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  我國塑機產(chǎn)業(yè)起始于上世紀五十年代末，經(jīng)過近五十年的發(fā)展，尤其是改革開放以來的快速發(fā)展，取得了長足的進步。目前，我國塑料機械生產(chǎn)產(chǎn)量位居世界第一，一躍成為塑料機械制造大國。雖然我國目前還不是塑料機械的制造強國，但是，其蓬勃發(fā)展的生機讓我們看到了我國塑料機械行業(yè)發(fā)展的美好前景。

  據(jù)塑料工業(yè)協(xié)會透露，塑料機械隨著石油化工產(chǎn)品的發(fā)展，已達到“黃金”時代。中國塑料資源豐富，21世紀初主要合成樹脂年產(chǎn)量排世界第4位。中國是塑料消費大國，年消耗量占世界第二，僅次于美國，而中國的人均消費僅為19kg，在世界排名第32位，是工業(yè)發(fā)達國家的11%-20%。此外，北京奧運會也將帶動塑料行業(yè)市場的快速發(fā)展，特別是給綠色塑料帶來了無限商機，同時塑料管材的使用也將得到更大的推廣，其他塑料制品的需求量也會隨之增加，可見中國的塑料機械前景十分廣闊。
中國塑料機械工業(yè)的整體實力在不斷增強，但行業(yè)發(fā)展還未成熟，有兩大問題亟需解決：一是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。另一大問題是研發(fā)水平落后。中國已成為世界塑料機械最大的生產(chǎn)國，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的25%，但產(chǎn)值卻只占9%，高產(chǎn)低價的現(xiàn)象反映出了自主創(chuàng)新的滯后。創(chuàng)新需要投入，但僅有投入還不夠，塑機制造與塑料加工脫節(jié)、創(chuàng)新模式?jīng)]有針對性等因素削弱了創(chuàng)新效率。
中國塑機行業(yè)的快速發(fā)展對自動化技術(shù)及設(shè)備提出了越來越高的要求，同時也大大地促進了自動化技術(shù)在塑料機械領(lǐng)域中的應用與進步?，F(xiàn)代自動化技術(shù)的引入已經(jīng)從很多方面改變了傳統(tǒng)塑料機械的生產(chǎn)面貌,為實現(xiàn)高效、精確、節(jié)能的目標提供了可能。此期行業(yè)自動化，記者走進中國塑料機械行業(yè)，和您一同探討中國塑料機械行業(yè)的未來發(fā)展，并為您展示自動化技術(shù)在塑料機械行業(yè)中的最新應用。

2007年中國塑料機械行業(yè)總值增長達到16.1%

  2007年，中國塑料機械行業(yè)的主要經(jīng)濟指標創(chuàng)造了歷史新高，生產(chǎn)總值增長達到16.1%，高于國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長，取得了新世紀以來連續(xù)7年高速增長的好成績。

2007年我國塑料機械產(chǎn)值超過200億元

  在塑料制品工業(yè)蓬勃發(fā)展的推動下，中國的塑料機械產(chǎn)銷量已位居世界第一。2007年我國塑料機械產(chǎn)值超過200億元。

2007年我國塑料機械出口增加，進口減少

  2007年塑料機械出口總量為100633臺（配套件除外），比上年增長了51%，進口量為25765臺（配套件除外），減少了12%。從額度上看，2007年塑料機械出口14.5億美元，比上年增長了40%，進口25.6億美元，比上年增長了7.2%。

中國目前已經(jīng)成為世界最大注塑機生產(chǎn)基地

  中國目前已經(jīng)成為世界最大注塑機生產(chǎn)基地，年產(chǎn)銷總量占世界總量的1／3。中國產(chǎn)注塑機無論是技術(shù)和質(zhì)量，均取得了長足進步，整體已接近世界發(fā)達國家水平，有些產(chǎn)品甚至已經(jīng)領(lǐng)先發(fā)達國家水平，受到世界市場認可，在國際市場具備了很強的競爭力，正在向“高端化、創(chuàng)新化、品牌化”邁進。

