摘要
隨著中國塑料工業(yè)的發(fā)展,近幾年來中國塑料機械工業(yè)的年增長率都在30%左右,利潤率增長也遠高于工業(yè)總產(chǎn)值的增長,是中國機械行業(yè)中增長最快的產(chǎn)業(yè)之一。目前中國生產(chǎn)的塑料加工機械已可以滿足國內(nèi)的基本需要,但與世界先進水平相比,中國塑料加工機械在質(zhì)量穩(wěn)定性、自動化程度等方面還有一定差距。據(jù)不完全統(tǒng)計,2002年中國塑機業(yè)產(chǎn)值大約為100億元左右,而同期國內(nèi)巿場需求大約在200億元,還有很大的巿場空間。
在塑料行業(yè)快速發(fā)展的同時,對塑料的質(zhì)量要求也越來越高。而影響熟料成品質(zhì)量的問題多種多樣,最重要的一個問題就是溫度。生產(chǎn)過程中,要將溫度嚴格的控制在一定范圍內(nèi),這對控制系統(tǒng)就提出了嚴格的要求。北京鼎實的PB-TC-THC10以及PB-TC-RTD7型號的溫度控制器,很好的解決了塑料行業(yè)與橡膠行業(yè)溫度控制的問題。并且,北京鼎實的PB-TC-RTD7熱電阻溫度控制器,已經(jīng)在杭州一塑料拉膜項目上,得到了很好的應用。
關鍵詞:塑料行業(yè),橡膠行業(yè),溫度控制,塑料機械
一、塑料生產(chǎn)機械的簡介:
在塑料制品的生產(chǎn)過程,最主要的設備為塑料機械,其種類主要為以下幾種:
1、 擠出機
擠出機是在螺桿的作用下將熔融塑料通過固定形狀的擠出口擠出,在牽引機作用下經(jīng)過冷定型后切割,主要用于各種相同截面產(chǎn)品的大量持續(xù)生產(chǎn),如管、棒、異型材等,也可以 用于塑料改性造粒。
2、 吹塑機
吹塑機是制造中空熱塑性制品的常用方法,主要產(chǎn)品是筒膜和中空容器。吹塑機可以通過加溫使預定成型制品塑化,然后進入模具吹制成型,這種方法主要用于高速高產(chǎn)量的PET瓶和BOPP瓶生產(chǎn)。
3、 吹膜機
吹膜機是將塑料粒子加熱融化再吹成薄膜。吹膜機分很多種,有PE,POF等等。用全新的粒子吹出的是新料,色澤均勻,干凈,袋子拉伸好。吹膜機生產(chǎn)的膜適用于各種高檔薄膜包裝,這種膜由于其隔斷性好,保鮮,防濕,耐油。
二、拉膜生產(chǎn)線機組組成:

拉膜生產(chǎn)線流程圖
整個生產(chǎn)機組主要由造粒設備、烘干除塵設備、擠出設備、鑄片設備,縱向拉伸設備,橫向拉伸設備,收卷設備,分切設備等組成。
造粒設備:
該設備主要負責原材料的分離,將塑料塊破碎為為塑料顆粒。因為顆粒狀的塑料,更容易被加熱,也方便塑料的擠壓塑形。
烘干除塵設備:
經(jīng)過造粒設備的形成的塑料顆粒,經(jīng)常會有水氣或者粉塵產(chǎn)生。這些水汽和粉塵必須在加熱前予以去除,不然生產(chǎn)出的塑料膜會有氣孔,大大降低了塑料的品質(zhì)。并且在這一環(huán)節(jié)中,烘干除塵設備同時起到了一個預熱作用。
擠出設備:
擠出設備主要是擠出機,負責塑料的加熱。塑料顆粒經(jīng)過擠出機頂端的輸送漏斗,進入擠出機的擠壓系統(tǒng)。擠壓系統(tǒng)中有一到兩根螺桿,螺桿在筒體中不斷的轉(zhuǎn)動,將塑料向前推動擠出。推動的過程中,對塑料不停的加熱。
縱橫拉伸設備:
當塑料經(jīng)過加熱,變成熔融狀態(tài),這時將經(jīng)過縱向拉伸設備,將熔融的塑料縱向拉伸。隨后,塑料又經(jīng)過橫向拉伸設備,進行橫向拉伸。
收卷設備:
收卷設備完成對薄膜的恒張力收卷。轉(zhuǎn)塔式收卷設備能保證薄膜在滿卷時自動換卷,不會中斷收卷。
最后經(jīng)過分切設備進行定型裁剪,成品的熟料薄膜就生產(chǎn)出來了。
三、控制系統(tǒng)組成:
在整個拉膜生產(chǎn)線的控制中,要考慮到以下幾點控制:
1、 生產(chǎn)線的溫度控制
2、 生產(chǎn)線的傳動控制
3、 收卷機組的張力控制
4、 中央控制室的計算機監(jiān)控
在溫度控制方面,必須考慮到:
