編程，對整個工作過程進行順序控制。針對注塑機的能耗狀況，現有技術中具有多種節能方案變頻器+比例信號采集，這種方案的主要原理是根據比例壓力和比例流量信號， 得出電機的轉速，并用變頻器控制，輸出該轉速，使定量泵輸出可變的揚程。計算的方法有 2種(1)取壓力和流量信號的加權平均；( 取壓力和流量信號的較大者。這種方案的優點是輸出平滑，噪音小。缺點是油泵輸出不是偏大就是偏小。若偏大，則節能效果差；若偏小，則質量和產量都下降，其原因在于，不能使油泵的輸出真正貼合實際的需求。其根本的原因是缺乏對實際需求的準確計算，采用的是粗估的方法，容易造成制件品質下降、產量下降的后果。變頻器+比例信號采集+控制信號采集，這種方法主要是為了彌補以上方案的不足，即在不能準確計算需用轉速的情況下，再引入注塑機計算機的控制信號，判斷當前究竟屬于哪個步驟，再根據當前的步驟來決定是否降低速度。例如，為保證品質，則保壓段不降低速度；為了保證產量，則注射段不降低速度等。優點是控制更為合理。缺點是(1)接線相當繁瑣，并且對于不同型號、不同年限的注塑機沒有相同的接線方法，特別是對于老舊的注塑機，現場操作很難；(2)需要使用可編程邏輯控制器(PLC)，成本上升；(3)由于過于復雜，故障點多、可靠性差。
發明內容
本發明正是基于上述問題而提出，其目的在于提供一種泵電機控制方法和裝置， 用于解決現有技術中電機耗能高，溫度高的問題。本發明的實施例為了解決上述技術問題，提供了一種泵電機控制方法，包括，采集所述泵的比例壓力閥參數β和比例流量閥參數λ，并獲取比例壓力閥的最大設計壓力與泵最大壓頭之比k1;比例流量閥的最大設計動壓與泵工頻無節流時最大動壓之比1 ，所述泵電機的工頻運行轉速Qci ；將上述參數利用公式《=7^7^%計算并獲得所述油泵電機的實時轉速ω ；利用所述泵電機實時轉速的電信號驅動電機進行工作。根據本發明所述方法實施例的一個進一步的方面，所述比例壓力閥參數β e [ο, 1A]的直流電信號，所述比例流量閥參數λ e [Ο,ΙΑ]的直流電信號。根據本發明所述方法實施例的再一個進一步的方面，如果所述ki和1 相近似，則令& = k2 = k，存儲該參數k，如果所述泵電機的工頻運行轉速COci固定則存儲所述COci，在
計算所述泵電機的實時轉速時，利用公式ω 二 ^05 + 0%計算所述泵電機的實時轉速。根據本發明所述方法實施例的另一個進一步的方面，計算并獲得所述泵電機的實時轉速ω后還包括，對所述泵電機實時轉速進行修正，在泵電機實時轉速的基礎上加上一個預定值。根據本發明所述方法實施例的另一個進一步的方面，還包括驅動所述泵電機保持一預定的轉速。本發明實施例為了解決現有技術中的問題，還提供了一種泵電機控制裝置，包括， 采集單元，用于采集所述泵的比例壓力閥參數β和比例流量閥參數λ ；測試單元，用于獲取比例壓力閥的最大設計壓力與泵最大壓頭之比k1;比例流量閥的最大設計動壓與泵工頻無節流時最大動壓之比k2，所述泵電機的工頻運行轉速Oci ；計算單元，用于將上述采集單元和測試單元獲取的參數利用公式0 = 7^7 ;。計算并獲得所述泵電機的實時轉速 ω ；所述驅動單元，用于根據所述計算單元輸出的所述泵電機實時轉速的電信號驅動電機進行工作。根據本發明所述裝置實施例的一個進一步的方面，還包括存儲器，用于如果所述Ic1和1 相近似，則令Ic1 = k2 = k，存儲該參數k，如果所述泵電機的工頻運行轉速Qci固定則存儲所述Coci，使得所述計算單元計算所述泵電機的實時轉速時，利用公式 ω = + 計算所述泵電機的實時轉速。根據本發明所述裝置實施例的再一個進一步的方面，還包括修正單元，用于對所述泵電機實時轉速進行修正。根據本發明所述裝置實施例的另一個進一步的方面，所述驅動單元還用于驅動所述泵電機保持一預定的轉速。本發明實施例的有益效果在于，降低了泵電機(特別是注塑機油泵電機)的電能消耗，并且不需要引入新的技術問題(例如不需要監控當前處于哪個生產過程以匹配不同的電機轉速)，邏輯資源消耗小，并且不需要改變現有注塑機的設置，實現簡單，還可以保證產品的質量和生產效率。