“十一五”期間，塑料制品總產(chǎn)量的年增長率為10%

  在“十一五”期間，塑料產(chǎn)業(yè)要推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，努力提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，塑料制品總產(chǎn)量的年增長率為10%，2010年～2015年的年增長率應為8%，到2010年、2015年，塑料制品總產(chǎn)量應分別達到3500萬噸和5000萬噸。

2010年我國對塑料機械需求量年均增長率為6%左右

  塑料加工工業(yè)良好的發(fā)展前景仍將是中國塑料機械制造工業(yè)高速發(fā)展的源動力，預計2010年我國對塑料機械需求量的年均增長率為6%左右，至2010年為145億元。

☆當前中國塑機行業(yè)的發(fā)展必須十分重視創(chuàng)新、節(jié)能、節(jié)材、高效、品牌五個方面的要求

  對于塑料機械行業(yè)來說，要瞄準世界科技發(fā)展的前沿，堅持走創(chuàng)新發(fā)展之路，要依靠科技創(chuàng)新實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，依靠自主創(chuàng)新提高國際競爭力，依靠持續(xù)創(chuàng)新決勝未來。堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境是我國的基本國策，節(jié)能減排是時代的強音。塑機行業(yè)必須位于節(jié)能減排的前沿，以節(jié)能減排為己任，真正成為節(jié)能減排的主體。要本著對國家、對人民、對子孫后代負責的態(tài)度，大力開發(fā)更多更好的節(jié)能型塑機產(chǎn)品。節(jié)材是建設(shè)資源節(jié)約型社會的必然要求，也是企業(yè)降低成本、提高經(jīng)濟效益、提升競爭力的有力措施。高效是優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的顯著標志，是提高產(chǎn)品檔次的重要因素。中國名牌產(chǎn)品是拉動企業(yè)發(fā)展、增強企業(yè)核心競爭力和國際競爭力的火車頭，中國馳名商標是企業(yè)生命力的旗幟，是企業(yè)做大做強的利器。因此，當前中國塑機行業(yè)的發(fā)展必須十分重視創(chuàng)新、節(jié)能、節(jié)材、高效、品牌五個方面的要求。

——中國塑料機械工業(yè)協(xié)會秘書長錢耀恩
在“中國·國際塑料加工技術(shù)高峰論壇”上的報告節(jié)選

自動化技術(shù)助力中國塑料機械行業(yè)

貝加萊——擠出設(shè)備控制技術(shù)的改造與創(chuàng)新

  科倍隆集團為塑膠、化學和食品行業(yè)專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)整套的擠壓設(shè)備及配套的生產(chǎn)系統(tǒng)?？票堵‘a(chǎn)品廣泛用于多種材料的配制、加工與擠壓。約500種機器已經(jīng)配備了貝加萊技術(shù)，該技術(shù)控制為加工提供可視化，同時保證產(chǎn)品具有穩(wěn)定的高質(zhì)量。

圖1   ZSK擠出機控制單元配備X20模塊和一個Power Panel面板

大大減少試車次數(shù)

  “科倍隆為少于32個控制區(qū)或者最大螺桿直徑133毫米的程序提供特別緊湊型的標準機器”，喬根·雷布曼解釋說，“開發(fā)新一代機器的主要目標是減少啟動時間，降低整個系統(tǒng)的成本。”過去，一個工程師會在現(xiàn)場花費數(shù)周甚至幾個月的時間，才能使機器開始生產(chǎn)。自從2000年底以來，交付使用的機器就只要幾個小時或者幾天的時間就可以完成調(diào)試運行了。啟動時間和精力的大幅減少很大程度上是基于貝加萊技術(shù)的控制體系結(jié)構(gòu)。不管實際配置如何，控制程序始終覆蓋包括多種機床選型的最大布局?！坝辛诉@種標準化，軟件被全面測試，只需選擇與任務(wù)相關(guān)的組件，而無需浪費時間來編程。”Dipl.-Ing.(BA)帕特里克·布魯?shù)拢票堵T工，負責貝加萊控制器）指出。

