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)濟發(fā)展的浪潮中，塑料將再次擔當重要角色。在全球橡塑行業(yè)受益中國市場發(fā)展的同時，中國塑料機械工業(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)到最終應用，綠色低碳的概念已經(jīng)貫穿塑料加工業(yè)的整個產(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。節(jié)能技術(shù)已成為整個塑料行業(yè)最體現(xiàn)競爭力的一個環(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、管理過程復雜，生產(chǎn)過程的復雜性必然又給工藝管理增加了復雜度，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，多臺溫控表的使用使整個電路結(jié)構(gòu)變得復雜化,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)設備和產(chǎn)品事溫度控制實時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，提高橡塑行業(yè)設備工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并實現(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是一個擁有超過80年儀表及過程控制經(jīng)驗的高端品牌，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)設備和產(chǎn)品事溫度控制實時性高和精度高的要求。

KS vario多通道控制系統(tǒng)實物如圖1所示，其基本組態(tài)包括一個控制器模塊和一個現(xiàn)場總線耦合器。憑借這兩個部件即可實現(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)可以擴展至最多30個控制回路，成本經(jīng)濟且精確度大大提高，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際數(shù)量。每個總線耦合器最高組態(tài)時可以處理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)的各個模塊無需工具即可相互連接：該功能可使各模塊自動互聯(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)拓撲結(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。可以完成高精度和高性價比的控制任務，適用于各種工業(yè)領(lǐng)域。控制系統(tǒng)的每路通道可以選擇簡單的on/off 控制、DPID控制、馬達步進控制或主/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，可以診斷每個回路故障。可以完成高精度和高性價比的控制任務，適用于各種工業(yè)領(lǐng)域。控制系統(tǒng)的每路通道可以選擇簡單的on/off 控制、DPID控制、馬達步進控制或主/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，可以診斷每個回路故障。

圖1 KSvario多通道控制系統(tǒng)實物

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算機、觸摸屏或PLC系統(tǒng)。控制系統(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比的控制任務，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，功能擴展靈活，被廣泛應用于各種機械設備，特別是塑機工業(yè)的擠出機上。

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，導軌安裝，即插即用，獨立的計算機編程接口，軟件支持在線調(diào)試，MLC9000+控制器實物如圖1所示，16位A/D轉(zhuǎn)換，單個模塊支持1－4個控制回路，一組模塊最多32個回路，用戶可根據(jù)實際需要選擇 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，并且多個控制回路可共用1個電流互感器進行加熱電流監(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)中擠出設備通常由主機（擠出機）、輔機及其控制系統(tǒng)組成,通常這些組成部分統(tǒng)稱為擠出機組。作為塑料機械的三大類產(chǎn)品之一，擠出成型機組的產(chǎn)量和銷售額約占塑料機械的20％~25%，年產(chǎn)值接近40個億。一般來說擠出機的相關(guān)控制主要包括機筒溫度(多溫區(qū))，模頭溫度(多溫區(qū))，熔體溫度, 熔體壓力，以及主電機轉(zhuǎn)速和給料電機轉(zhuǎn)速。每臺機組根據(jù)往往涉及到十幾個到幾十個控制回路(主機+輔機)，其中機筒溫度為加熱/冷卻控制，模頭溫度為單加熱控制。采用KSvario模塊對十幾個到幾十個控制回路進行溫度控制，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撲結(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撲結(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

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/冷卻雙獨立PID、強制回路關(guān)閉等功能，還同時提供加熱器電流監(jiān)視(每8個回路可共用1個電流互感器)、工作點調(diào)整、工具清理功能。其獨有的水冷控制算法、故障平均輸出和軟啟動均熱功能優(yōu)其特別。

1. 水冷控制算法

現(xiàn)代擠出機的的發(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)方案控制風冷設備動態(tài)運行勉強可以的話，那么對水冷設備來說實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)汽化導致嚴重的非線性，此時過程溫度會大幅震蕩，其獨有的水冷控制算法有效解決該問題，保證溫度穩(wěn)定，減少溫度波動能量消耗。

2. 故障平均輸出

當傳感器故障時(例如熱電偶斷路)，多數(shù)廠家只提供兩種控制輸出選項：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，也不會影響正常生產(chǎn)，降低了能源和材料消耗。

3. 軟啟動(Start-Up)和同步預熱功能(Leading)

設備啟動時，用戶可以規(guī)定以一個限定的控制輸出將設備預熱到一個指定溫度并保溫一段時間后再進入正常工作狀態(tài)，這種功能稱之為Start-Up功能。設備啟動時，用戶可以規(guī)定哪些溫區(qū)需要均勻升溫(升溫時各溫區(qū)相互之間的溫差不能超過某一定值)，升溫完畢后，該項限制自動取消。有助于避免溫度超調(diào)、緩解螺桿和筒身因為不均勻升溫而產(chǎn)生的內(nèi)應力、延長設備使用壽命，并實現(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，提高橡塑行業(yè)設備工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并實現(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用領(lǐng)域。，為企業(yè)帶來更多的附加利益，推動橡塑行業(yè)的發(fā)展。