此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中圖1所示的是本發明實施例泵電機控制方法的流程圖；圖2所示為本發明實施例一種泵電機控制裝置的結構示意圖；圖3所示本發明實施例中注塑機應用本發明裝置和相應方法進行節能控制的系統結構圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本發明做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。注塑機的電能消耗主要包括1、液壓系統油泵的電能消耗；2、加熱器的電能消耗；3、循環冷卻水泵的電能消耗。其中液壓油泵電機的用電量占整個注塑機用電量的80% 以上，所以降低其耗電量是注塑機節能的關鍵。注塑機液壓系統在工作中產生的能源浪費主要包括溢流損失。注塑機在加工時，不斷地重復規定的動作流程。但在流程中的每個步驟，所需的壓力和流量是不相同的，例如注射段所需的壓力和流量都較大，而冷卻段所需的壓力和流量都很小。但注塑機采用定量泵時，油泵始終在以工頻(最快速度)工作，泵出最大數量的油。 由于各步驟需要的油有限，多余的油則通過比例壓力閥溢流回到油缸，在這個過程中，產生大量毫無用處的熱能，因此耗電量大，油溫高，其中溢流損失占能源浪費的比重較大。圖1所示的是本發明實施例泵電機控制方法的流程圖。包括步驟101，采集泵的比例壓力閥參數β和比例流量閥參數λ，并獲取比例壓力閥的最大設計壓力與泵最大壓頭之比k1;比例流量閥的最大設計動壓與泵工頻無節流時最大動壓之比1 ，所述泵電機的工頻運行轉速ω—其中，所述泵可以包括注塑機中的油泵。步驟102，將上述參數利用公式ω = ^iKP + ^M2M1計算，獲得所述泵電機的實時轉速ω ο步驟103，利用所述泵電機實時轉速的電信號驅動電機進行工作。在上述步驟101中，所述比例壓力閥參數β e
的直流電信號，所述比例流量閥參數λ e [Ο,ΙΑ]的直流電信號。其中，β和λ也可能超出
的范圍，可以截掉超出部分，使其為0或者1，以便于控制的需要。在上述步驟101中，如果所述Ii1和k2相近似，則令k! = k2 = k，存儲該參數k，如果所述泵電機的工頻運行轉速Qci固定，例如為50Hz，則存儲所述Oci，在計算所述泵電機的實時轉速時，利用公式cu = 7 ^ ^計算所述泵電機的實時轉速。在上述步驟103中還包括，將所述泵電機的實時轉速電信號放大為0至IOV的電信號輸入到變頻器中，變頻器驅動所述電機進行工作，使得所述泵不輸出多余的揚程。作為本發明的一個進一步的實施例，在所述步驟102計算并獲得所述泵電機的實時轉速ω后還包括，對所述泵電機實時轉速進行修正，在泵電機實時轉速的基礎上加上一個預定值。由于在真實的應用過程中采集的數據可能存在一定誤差，因此增加修正過程可以使得泵輸出的揚程盡可能的滿足要求，不影響質量和產量。作為本發明的一個進一步的實施例，還包括對所述泵電機保持一預定的轉速，這是因為油泵從靜止開始運行需要較長時間加速，因此采取一定的怠速，減小響應時間，并且減少對油泵的沖擊。通過本發明上述方法可以更加精確的控制電機的轉速從而實現泵的輸出揚程基本上都能夠得到有效利用，特別針對于油泵減少了電機不必要的耗能，節約了能源。如圖2所示為本發明實施例一種泵電機控制裝置的結構示意圖。包括，采集單元201，測試單元202，計算單元203，驅動單元204。所述采集單元201，用于采集所述泵的比例壓力閥參數β和比例流量閥參數λ。所述測試單元202，用于獲取比例壓力閥的最大設計壓力與泵最大壓頭之比k1;比例流量閥的最大設計動壓與泵工頻無節流時最大動壓之比1 ，所述泵電機的工頻運行轉速 ω0Ο其中，所述泵包括注塑機中的油泵。 所述計算單元203，用于將上述采集單元201和測試單元202獲取的參數利用公式 =計算，獲得所述泵電機的實時轉速ω。所述驅動單元204，用于根據所述計算單元203輸出的所述泵電機實時轉速的電信號驅動電機進行工作。作為本發明的一個進一步的實施例，還包括存儲器205，用于如果所述Ic1和1 相近似，則令& = k2 = k，存儲該參數k，如果所述泵電機的工頻運行轉速Coci固定則存儲所
述ω ^，使得所述計算單元203計算所述泵電機的實時轉速時，利用公式ω 二 y/^β + λ2)ω0τ\-
