[发明专利]压铸机异步伺服节能控制方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明属于压铸机节能控制技术领域，具体涉及一种压铸机的异步伺服节能控制方法和适用于该控制方法的控制系统。 

背景技术

铝合金冷室压铸机加工设备是典型的周期性负载类设备，其一个完整工作周期一般包括合模—给汤—压射—泄压(冷却)—开模—顶出—取件(储能)—喷雾等几个工序，各个工序都是通过油泵马达泵输出液压油到各个油缸推动传动机构完成一系列动作，且各个阶段需要的压力与流量也不相同。对于液压系统来说，每个阶段对压力、流量的匹配各不一样，而压铸机采用的定量泵(一般是定量双联叶片泵、齿轮泵)的功率却是根据其运行过程中的最大负载配置的。压铸机在一个工作周期中只有合模、压射、开模、储能等工序负载较大，其它工序的负载一般较小，特别是在系统泄压阶段，其负载几乎为零。对于油泵马达而言，压铸机工作过程是处于变化的负载状态。 

而在定量泵的液压系统中，油泵提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流到油箱，此过程称为高压节流。特别是压铸机在卸荷阶段，其系统对压力、流量的要求几乎为0，而马达仍以额定转速拖动油泵运转，此时的液压油几乎全部通过溢流阀回到油箱，这样就存在大量电能浪费。 

目前市面上也存在一些针对压铸机的节能改造方法，主要为变频节能改造方法和同步伺服节能改造方法两种。 

1、变频节能改造方法：矢量变频器+异步电机，该方法是取压铸机的流量、压力信号作为变频器的速度指令从而控制电机的转速来实现节能。但高压力和高速度是压铸时熔合金充填成型过程的两大特点。压铸机油泵作为压铸机设备动作的能源转换装置，它也必须按照工艺要求提供大流量高压力的液压油。但 压铸机油泵电机进行变频改造以后，由于变频器存在低频转矩不足以及动态响应较差的缺陷，而相反压铸机在某些工作阶段需要大流量高压力(例如合模)，因此改造后的油路系统不能及时响应系统压力流量要求，所以压铸机在变频节能改造后，其工作节拍会变慢(一般一个工作周期变慢1-3s)，而压铸机一个完成工作周期大约为20-80S，因此一台压铸机一天下来会少生产不少零件，从另一方面来说，压铸机的变频改造实际是牺牲了压铸机的生产效率而达到节能目的。 

2、同步伺服节能改造方法：其控制原理为：矢量驱动器+同步电机+速度压力反馈。该方法是把原有双联叶片泵更换成齿轮泵或者螺杆泵或柱塞泵，把原有三相异步电机更换为永磁伺服电机，取压力流量信号作为速度指令，油泵安装压力传感器做为闭环控制。此改造方案从理论上是可满足压铸机的快速响应要求，但此改造方案也出现本身致命的缺点： 

1)对于900吨或者1000吨以上的大吨位压铸机，由于市面暂无取代具有大流量高压力特性的双联叶片泵的其它油泵，现场不得不安装多台伺服油泵以满足其压力流量要求，导致安装复杂、成本昂贵！ 

2)由于压铸机车间生产环境恶劣(夏季40℃以上)，永磁伺服电机就存在退磁的缺陷，使用年限一长，磁场就会消退，大大增加设备故障率，由于伺服电机消磁后无法重新加磁，就不得不重新购买新的伺服电机。这样大大增加了企业设备维护成本，节约的电量远远不够设备采购成本。 

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种压铸机异步伺服节能控制方法，该压铸机异步伺服节能控制方法不仅能够满足节能要求，而且不会影响压铸机的生产效率，且设备的维护、运营成本均较低。 

要实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案： 

本发明首先提出了一种压铸机异步伺服节能控制方法，包括油泵电机的速度控制方法和油泵电机的提前加速方法； 

所述油泵电机的速度控制方法中，油泵电机的转速N为： 

N＝N_额*PQW 

其中，N_额为油泵电机的额定转速； 

PQW为油泵电机的自适应电机速度给定指令，且： 

PQW＝PQ+PQ_辅

其中，PQ_辅为电机微调速度给定指令； 

PQ为电机初步速度给定指令，且： 

PQ＝K*Q+(1-K)*P或PQ＝MAX{Q，P} 

其中，Q为压铸机的流量系数，且0≤Q≤1； 

P为压铸机的压力系数，且0≤P≤1； 

K为权重系数，且0≤K≤1； 

所述油泵电机的提前加速方法中，油泵电机的自适应提前时间指令△_t： 

△_t＝T_平均-T_提前