模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制方案，提高橡塑行業(yè)設(shè)備工作效率

塑料作為一種正飛速發(fā)展的新材料，經(jīng)過短短100多年的發(fā)展，已成為日常生活以及工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的重要材料。在全球低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的浪潮中，塑料將再次擔(dān)當(dāng)重要角色。在全球橡塑行業(yè)受益中國市場發(fā)展的同時(shí)，中國塑料機(jī)械工業(yè)在汽車下鄉(xiāng)、家電下鄉(xiāng)、以舊換新等政策的刺激，以及中國市場整體需求高漲、全球市場部分恢復(fù)的大前提下，2011年前三季度的數(shù)據(jù)已超過2010全年。從新材料、加工技術(shù)到最終應(yīng)用，綠色低碳的概念已經(jīng)貫穿塑料加工業(yè)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。節(jié)能技術(shù)無疑已經(jīng)成為全球橡塑市場最受關(guān)注的熱點(diǎn)。節(jié)能技術(shù)已成為整個(gè)塑料行業(yè)最體現(xiàn)競爭力的一個(gè)環(huán)節(jié)。最近幾年市場上火熱的不同節(jié)能技術(shù)正發(fā)展得如火如荼。橡塑行業(yè)工藝涉及面廣、數(shù)據(jù)繁多、管理過程復(fù)雜，生產(chǎn)過程的復(fù)雜性必然又給工藝管理增加了復(fù)雜度，其中作為重要的因素之一的溫度控制在很大的程度上決定設(shè)備工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

橡塑行業(yè)傳統(tǒng)的溫度控制采用不同溫區(qū)單表控制的方法，容易造成相鄰溫區(qū)的互相干擾，溫度容易產(chǎn)生波動(dòng)，多臺溫控表的使用使整個(gè)電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化,安裝、接線以及調(diào)試都比較麻煩，一方面提高了人工成本，另一方面也增加了故障幾率。如果采用控制系統(tǒng)或PLC模塊集中控溫的方法，很難滿足橡塑行業(yè)設(shè)備和產(chǎn)品事溫度控制實(shí)時(shí)性高和精度高的要求，基于優(yōu)化算法的模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制解決方案，滿足了橡塑行業(yè)溫度控制要求和特點(diǎn)，提高橡塑行業(yè)設(shè)備工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減材的目的。

基于優(yōu)化算法KASVRO溫度模塊和MLC溫度模塊介紹

德國PMA是一個(gè)擁有超過80年儀表及過程控制經(jīng)驗(yàn)的高端品牌，核心競爭力是工業(yè)過程控制。KS vario多通道控制系統(tǒng)專為溫度控制而研發(fā)，特別適合橡塑行業(yè)設(shè)備和產(chǎn)品事溫度控制實(shí)時(shí)性高和精度高的要求。

KS vario多通道控制系統(tǒng)實(shí)物如圖1所示，其基本組態(tài)包括一個(gè)控制器模塊和一個(gè)現(xiàn)場總線耦合器。憑借這兩個(gè)部件即可實(shí)現(xiàn)4通道、6通道或8通道控制器功能。通過添加I/O模塊，該系統(tǒng)可以擴(kuò)展至最多30個(gè)控制回路，成本經(jīng)濟(jì)且精確度大大提高，但需要注意的是所添加的I/O模塊數(shù)量不得超過所需輸入或輸出實(shí)際數(shù)量。每個(gè)總線耦合器最高組態(tài)時(shí)可以處理60路模擬輸出、34路模擬輸入以及320路數(shù)字輸入（輸出）。KS vario系統(tǒng)的各個(gè)模塊無需工具即可相互連接：該功能可使各模塊自動(dòng)互聯(lián)，并可通過總線耦合器為模塊供電。配有集成電源的現(xiàn)場總線耦合器是該系統(tǒng)的核心裝置，可通過已建立的現(xiàn)場總線系統(tǒng)將多路控制器連接在一起。憑借Profinet和創(chuàng)新的以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)還可支持Profibus DP、CANopen、DeviceNet和Modbus等典型現(xiàn)場總線?？梢酝瓿?a target="_blank">高精度和高性價(jià)比的控制任務(wù)，適用于各種工業(yè)領(lǐng)域?？刂葡到y(tǒng)的每路通道可以選擇簡單的on/off 控制、DPID控制、馬達(dá)步進(jìn)控制或主/從控制。由于系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)，各種輸入輸出信號可以根據(jù)用戶需要選擇。通過加熱電流和內(nèi)部輸入回路監(jiān)控功能，可以診斷每個(gè)回路故障?？梢酝瓿筛呔群透咝詢r(jià)比的控制任務(wù)，適用于各種工業(yè)領(lǐng)域?？刂葡到y(tǒng)的每路通道可以選擇簡單的on/off 控制、DPID控制、馬達(dá)步進(jìn)控制或主/從控制。由于系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)，各種輸入輸出信號可以根據(jù)用戶需要選擇。通過加熱電流和內(nèi)部輸入回路監(jiān)控功能，可以診斷每個(gè)回路故障。

