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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)結構不合理。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)展對自動化技術及設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在塑料機械領域中的應用與進步。現(xiàn)代自動化技術的引入已經(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)注塑機無論是技術和質量，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)結構優(yōu)化升級，努力提高產(chǎn)業(yè)技術水平，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·國際塑料加工技術高峰論壇”上的報告節(jié)選

自動化技術助力中國塑料機械行業(yè)

貝加萊——擠出設備控制技術的改造與創(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)整套的擠壓設備及配套的生產(chǎn)系統(tǒng)。科倍隆產(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，該技術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的控制體系結構。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。“有了這種標準化，軟件被全面測試，只需選擇與任務相關的組件，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的控制器變量。CSseparate的控制技術在一個與機器分離的開關柜內(nèi)。如果復雜性（也就是控制范圍）不是太大，控制技術也可置于機器（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。“貝加萊Ethernet與Profibus模塊使其容易與以太網(wǎng)或者Profibus界面結合。”帕特里克·布魯?shù)拢≒atrick Bruder）這樣總結貝加萊技術的優(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。控制器甚至置于冷卻模型等高要求之下，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。”

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，而且能進一步降低整個系統(tǒng)的成本。”

圖2   ZSK MEGA混煉機上的雙螺桿側面進料器

中達電通——點膠機上的成功應用

技術需求

  （1）數(shù)控系統(tǒng)控制的點膠機設備共有四個軸，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)行機構的控制方案。

架構特點

圖3   中達運動控制系統(tǒng)架構

  中達電通數(shù)控的控制架構如圖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，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，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, 使用者無法自行調整。解決的對策是依阻尼剛性的大小, 驅動器內(nèi)含十組強健控制器, 供使用者選用。

結論

  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，喂料電機變頻驅動采用高轉距全矢量控制型IS5系列變頻器，切粒電機采用IG5系列結構緊湊型變頻器，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備的保護，更適應了生產(chǎn)的需求。主螺桿驅動主機采用了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，使得變頻器的起動轉矩大，低速轉矩大，廠家可以降低電機使用容量；運轉效率增高，比傳統(tǒng)變頻器高出3～8%；轉速精度高，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；轉速精度高，產(chǎn)成品質量更高；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)品質量，降低了能耗。而且由于采用了一體化設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。