算所述泵電機的實時轉速。作為本發明的一個進一步的實施例，所述驅動單元204包括變頻器等設備。作為本發明的一個進一步的實施例，還包括修正單元206，與所述驅動單元204相連接，用于對所述泵電機實時轉速進行修正，在泵電機實時轉速的基礎上加上一個預定值。作為本發明的一個進一步的實施例，所述驅動單元204還用于驅動所述泵電機保持一預定的轉速。通過上述實施例，精確地計算了電機實時需用的轉速，使得油泵輸出的揚程能夠得到完全的利用，達到節能的效果，并且通過上述裝置不需要引入新的技術問題，改造成本不高，并且對注塑機生產產品的質量和效率都沒有任何負面影響。如圖3所示本發明實施例中注塑機應用本發明裝置和相應方法進行節能控制的系統結構圖。包括控制裝置301，電機302，油泵303，比例壓力閥304，比例流量閥305。所述控制裝置301如上述圖2所示，在此不再贅述，該控制裝置采集比例壓力閥 304的參數β和比例流量閥305的參數λ，并且還獲取比例壓力閥304的最大設計壓力與油泵303最大壓頭之比k1;比例流量閥305的最大設計動壓與油泵303工頻無節流時最大動壓之比1 ，所述電機302的工頻運行轉速ω0Ο該控制裝置301將上述獲取的參數利用公式=計算，獲得所述電機302的實時轉速ω，并根據該電機實時轉速的電信號控制電機302進行工作。所述電機302驅動所述油泵303進行工作。其中，控制裝置301計算實時轉速的方法是根據如下分析形成，首先根據伯努利方程:E = P + pgz + ^pV2，其中E-總壓；P-靜壓(壓力表的讀數)；P gz_液柱鉛垂高度
產生的壓強jpv2-動壓；ν-流動速度。由于注塑機高度有限，油柱引起的壓強很小，因此Pgz這一項可以忽略，則五=尸+1/TV2。對于極限狀況，當比例壓力閥的值β = 1Α，比例流量閥的值λ = 0Α，此時靜壓最大，動壓為0，有P0 = k^o = Ii1Ii3 ω 02其中Ptl-最大靜壓；Etl-油泵的最大壓頭(工頻運行)-比例壓力閥的最大設計壓力與油泵最大壓頭之比；Otl-工頻運行的轉速^tl = Ii3COci2描述的是油泵的壓頭與轉速的平方關系。當比例壓力閥的值β = OA,比例流量閥的值λ = 1Α，此時靜壓近似為0，動壓為
最大值，有
1 2D0 -=k2E0 = k2 ·-pv0其中Dcr比例流量閥設計的最大動壓；Vtl-油泵工頻運行無節流時的最大流速； k2-比例流量閥的最大設計動壓與油泵工頻無節流時最大動壓之比。在一般情況下，當設定比例壓力閥的值為β e
，比例流量閥的值為 λ e
時，實際上使用的壓頭為E = P + kpv2 二 βΡ0 +-P(A-Jk^v0)2 二 Pk1E0+λ\ 丄^v02= (β^ + λ2 k2)EQ上式結合= Κω/，如果使用變頻器驅動電機，設需用轉速是ω，并且要使得油泵恰好輸出相同的壓頭Ε，恰好不溢流，則根據油泵的壓頭和轉速的關系可得ω2 = (ki β +k2 λ 2) ω 02，則《 =」(kj3 + k^i2)o}Q ο并且，對于同一注塑機上配套的比例壓力閥和比例流量閥，可以近似ki = k2 = k ^ 1，則 E = k3co2 = k(3 + X2)EQ，上式結合& = k3coQ2，可得 ω2 = 1 (β + λ2) ω02ο因此，近似公式滿足上述要求的需用轉速為= ^(β + λ2)ω0。其中常數k可以根據選定的油泵和閥門進行有限次數的測試而確定，試探幾次以后可以將該k值進行存儲，并且Oci同樣也可以通過對電機的有限次測試確定進行存儲，以便于在以后的電機控制中直接獲取上述參數，更加快速的對電機進行控制。由于上述控制裝置301在進行計算時，存在一些近似條件，所以可能在實時的控制中存在一定的誤差，所以所述控制裝置301在進行計算后還可以對計算出的實時轉速進行修正，例如在計算出的實時轉速的基礎上增加預定轉速或者減少預定轉速。并且，由于油泵從靜止開始運行需要較長時間加速，因此所述控制裝置301還可以輸出一預定的轉速作為電機的怠速，以減小響應時間，并且減少對油泵的沖擊。作為具體參數的例子，某注塑機經過試運行幾個周期后測試調節得出k = 0. 75， 工頻運行轉速為 50Hz，運行中當 β =0.8，λ =0.4 時，《 = V0.75* (0.8 + 0.42)份。