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摘要
隨著中國(guó)塑料工業(yè)的發(fā)展，近幾年來(lái)中國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)的年增長(zhǎng)率都在30%左右，利潤(rùn)率增長(zhǎng)也遠(yuǎn)高于工業(yè)總產(chǎn)值的增長(zhǎng)，是中國(guó)機(jī)械行業(yè)中增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)之一。目前中國(guó)生產(chǎn)的塑料加工機(jī)械已可以滿足國(guó)內(nèi)的基本需要，但與世界先進(jìn)水平相比，中國(guó)塑料加工機(jī)械在質(zhì)量穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度等方面還有一定差距。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2002年中國(guó)塑機(jī)業(yè)產(chǎn)值大約為100億元左右，而同期國(guó)內(nèi)巿場(chǎng)需求大約在200億元，還有很大的巿場(chǎng)空間。
在塑料行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)塑料的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。而影響熟料成品質(zhì)量的問(wèn)題多種多樣，最重要的一個(gè)問(wèn)題就是溫度。生產(chǎn)過(guò)程中，要將溫度嚴(yán)格的控制在一定范圍內(nèi)，這對(duì)控制系統(tǒng)就提出了嚴(yán)格的要求。北京鼎實(shí)的PB-TC-THC10以及PB-TC-RTD7型號(hào)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(wèn)題。并且，北京鼎實(shí)的PB-TC-RTD7熱電阻溫度控制器，已經(jīng)在杭州一塑料拉膜項(xiàng)目上，得到了很好的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：塑料行業(yè)，橡膠行業(yè)，溫度控制，塑料機(jī)械
一、塑料生產(chǎn)機(jī)械的簡(jiǎn)介：
在塑料制品的生產(chǎn)過(guò)程，最主要的設(shè)備為塑料機(jī)械，其種類主要為以下幾種：
1、 擠出機(jī)
擠出機(jī)是在螺桿的作用下將熔融塑料通過(guò)固定形狀的擠出口擠出，在牽引機(jī)作用下經(jīng)過(guò)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(jī)
吹塑機(jī)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(jī)可以通過(guò)加溫使預(yù)定成型制品塑化，然后進(jìn)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(jī)
吹膜機(jī)是將塑料粒子加熱融化再吹成薄膜。吹膜機(jī)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(jī)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(jī)組組成：
拉膜生產(chǎn)線流程圖
整個(gè)生產(chǎn)機(jī)組主要由造粒設(shè)備、烘干除塵設(shè)備、擠出設(shè)備、鑄片設(shè)備，縱向拉伸設(shè)備，橫向拉伸設(shè)備，收卷設(shè)備，分切設(shè)備等組成。
造粒設(shè)備：
該設(shè)備主要負(fù)責(zé)原材料的分離，將塑料塊破碎為為塑料顆粒。因?yàn)轭w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(shè)備：
經(jīng)過(guò)造粒設(shè)備的形成的塑料顆粒，經(jīng)常會(huì)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(huì)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(shè)備同時(shí)起到了一個(gè)預(yù)熱作用。
擠出設(shè)備：
擠出設(shè)備主要是擠出機(jī)，負(fù)責(zé)塑料的加熱。塑料顆粒經(jīng)過(guò)擠出機(jī)頂端的輸送漏斗，進(jìn)入擠出機(jī)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(dòng)，將塑料向前推動(dòng)擠出。推動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)塑料不停的加熱。
縱橫拉伸設(shè)備：
當(dāng)塑料經(jīng)過(guò)加熱，變成熔融狀態(tài)，這時(shí)將經(jīng)過(guò)縱向拉伸設(shè)備，將熔融的塑料縱向拉伸。隨后，塑料又經(jīng)過(guò)橫向拉伸設(shè)備，進(jìn)行橫向拉伸。
收卷設(shè)備：
收卷設(shè)備完成對(duì)薄膜的恒張力收卷。轉(zhuǎn)塔式收卷設(shè)備能保證薄膜在滿卷時(shí)自動(dòng)換卷，不會(huì)中斷收卷。
最后經(jīng)過(guò)分切設(shè)備進(jìn)行定型裁剪，成品的熟料薄膜就生產(chǎn)出來(lái)了。
三、控制系統(tǒng)組成：
在整個(gè)拉膜生產(chǎn)線的控制中，要考慮到以下幾點(diǎn)控制：
1、 生產(chǎn)線的溫度控制
2、 生產(chǎn)線的傳動(dòng)控制
3、 收卷機(jī)組的張力控制
4、 中央控制室的計(jì)算機(jī)監(jiān)控
在溫度控制方面，必須考慮到：
1) 如何快速準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)溫度；
2) 如何實(shí)時(shí)穩(wěn)定的控制溫度。
3) 如何在有限的空間里做到對(duì)所有傳感器的監(jiān)控。
4) 如何滿足現(xiàn)場(chǎng)高速遠(yuǎn)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(chǔ)上，又如何能最大限度的降低成本。
經(jīng)過(guò)綜合考慮，該項(xiàng)目選擇了北京鼎實(shí)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(gè)溫度的控制系統(tǒng)中，采用了德國(guó)倫茨（LENZE）的驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。而北京鼎實(shí)的熱電阻溫度控制器PB-TC-RTD7控制驅(qū)動(dòng)器的輸出功率，并且該溫度控制器與現(xiàn)場(chǎng)的熱電阻傳感器連接，做到對(duì)溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
其中，PB-TC-RTD7熱電阻溫度控制器，與倫茨(LENZE)驅(qū)動(dòng)器皆是由PROFIBUS協(xié)議，經(jīng)過(guò)DP電纜與西門子300系列PLC進(jìn)行通訊。PLC再經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)，與上位機(jī)相連。
現(xiàn)場(chǎng)的操作臺(tái)，可以直接顯示所需參數(shù)，方便操作人員進(jìn)行控制。