1) 如何快速準確的監(jiān)測溫度;
2) 如何實時穩(wěn)定的控制溫度。
3) 如何在有限的空間里做到對所有傳感器的監(jiān)控。
4) 如何滿足現(xiàn)場高速遠距離的傳輸。
5) 如何做到數(shù)據(jù)的顯示與操作。是否能在高溫環(huán)境工作。
6) 是否能在油污粉塵比較多的環(huán)境工作。
7) 并且,在滿足以上所有需求的基礎上,又如何能最大限度的降低成本。
經(jīng)過綜合考慮,該項目選擇了北京鼎實的7路熱電阻溫度控制器PB-TC-RTD7。
其溫度的控制系統(tǒng)圖如下:

控制系統(tǒng)組成圖
在整個溫度的控制系統(tǒng)中,采用了德國倫茨(LENZE)的驅(qū)動器來控制電機的轉(zhuǎn)速。而北京鼎實的熱電阻溫度控制器PB-TC-RTD7控制驅(qū)動器的輸出功率,并且該溫度控制器與現(xiàn)場的熱電阻傳感器連接,做到對溫度的實時檢測。
其中,PB-TC-RTD7熱電阻溫度控制器,與倫茨(LENZE)驅(qū)動器皆是由PROFIBUS協(xié)議,經(jīng)過DP電纜與西門子300系列PLC進行通訊。PLC再經(jīng)過以太網(wǎng),與上位機相連。
現(xiàn)場的操作臺,可以直接顯示所需參數(shù),方便操作人員進行控制。
目前,國際上使用的變頻器與驅(qū)動器大多數(shù)都是使用PROFIBUS協(xié)議,諸如西門子,倫茨等廠家。PROFIBUS協(xié)議的傳輸速率快,最大可達12M,F(xiàn)在的工業(yè)控制中,對傳輸速率的要求越來越高,筆者認為,以后以太網(wǎng)傳輸將會成主導,但是,在近期內(nèi),還將是PROFIBUS傳輸為主。
傳統(tǒng)的溫度控制,一般的流程都是:傳感器——遠程IO——PLC——遠程IO——驅(qū)動器。這種控制方式,首先是編程麻煩,一旦調(diào)試沒過,很難查錯。其次,這種方式靈活性較低,一旦項目有點小小的變動,都將帶來很大的工作量。最后,這種控制方式,所需的運行費用和維護費用也是很高的。
現(xiàn)在市場上的溫度控制器多種多樣,但是要能夠直接與西門子、ABB等廠家的PLC直接用PROFIBUS通訊的溫度控制器并不多。
四、通信網(wǎng)絡組成:
Profibus協(xié)議簡介
PROFIBUS 是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標準之一,以其獨特的技術(shù)特點、嚴格的認證規(guī)范、開放的標準、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應用行規(guī),已成為最重要的和應用最廣泛的現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊協(xié)議包括兩個主要部分:
1. PROFIBUS DP:主站和從站之間采用輪循的通訊方式,主要應用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信。
2. PROFIBUS PA:電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸,主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通訊。
其中,PROFIBUS-DP 是高速網(wǎng)絡,通訊速率達到12M。PROFIBUS-DP 可以連接遠程I/O、執(zhí)行機構(gòu)、智能馬達控制器、人機界面HMI、閥門定位器、變頻器等智能設備。一個PROFIBUS-DP 總線網(wǎng)絡中可以最多連接125 個從站設備。PROFIBUS-DP 的拓撲結(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹型,通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖,也支持紅外傳輸。采用雙絞線時,不加中繼器最遠通訊距離可達1.2 公里。采用光纖時,最遠通訊距離可達100 公里以上,其中采用多模光纖,兩點間最遠距離可達3 公里,采用單模光纖時,兩點間最遠距離可達20公里。