=°·85 ο ’ 應該采用50*0.85 = 42.5(Ηζ)。根據油泵功率的三次方曲線，此時的節電率約為 (1-(42. 5/50)3)/1 = 38.6%，從而本發明實施例的方法和裝置可以達到很高的節能效果， 并且制品質量和產量沒有任何變化，響應時間不會延長。平均節電率35%左右，電機溫度下降5°C左右，油溫下降15°C左右。 以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種泵電機控制方法，其特征在于包括，采集所述泵的比例壓力閥參數β和比例流量閥參數λ，并獲取比例壓力閥的最大設計壓力與泵最大壓頭之比k1;比例流量閥的最大設計動壓與泵工頻無節流時最大動壓之比 k2，所述泵電機的工頻運行轉速COci ；將上述參數利用公式ω =批β +) 。計算并獲得所述油泵電機的實時轉速ω ；利用所述泵電機實時轉速的電信號驅動電機進行工作。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述比例壓力閥參數βe [Ο,ΙΑ]的直流電信號，所述比例流量閥參數λ e [Ο,ΙΑ]的直流電信號。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述Ic1和1 相近似，則令Ic1= 1 = k，存儲該參數k，如果所述泵電機的工頻運行轉速Oci固定則存儲所述Coci，在計算所述泵電機的實時轉速時，利用公式ω 二^/財/ +計算所述泵電機的實時轉速。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算并獲得所述泵電機的實時轉速ω后還包括，對所述泵電機實時轉速進行修正，在泵電機實時轉速的基礎上加上一個預定值。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括驅動所述泵電機保持一預定的轉速。
6.一種泵電機控制裝置，其特征在于包括，采集單元，用于采集所述泵的比例壓力閥參數β和比例流量閥參數入；測試單元，用于獲取比例壓力閥的最大設計壓力與泵最大壓頭之比k1;比例流量閥的最大設計動壓與泵工頻無節流時最大動壓之比1 ，所述泵電機的工頻運行轉速Qci ；計算單元，用于將上述采集單元和測試單元獲取的參數利用公式《 =。計算并獲得所述泵電機的實時轉速ω ；所述驅動單元，用于根據所述計算單元輸出的所述泵電機實時轉速的電信號驅動電機進行工作。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括存儲器，用于如果所述Ic1和1 相近似，則令& = k2 = k，存儲該參數k，如果所述泵電機的工頻運行轉速Coci固定則存儲所述 Otl，使得所述計算單元計算所述泵電機的實時轉速時，利用公式ω = ^0^ + 22)%計算所述泵電機的實時轉速。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括修正單元，用于對所述泵電機實時轉速進行修正，在泵電機實時轉速的基礎上加上一個預定值。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述驅動單元還用于驅動所述泵電機保持一預定的轉速。
全文摘要
本發明有關于泵電機控制技術領域，用于解決現有技術中電機耗能高，溫度高的問題，提供了一種泵電機控制方法和裝置，其中方法包括采集所述泵的比例壓力閥參數β和比例流量閥參數λ，并獲取比例壓力閥的最大設計壓力與泵最大壓頭之比k1，比例流量閥的最大設計動壓與泵工頻無節流時最大動壓之比k2，所述泵電機的工頻運行轉速ω0；將上述參數利用公式計算并獲得所述油泵電機的實時轉速ω；利用所述泵電機實時轉速的電信號驅動電機進行工作。本發明實施例的有益效果在于，降低了泵電機的電能消耗。
文檔編號H02P23/14GK102195557SQ20101012470
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者曾洪駿 申請人:時代新紀元科技集團有限公司