 工業(yè)計算機Provit5000與貝加萊觸摸屏連接，控制可視化、工作日志和配方管理。這得到貝加萊控制器2003的支持，2003系統(tǒng)可通過一系列的界面與工業(yè)計算機進行信息交流。I/O和變頻器通過CAN-bus(控制區(qū)域網(wǎng)路)發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。

  科倍隆提供兩個基于貝加萊技術(shù)的控制器變量。CSseparate的控制技術(shù)在一個與機器分離的開關(guān)柜內(nèi)。如果復雜性（也就是控制范圍）不是太大，控制技術(shù)也可置于機器（CScompact）上。根據(jù)機器的配置，控制器可通過一個附加模塊得以擴展?！柏惣尤REthernet與Profibus模塊使其容易與以太網(wǎng)或者Profibus界面結(jié)合?！迸撂乩锟恕げ剪?shù)拢≒atrick Bruder）這樣總結(jié)貝加萊技術(shù)的優(yōu)勢。科倍隆將2003系統(tǒng)以來的整個模型組合用于其機器中?？刂破魃踔林糜诶鋮s模型等高要求之下，布魯?shù)轮赋觯骸皩τ诶鋮s程序，水以大約200毫秒的脈沖噴射在冷卻洞內(nèi)，使其蒸發(fā)，達到必要的冷卻效果。非常重要的一點是要保證不會有過多的冷水不能到達該系統(tǒng)，因為如果是這樣，將導致材料壓力造成的危險?！?BR>
X20提供極大的靈活性

  根據(jù)科倍隆的要求，每個機器由貝加萊軟PID－控制器控制。“科倍隆還可采取其它的解決方案。但是，貝加萊在總體評估中是最好的，甚至貝加萊的最新創(chuàng)新也體現(xiàn)了公司的熱情：用于ZSK MEGA-擠壓機系列最新構(gòu)件的控制器——Laborextruder ZSK MEGAbab18最近也裝配了X20系統(tǒng)，貝加萊最新的控制系統(tǒng)和人機面板Power Panel。”科倍隆將繼續(xù)使其它機器適應貝加萊的新生產(chǎn)線。正如我們今天所見，這一措施不僅使科倍隆可以享受到最新的技術(shù)，而且能進一步降低整個系統(tǒng)的成本?！?BR>

圖2   ZSK MEGA混煉機上的雙螺桿側(cè)面進料器

中達電通——點膠機上的成功應用

技術(shù)需求

  （1）數(shù)控系統(tǒng)控制的點膠機設(shè)備共有四個軸，使用四臺伺服控制器和伺服電機，X軸一臺、Y軸兩臺、Z軸一臺。輸入信號有急停按鈕、手動自動轉(zhuǎn)換按鈕、手動點膠按鈕、暫停按鈕、回零按鈕、左右限位輸入信號及伺服報警信號等共計21個輸入信號。控制流程是使用數(shù)控系統(tǒng)控制四個伺服控制器及伺服電機、四個點膠器的開關(guān)信號，自動運行時Y軸控制的兩個平臺交替工作，X軸和兩個Y軸需要走直線插補或圓弧插補，Z軸需要走不同高度的點膠面，更換產(chǎn)品比較頻繁，更換產(chǎn)品后需手動調(diào)整開膠點，然后再進行單步動作或自動運行。

  （2）功能與特點：所有軸上均采用了滾珠絲杠和伺服電機，可以確保用戶能夠流暢、精準、正確地點膠；點膠準確、均勻；注膠量、點膠速度可任意調(diào)節(jié)；LED中文菜單顯示；輕觸式按鍵操作；控制簡單、方便、直觀。

