目前，国内使用的全电动注塑机几乎都是日本制造的，性能优越，但是价格昂贵。尽管有几家国内注塑机制造商也推出了这种产品，由于关键电气及部件均需要进口，加上开发经验不足，其开发的产品难与日本竞争。

   本文所提到的使用特制诱导电机和独特控制技术的全电动注塑机方案是注塑机行业的一个创举。电气方面的成本降低50％左右，整机成本降低20％—30％。机器的控制性能比油压注塑机有大幅度的提高，而不逊于国内厂家开发的通常概念的永磁全电动注塑机，在稳定性和寿命方面更有其优势。当然，这一切的取得，是因为我们提出了独特的电机方案和有效的控制算法。

  1.诱导全电动注塑机的经纬

  以日本为发起源，全电动注塑机将成为注塑机行业的技术方向。到2000年底日本生产的500吨,以下的注塑机90％以上都是全电动注塑机，但是，欧洲在这方面动作迟缓。台湾、香港以及一些大陆的企业利用日本技术正在开发出或与日本合作开发出自己的全电动注塑机。

   所谓的全电动注塑机是指原来由液压系统实现的射胶保压、熔胶背压、开锁模以及顶针的控制改由电动机(马达)来实现，以满足日益增长的高精密度塑料产品的市场需要。在工业领域中，广泛使用的有两类电机：交流同步(无刷直流)电机和交流诱导电机，在注塑机领域

使用的是FANUC提供的交流同步电机，亦即交流同步永磁电机。这一方案有其性能上的优势，但是由于大功率永磁同步电机的制造和控制技术不为我所掌握，因而进口价格昂贵。华人厂商多把它作为技术储备和技术广告在进行开发，在大陆难以和进口机器竞争。

    为什么不用交流诱导电机来实现注塑机的控制呢?世界上最早成功开发出全电动注塑机的FANUC比较了两类电机的优缺点，而日本的交流永磁电机控制技术又处于世界领先地位，所以在日本FANUC的结论被广泛接受。和诱导电机相比永磁同步电机有哪些优点呢?

FANUC总结了四点：1、加速性能好，响应快；2、大范围内的速度调节可以圆滑地进行；3、制动性能好；4、比诱导电机省电。实际上，上述结论是十八年前的。尽管和永磁同步电机相比诱导电机有其弱点，但是过去十几年，特别是上世纪九十年代以来由于新型电力电子

器件(如IGBT、IGcT等)的发展和性能的提高，计算器技术的发展(CPU从16位到32位高性能DSP芯片的出现)和新控制理论的应用(如：磁芯定向矢量控制、直接转矩控制)等原因，极大的促进了诱导电机和特别的矢量控制技术，完全有可能开发出性能价格比卓越的全电动注塑机。

    我们的目的是：不过分追求永磁同步电机的高性能和大幅度的节能效果，我们追求优于油压的相对的高性能和相对好的节能效果。

  本文所提方案的机器性能比油压注塑机有大幅度的提高，而且不逊于国内厂家开发的永磁同步全电动注塑机，与通常意义上的全电动塑机相比电气的相关成本大幅降低50％左右。

2.控制系统概要介绍

注塑机及其控制系统

  注塑机的基本结构由三部份组成：射胶装置、开锁模装置和下架部份。射胶装置用于完成溶胶计量和射胶保压的功能；开锁模装置完成模具的开合及产品的顶出功能；下架部份起支撑机器的作用，电气及控制装置安装在其中。

  通过溶胶过程，快速、准确地计量塑料产品所需要的塑料量；在充填过程中，有效、快速、准确地将计量好的塑料射入已经锁紧的模具中，并实施适当地保压和冷却；最后打开模具、顶出产品，完成一个塑料产品的制作周期。这一周期的每一个动作都需要控制，控制系统的结构。

  上位控制器有三大主要功能：设定控制参数和目标；显示控制结果；协调机器各环节的动作顺序。

  运动控制器主要功能是在上位控制器的协调下，完成过程控制，如压力、位置以及速度的控制，并把控制的结果和相关状态传递给上位控制器。具体地，就是实现射胶电机、溶胶电机、开锁模电机和顶出电机的控制。

  控制流程可以描述为：由上位控制器指令实现何种控制(例如射胶的速度或压力控制)，运动控制器将根据接受到的指令和实际状况，给出控制调节信号至变频器；变频器驱动电机旋转，电机通过永磁皮带与滚珠丝杠相连，将圆周运动转换成直线运动，从而实现速度、压力或位置的控制。