五、熱電阻溫度控制器PB-TC-RTD7以及熱電偶溫度控制器PB-TC-THC10的特點:
1、 多種調(diào)節(jié)方式:支持手動控制,ON-OFF控制,以及PID調(diào)節(jié)控制。
ON-OFF控制:當控制字為0X8C時,即選定ON-OFF控制——檢測值低于設定值則ON(進行加熱),檢測值高于設定值則OFF(停止加熱)。此控制適用于對精度要求不高的溫度控制。
PID調(diào)節(jié)控制:PID調(diào)節(jié)控制是通過一個調(diào)節(jié)函數(shù)來調(diào)節(jié)溫度。在理想的工藝控制范圍,ON-OFF控制是無法達到穩(wěn)定的,而PID控制會比ON-OFF更加的精確。

PID調(diào)節(jié)與ON-OFF調(diào)節(jié)曲線圖
1、 高密度信號輸入:北京鼎實的溫度控制器長度只有170mm左右,但是卻集成了10路的熱電偶輸入或7路的熱電阻輸入。高密度的集成,使得有限的控制柜空間里,能連接更多的傳感器。大大的降低了成本。
2、 適用于各種惡劣環(huán)境:成熟可靠的器件選型及結(jié)構(gòu)設計,使得北京鼎實的溫度控制器能夠很好的適應風電現(xiàn)場溫差變化大、高海拔、鹽鹵腐蝕等工作環(huán)境。兩款溫度控制器工作環(huán)境溫度可達-20-+55℃。
3、 精度:北京鼎實的溫度控制器,測量溫度可精確到0.1攝氏度,并且增加了溫度偏差和安全控制輸出的設計?捎糜趯Π踩蟊容^高的行業(yè)。
4、 配置簡單:只需要在配置軟件上簡單的設置幾個參數(shù),溫度控制器便能夠自動對溫度進行控制。
5、 靈活的安裝方式:北京鼎實的溫度控制器采用35mm導軌安裝,可橫、豎安裝,根據(jù)現(xiàn)場的需求而定。
六、技術(shù)指標
1.PROFIBUS-DP接口
PROFIBUS-DP接口,做PROFIBUS-DP從站,DP-V0協(xié)議,符合IEC61158 及中國國家標準GB/T 20540-2006:測量和控制數(shù)字數(shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線的第3部分:PROFIBUS規(guī)范。網(wǎng)絡地址設定:1—99;
2.PROFIBUS波特率
波特率自適應,最大波特率12M;
3.RS485通訊口
此通訊口用于廠內(nèi)測試,用戶不必關心它的使用情況。
4. 供電
供電范圍:DC24V(24V±20%)
七、現(xiàn)場圖片:

現(xiàn)場應用組圖
北京鼎實的PB-TC-RTD7熱電阻溫度控制器位于現(xiàn)場的控制柜中。處理熱電阻傳感器檢測到的溫度,再經(jīng)過DP電纜,將信號傳輸給PLC。最后,溫度控制器再經(jīng)過遠程輸出導線,對現(xiàn)場的傳位控制電機進行控制。
整個溫度控制的過程中,PB-TC-RTD7起到了一個不可或缺的作用。
八、結(jié)束語
在整個杭州拉膜生產(chǎn)線中,采用了現(xiàn)場總線、人-機接口操作面板、PLC控制以及組態(tài)監(jiān)控軟件等一系列新技術(shù)。其中,北京鼎實的7路熱電阻溫度控制器很好的完成了該生產(chǎn)線上的溫度控制環(huán)節(jié)。并且,從安裝至今,一直都運行穩(wěn)定,無任何故障發(fā)生。
在2008年至2010年,中國塑料薄膜發(fā)展的黃金時期,該生產(chǎn)線為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益與社會效益。同時,北京鼎實的溫度控制器也得到了客戶的一致好評與信任。
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