方案設(shè)計

  （1）客戶的原控制方案是：5.7寸液晶平＋軸卡控制器＋伺服控制器＋執(zhí)行機構(gòu)的控制方案。這種控制方案的不足之處有：系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性等非常的差；系統(tǒng)的控制是完全開環(huán)的控制即控制板卡直接通過脈沖來控制伺服控制器，導致在用戶流暢、精準、正確地點膠等方面存在不足；G代碼功能、M代碼功能等方面存在不足，不能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序，用戶使用非常的不方便。

  （2）點膠機設(shè)備需要四個軸控制即X、Y(2個)、Z，但是X和Y(2個)要進行插補運行，而插補運行時在G代碼的加工軟件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要與CAD等圖形編輯軟件生成的G代碼程序通用就不能使用2個Y軸，因此解決的方式是使用中達電通的四軸數(shù)控系統(tǒng)(PUTNC-H4-4)：X軸控制原來的X軸在橫向運動，Y軸控制原來的Y1軸，同橫向的X軸進行插補控制第一個點膠平臺，Z軸控制原來的Y2軸，同橫向的X軸進行插補控制第二個點膠平臺，A軸控制原來的Z軸走不同高度的點膠面，這樣就可以解決控制系統(tǒng)能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序。中達的數(shù)控系統(tǒng)本身具有24個輸入點、16個輸出點，設(shè)備的I/O點也夠使用，中達的A系列伺服使用的控制理論是最先進的強健式的控制理論(PDFF),即使在伺服電機的負載慣量大范圍的變化時，伺服系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異的性能，進行流暢、精準、正確地定位。

  通過客戶的技術(shù)要求和原控制方案的不足選擇了中達電通的數(shù)控系統(tǒng)的控制方案即：數(shù)控系統(tǒng)（PUTNC-H4-4）+ASDA伺服控制系統(tǒng)＋執(zhí)行機構(gòu)的控制方案。

架構(gòu)特點

圖3   中達運動控制系統(tǒng)架構(gòu)

  中達電通數(shù)控的控制架構(gòu)如圖3所示。中達電通PUTNC-H4-4的主要功能與特點：開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式可編程PLC ，可應用各類產(chǎn)業(yè)機械和自動化設(shè)備。高清晰LCD液晶顯示，用戶可以自行規(guī)劃畫面內(nèi)容，亦可RS232連接更親和的DELTA人機界面。全功能CNC鍵盤，配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，操作更靈活。先進機型最大提供多至4軸的伺服軸接口, 響應速度可達1000Kpps，運動速度更快。解析度可設(shè)定至 7 位數(shù)，配合不同的檢測裝置可實現(xiàn)半閉環(huán)/閉環(huán)控制架構(gòu)，控制精度更高。最大提供2組D/A輸出、A/D輸入。提供標準的24點輸入和16點輸出，如有需要可選配I/O擴展單元，可再擴充32點輸入，32點輸出。具有主仆模式功能和被動ENCODER反饋功能，輕松構(gòu)建主從追隨和同步裁剪功能。除支持標準G代碼NC編程外，更提供變量表格編程和示教功能編程功能，編程更靈活。更具有MACRO宏指令，可以進行數(shù)學、邏輯運算，NC編程功能更強大。程序存儲容量 256K byte，NC程序組別高達1000組。提供RS232C標準接口，可連接個人電腦（PC）實現(xiàn)DNC 在線加工功能。

ASDA伺服控制理論

  ASDA伺服采用的是先進強健式的伺服控制理論(PDFF)如圖4所示。PDFF系統(tǒng)特點：

圖4   強健式伺服控制(PDFF)系統(tǒng)

（1）在大范圍負載慣量變化,系統(tǒng)依然保有優(yōu)秀性能；
（2）對命令和干擾有不同的補償控制；
（3）穩(wěn)定性完全保證；
（4）阻尼剛性優(yōu)良, 低速轉(zhuǎn)動特性優(yōu)良；
（5）超越量很小。

  由于PDFF控制參數(shù)需由繁復數(shù)學計算而得, 使用者無法自行調(diào)整。解決的對策是依阻尼剛性的大小, 驅(qū)動器內(nèi)含十組強健控制器, 供使用者選用。