控制系统的实现

  上位控制器我们采用了触摸屏，从而使设定数据的操作更加简便，控制结果的显示效果更好。

  运动控制器嵌入了实时操作系统(RTOS)，采用了目前在工业控制领域应用最为广泛的

“μiTRON实时Os，效率高、可靠性好、编程容易、移植性强。在此OS基础上，开发了适应控制对象特点的控制算法和软件。

  变频器具有矢量控制。并根据诱导电机的固有特点，我们提出了具有针对性的控制算法置于变频器之中，以提高系统的控性能。

    因为采用了实时操作系统，所以系统控制软件中，这样就有了“任务”这一概念。控制软件的系统结构如图2：

主要控制算法，包括速度、位置和压力的控制，都是在中断服务子

程序中被执行。I／O的读写、与上位控制器的通信等，以任务形式交由操作系统(RTOS)去安排执行。各任务之间的联系以及任务状态转换，由MAILB0X通信来建立和实施。其压力控制原理见图3。

3.技术问题的解决

  由于电机及其驱动器、滚珠丝杠价格昂贵，加之生产规模不大，使得全电动注塑机的制造成本达到国内同样大小油压机的4—5倍。因此，用户必然对全电动注塑机的控制性能、生产效率、可靠性，节能效果以及清洁环保等提出更高的要求，以使投资能得到有效的回报，

生产出更好的产品。

  首先节能效果是当然的。因为我们知道，现在社会上有很多公司都在搞油压注塑机的节能改造，与具体的注塑产品有关，节能在30％一65％之间。考虑到其问还存在着电能一液压，液压一机械的中间转换，因此使用全电动之后，节能效果应该还有上升的空间。因为，没

有和全电动注塑机相当大小的油压机比较，所以不能给出具体的比较数据。

  第二可靠性。采用诱导电机比永磁(无刷直流)电机的系统有更高的可靠性。这是因为诱导电机是感应式的、有滑差存在，所以：

  1)．比永磁电机有更好的柔性，从而提高了系统的安全性，有利于杀护模具、操作人员和传动部件。

  2)．不存在永磁转子退磁问题，马达寿命要比永磁电机长，因此长寸间的控制性能也就能够得到保障所以说诱导电机系统的可靠性巨高。

  第三是清洁环保。由于不再使羽液压器元件，油的污染问题不复竽在。噪音污染也大为降低，甚至盔到了静音效果。当然，另一方面乜带来了电气污染(电磁干扰)这个折的问题。我们采取严格的抗干扰驹滤波措施，同时使用先进的专用变频器，使电气污染降到最低。

  第四是控制性能。主要是速度、压力、位置控制的响应、精度和重复性。为了提高响应我们提出并研制了满足要求的特制诱导变频电机，采用了专用矢量变频器；由于开发了专用射胶、压力和位置的控制算法，使控制性能几乎达到国内的永磁全电动注塑机的水平。

  第五是生产效率。生产效率是由最高运转速度和响应时间决定的。第四点中已经谈到，开发成功的诱导全电动注塑机其响应、精度都达到了国内的永磁全电动注塑机的水平；另一方面我们所设计的诱导电机是变频调速。因此，诱导全电注塑机的生产效率不会低于永磁全电动注塑机，而且由于是自主开发的控制系统，有可能干发出效率比国内永磁全电动注塑

几还要高的机器来。

  4.诱导全电动注塑机的未来

  目前国内永磁(无刷直流)电机的制造和控制技术，特别是10KW以上驹，不能满足全电动注塑机的要求。因此，电机及其驱动部份只能依赖进口，价格和技术都为他人所掌握，利润空间小，难以与日本产竞争。在可以预计的未来3—5年内我国大功率的永磁电机及其控制技术将会逐渐取得进展，但关键控制器元件，难有迅速突破，只能亦步为趋。

    因此，诱导全电动注塑机的未来走势应该是：制造大吨位的诱导全电动注塑机，把小吨位的让给永磁全电动注塑机。

    如此，一方面可以较快速地应答市场的需要，还能在弥补国内的技术的不足的同时掌握关键控制技术。更重要的是，我们能以50％左右的低成本，制造出与国内永磁全电动注塑机性能相当的机器来，从而有更大的利润空间。