目前，國(guó)際上使用的變頻器與驅(qū)動(dòng)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(dá)12M�，F(xiàn)在的工業(yè)控制中，對(duì)傳輸速率的要求越來(lái)越高，筆者認(rèn)為，以后以太網(wǎng)傳輸將會(huì)成主導(dǎo)，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(yuǎn)程IO——PLC——遠(yuǎn)程IO——驅(qū)動(dòng)器。這種控制方式，首先是編程麻煩，一旦調(diào)試沒(méi)過(guò)，很難查錯(cuò)。其次，這種方式靈活性較低，一旦項(xiàng)目有點(diǎn)小小的變動(dòng)，都將帶來(lái)很大的工作量。最后，這種控制方式，所需的運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用也是很高的。
現(xiàn)在市場(chǎng)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(luò)組成：
Profibus協(xié)議簡(jiǎn)介
PROFIBUS 是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為最重要的和應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議包括兩個(gè)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(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信。
2. PROFIBUS PA：電源和通信數(shù)據(jù)通過(guò)總線并行傳輸，主要用于面向過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊。
其中，PROFIBUS-DP 是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達(dá)到12M。PROFIBUS-DP 可以連接遠(yuǎn)程I/O、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備。一個(gè)PROFIBUS-DP 總線網(wǎng)絡(luò)中可以最多連接125 個(gè)從站設(shè)備。PROFIBUS-DP 的拓?fù)浣Y(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(shí)，不加中繼器最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1.2 公里。采用光纖時(shí)，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)100 公里以上，其中采用多模光纖，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3 公里，采用單模光纖時(shí)，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)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(diǎn)：
1、 多種調(diào)節(jié)方式：支持手動(dòng)控制，ON-OFF控制，以及PID調(diào)節(jié)控制。
ON-OFF控制：當(dāng)控制字為0X8C時(shí)，即選定ON-OFF控制——檢測(cè)值低于設(shè)定值則ON（進(jìn)行加熱），檢測(cè)值高于設(shè)定值則OFF（停止加熱）。此控制適用于對(duì)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(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)溫度。在理想的工藝控制范圍，ON-OFF控制是無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定的，而PID控制會(huì)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(hào)輸入：北京鼎實(shí)的溫度控制器長(zhǎng)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(shè)計(jì)，使得北京鼎實(shí)的溫度控制器能夠很好的適應(yīng)風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)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(dá)-20-+55℃。
3、 精度：北京鼎實(shí)的溫度控制器，測(cè)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(shè)計(jì)�？捎糜趯�(duì)安全要求比較高的行業(yè)。
4、 配置簡(jiǎn)單：只需要在配置軟件上簡(jiǎn)單的設(shè)置幾個(gè)參數(shù)，溫度控制器便能夠自動(dòng)對(duì)溫度進(jìn)行控制。
5、 靈活的安裝方式：北京鼎實(shí)的溫度控制器采用35mm導(dǎo)軌安裝，可橫、豎安裝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求而定。
六、技術(shù)指標(biāo)
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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20540-2006：測(cè)量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場(chǎng)總線的第3部分：PROFIBUS規(guī)范。網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)定：1—99；
2．PROFIBUS波特率
波特率自適應(yīng)，最大波特率12M；
3．RS485通訊口
此通訊口用于廠內(nèi)測(cè)試，用戶不必關(guān)心它的使用情況。
4. 供電
供電范圍：DC24V（24V±20%）
七、現(xiàn)場(chǎng)圖片：
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用組圖
北京鼎實(shí)的PB-TC-RTD7熱電阻溫度控制器位于現(xiàn)場(chǎng)的控制柜中。處理熱電阻傳感器檢測(cè)到的溫度，再經(jīng)過(guò)DP電纜，將信號(hào)傳輸給PLC。最后，溫度控制器再經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程輸出導(dǎo)線，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的傳位控制電機(jī)進(jìn)行控制。
整個(gè)溫度控制的過(guò)程中，PB-TC-RTD7起到了一個(gè)不可或缺的作用。
八、結(jié)束語(yǔ)
在整個(gè)杭州拉膜生產(chǎn)線中，采用了現(xiàn)場(chǎng)總線、人-機(jī)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(shí)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(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)任何故障發(fā)生。
在2008年至2010年，中國(guó)塑料薄膜發(fā)展的黃金時(shí)期，該生產(chǎn)線為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。同時(shí)，北京鼎實(shí)的溫度控制器也得到了客戶的一致好評(píng)與信任。
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