結(jié)論

  點膠機是一種具有廣泛應用前景的手機塑殼生產(chǎn)線、PCB板生產(chǎn)線、SMT混裝生產(chǎn)線等中的重要設(shè)備。中達數(shù)控點膠機可以減少生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期時間。隨著市場競爭的日趨激烈，該設(shè)備將會被越來越多的企業(yè)所應用，對企業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮越來越重要的作用，并將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

樂星產(chǎn)電(LS)——推動塑料機械節(jié)能降耗

  韓國LS公司一直致力于塑料機械節(jié)能和工藝生產(chǎn)的研究工作，如何把變頻系統(tǒng)更好的運用于塑料機械行業(yè)是LS長遠的工作，并致力于為塑機生產(chǎn)廠家提供塑料機械完整的解決方案。

系統(tǒng)描述

  韓國LS公司為南京廣達橡塑機械廠提供擠出機系統(tǒng)，其配套系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5   擠出機系統(tǒng)配置圖

  此控制系統(tǒng)主機電機采用LS IH系列空間矢量控制型變頻器控制，喂料電機變頻驅(qū)動采用高轉(zhuǎn)距全矢量控制型IS5系列變頻器，切粒電機采用IG5系列結(jié)構(gòu)緊湊型變頻器，PLC采用Master-K120S系列，觸摸屏采用LS PMU-730TFT真彩觸摸屏。

優(yōu)勢

  此系統(tǒng)采用了PLC控制器集中控制的優(yōu)點，K120S的處理速度為0.1us/步，控制輸入/輸出點數(shù)10～120點，程序容量為7K步，內(nèi)置通訊，PID，高速計數(shù)等優(yōu)秀功能，使用觸摸屏可以直接對系統(tǒng)中各個單元進行控制，可顯示各個單元的工作狀態(tài)，PMU-730是LS公司出品的10.4英寸的人機界面，分辨率為640×480，顯示為256真彩色。對變頻器和溫控表采用了RS485通訊控制，簡化了系統(tǒng)的線路，提高了系統(tǒng)的可靠性。PLC系統(tǒng)中的邏輯控制根據(jù)工藝的要求進一步的提高了對設(shè)備的保護，更適應了生產(chǎn)的需求。主螺桿驅(qū)動主機采用了LS公司IH系列的空間矢量控制型大功率變頻器控制,提供了強大的動力源，更加提高了電壓的利用率，30～220kW全功率段，滿足了各個等級的塑料機械加工要求。由于LS公司使用了空間矢量控制技術(shù)，使得變頻器的起動轉(zhuǎn)矩大，低速轉(zhuǎn)矩大，廠家可以降低電機使用容量；運轉(zhuǎn)效率增高，比傳統(tǒng)變頻器高出3～8%；轉(zhuǎn)速精度高，電源及負載變動所帶來影響很低；出料較均勻，用戶可以節(jié)省原料6%左右；轉(zhuǎn)速精度高，產(chǎn)成品質(zhì)量更高；使用了32位高速CPU使得頻率響應比同類產(chǎn)品更高。

  而LS產(chǎn)電全矢量控制型IS5系列變頻器在喂料機、經(jīng)濟型IG5系列使用在切粒機上也得到普遍使用，其經(jīng)濟性、可靠性和品牌知名度廣受用戶好評。

結(jié)論

  目前，LS產(chǎn)電的變頻器已經(jīng)大量應用于塑機行業(yè)，特別是IH系列大功率變頻器在擠出機行業(yè)被廣泛的肯定，其不僅完全能夠滿足塑料機械的性能要求，改善了工藝控制指標，提高了系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性，而且能夠長期適應現(xiàn)場環(huán)境，安全可靠的運行，增強了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗。而且由于采用了一體化設(shè)計為塑機廠商提高了產(chǎn)品性能和產(chǎn)品層次，也明顯提高了塑機廠商的效益。