圖1 KSvario多通道控制系統(tǒng)實(shí)物

KSvario多回路控制單元，具有豐富的通訊端口，可以連接各種上位計(jì)算機(jī)、觸摸屏或PLC系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用優(yōu)化PID算法，能提供高精度回路控制。完成高精度和高性價(jià)比的控制任務(wù)，適用于各種橡塑行業(yè)領(lǐng)域。英國West公司生產(chǎn)的MLC 9000+多回路控制模塊, 體積小，精度高，調(diào)試方便，支持熱插拔，功能擴(kuò)展靈活，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，特別是塑機(jī)工業(yè)的擠出機(jī)上。

MLC 9000+控制器是高度集成的模塊化溫度控制系統(tǒng)，高速采樣和專家自整定功能確保了控制回路的高精度，具有100ms高速采樣，導(dǎo)軌安裝，即插即用，獨(dú)立的計(jì)算機(jī)編程接口，軟件支持在線調(diào)試，MLC9000+控制器實(shí)物如圖1所示，16位A/D轉(zhuǎn)換，單個(gè)模塊支持1－4個(gè)控制回路，一組模塊最多32個(gè)回路，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇 模塊數(shù)量和組數(shù)，自行搭建所須功能。；另外MLC9000＋支持支持模塊的熱插拔，并且多個(gè)控制回路可共用1個(gè)電流互感器進(jìn)行加熱電流監(jiān)測；通訊協(xié)議包括：MODBUS RTU，PROFIBUS DP，Can Open，Device Net，Ethernet/IP或 MODBUS/TCP，所有參數(shù)均可與PLC動(dòng)態(tài)鏈接，

圖2 MLC 9000+控制器

模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制解決方案

橡塑行業(yè)中擠出設(shè)備通常由主機(jī)（擠出機(jī)）、輔機(jī)及其控制系統(tǒng)組成,通常這些組成部分統(tǒng)稱為擠出機(jī)組。作為塑料機(jī)械的三大類產(chǎn)品之一，擠出成型機(jī)組的產(chǎn)量和銷售額約占塑料機(jī)械的20％~25%，年產(chǎn)值接近40個(gè)億。一般來說擠出機(jī)的相關(guān)控制主要包括機(jī)筒溫度(多溫區(qū))，模頭溫度(多溫區(qū))，熔體溫度, 熔體壓力，以及主電機(jī)轉(zhuǎn)速和給料電機(jī)轉(zhuǎn)速。每臺機(jī)組根據(jù)往往涉及到十幾個(gè)到幾十個(gè)控制回路(主機(jī)+輔機(jī))，其中機(jī)筒溫度為加熱/冷卻控制，模頭溫度為單加熱控制。采用KSvario模塊對十幾個(gè)到幾十個(gè)控制回路進(jìn)行溫度控制，其安裝示意如圖3所示，控制器模塊和現(xiàn)場總線耦合器，通過添加I/O模塊，可通過已建立的Profibus DP現(xiàn)場總線系統(tǒng)將多路控制器連接在一起。帶有觸摸屏模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制解決方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示，觸摸屏模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制界面如圖5所示，對于橡塑行業(yè)用戶方便簡單。

圖3 KSvario模塊安裝示意圖

圖4 帶有觸摸屏模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制解決方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖5 觸摸屏模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制界面

模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制解決方案特點(diǎn)

基于優(yōu)化算法MLC溫度模塊和KASVRO溫度模塊體積小，精度高，調(diào)試方便，支持熱插拔，功能擴(kuò)展靈活。由于系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)，各種輸入輸出信號可以根據(jù)用戶需要選擇。與其它廠家的產(chǎn)品不同，其自整定功能除了PID控制參數(shù)之外，還可自行確認(rèn)最合適的加熱和冷卻控制周期，大大延長配用的繼電器和電磁閥的使用壽命，除了向用戶提供集中控制、分組自整定、加熱/冷卻雙獨(dú)立PID、強(qiáng)制回路關(guān)閉等功能，還同時(shí)提供加熱器電流監(jiān)視(每8個(gè)回路可共用1個(gè)電流互感器)、工作點(diǎn)調(diào)整、工具清理功能。其獨(dú)有的水冷控制算法、故障平均輸出和軟啟動(dòng)均熱功能優(yōu)其特別。

1. 水冷控制算法

現(xiàn)代擠出機(jī)的的發(fā)展方向是高速和大擠出量，因而水冷控制是繞不過去的，如果說以上提到的傳統(tǒng)方案控制風(fēng)冷設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)行勉強(qiáng)可以的話，那么對水冷設(shè)備來說實(shí)在是超出其能力范圍,特別是如果筒身溫度較高，冷卻水會出現(xiàn)汽化導(dǎo)致嚴(yán)重的非線性，此時(shí)過程溫度會大幅震蕩，其獨(dú)有的水冷控制算法有效解決該問題，保證溫度穩(wěn)定，減少溫度波動(dòng)能量消耗。

2. 故障平均輸出

當(dāng)傳感器故障時(shí)(例如熱電偶斷路)，多數(shù)廠家只提供兩種控制輸出選項(xiàng)：0%或者100%，KS Vario 卻額外提供了1種很特別的選擇：故障平均輸出，在生產(chǎn)過程中如果傳感器突然故障需要更換新品，用戶無需停機(jī)，也不會影響正常生產(chǎn)，降低了能源和材料消耗。

3. 軟啟動(dòng)(Start-Up)和同步預(yù)熱功能(Leading)

設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，用戶可以規(guī)定以一個(gè)限定的控制輸出將設(shè)備預(yù)熱到一個(gè)指定溫度并保溫一段時(shí)間后再進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這種功能稱之為Start-Up功能。設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，用戶可以規(guī)定哪些溫區(qū)需要均勻升溫(升溫時(shí)各溫區(qū)相互之間的溫差不能超過某一定值)，升溫完畢后，該項(xiàng)限制自動(dòng)取消。有助于避免溫度超調(diào)、緩解螺桿和筒身因?yàn)椴痪鶆蛏郎囟a(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、延長設(shè)備使用壽命，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減材的目的。

基于優(yōu)化算法的模塊化結(jié)構(gòu)橡塑行業(yè)溫度控制解決方案，滿足了橡塑行業(yè)溫度控制要求和特點(diǎn)，提高橡塑行業(yè)設(shè)備工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減材的目的。WEST公司和德國PMA公司專為客戶提供定制的軟硬件解決方案。無論客戶需要的組態(tài)是簡單或強(qiáng)大，還是要靈活、具有多種功能，都能完美匹配客戶需要的各種過程與應(yīng)用領(lǐng)域。，為企業(yè)帶來更多的附加利益，推動(dòng)橡塑行業(yè)的發(fā)展。