基于优化算法的模块化结构橡塑行业温度控制解决方案

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欢迎访问e展厅 展厅 2 塑料挤出机展厅 片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ... 引言 塑料作为一种正飞速发展的新材料，经过短短100多年的发展，已成为日常生活以及工业领域不可或缺的重要材料。在全球低碳经济发展的浪潮中，塑料将再次担当重要角色。在全球橡塑行业受益中国市场发展的同时，中国塑料机械工业在汽车下乡、家电下乡、以旧换新等政策的刺激，以及中国市场整体需求高涨、全球市场部分恢复的大前提下，2011年前三季度的数据已超过2010全年。从新材料、加工技术到最终应用，绿色低碳的概念已经贯穿塑料加工业的整个产业链。节能技术无疑已经成为全球橡塑市场最受关注的热点。节能技术已成为整个塑料行业最体现竞争力的一个环节。最近几年市场上火热的不同节能技术正发展得如火如荼。橡塑行业工艺涉及面广、数据繁多、管理过程复杂，生产过程的复杂性必然又给工艺管理增加了复杂度，其中作为重要的因素之一的温度控制在很大的程度上决定设备工作效率和产品质量。 橡塑行业传统的温度控制采用不同温区单表控制的方法，容易造成相邻温区的互相干扰，温度容易产生波动，多台温控表的使用使整个电路结构变得复杂化,安装、接线以及调试都比较麻烦，一方面提高了人工成本，另一方面也增加了故障几率。如果采用控制系统或PLC模块集中控温的方法，很难满足橡塑行业设备和产品事温度控制实时性高和精度高的要求，基于优化算法的模块化结构橡塑行业温度控制解决方案，满足了橡塑行业温度控制要求和特点，提高橡塑行业设备工作效率和产品质量，并实现了节能减材的目的。 基于优化算法MLC温度模块和KASVRO温度模块介绍 英国West公司生产的MLC 9000+多回路控制模块, 体积小，精度高，调试方便，支持热插拔，功能扩展灵活，被广泛应用于各种机械设备，特别是塑机工业的挤出机上。 MLC 9000+控制器是高度集成的模块化温度控制系统，高速采样和专家自整定功能确保了控制回路的高精度，具有100ms高速采样，导轨安装，即插即用，独立的计算机编程接口，软件支持在线调试，MLC 9000+控制器实物如图1所示，16位A/D转换，单个模块支持1－4个控制回路，一组模块最多32个回路，用户可根据实际需要选择 模块数量和组数，自行搭建所须功能；另外MLC 9000＋支持支持模块的热插拔，并且多个控制回路可共用1个电流互感器进行加热电流监测；通讯协议包括：MODBUS RTU，PROFIBUS DP，Can Open，Device Net，Ethernet/IP 或 MODBUS/TCP，所有参数均可与PLC动态链接。 德国PMA是一个拥有超过80年仪表及过程控制经验的高端品牌，核心竞争力是工业过程控制。KS vario多通道控制系统专为温度控制而研发，特别适合橡塑行业设备和产品事温度控制实时性高和精度高的要求。 KS vario多通道控制系统实物如图2所示，其基本组态包括一个控制器模块和一个现场总线耦合器。凭借这两个部件即可实现4通道、6通道或8通道控制器功能。通过添加I/O模块，该系统可以扩展至最多30个控制回路，成本经济且精确度大大提高，但需要注意的是所添加的I/O模块数量不得超过所需输入或输出实际数量。每个总线耦合器最高组态时可以处理60路模拟输出、34路模拟输入以及320路数字输入（输出）。KS vario系统的各个模块无需工具即可相互连接：该功能可使各模块自动互联，并可通过总线耦合器为模块供电。配有集成电源的现场总线耦合器是该系统的核心装置，可通过已建立的现场总线系统将多路控制器连接在一起。凭借Profinet和创新的以太网拓扑结构，该系统还可支持Profibus DP、CANopen、DeviceNet和Modbus等典型现场总线。 MLC9000+和KSvario多回路控制单元，具有丰富的通讯端口，可以连接各种上位计算机、触摸屏或PLC系统。控制系统采用优化PID算法，能提供高精度回路控制。完成高精度和高性价比的控制任务，适用于各种橡塑行业领域。 模块化结构橡塑行业温度控制解决方案 橡塑行业中挤出设备通常由主机（挤出机）、辅机及其控制系统组成,通常这些组成部分统称为挤出机组。作为塑料机械的三大类产品之一，挤出成型机组的产量和销售额约占塑料机械的20％~25%，年产值接近40个亿。一般来说挤出机的相关控制主要包括机筒温度(多温区)，模头温度(多温区)，熔体温度, 熔体压力，以及主电机转速和给料电机转速。每台机组根据往往涉及到十几个到几十个控制回路(主机+辅机)，其中机筒温度为加热/冷却控制，模头温度为单加热控制。采用KSvario模块对十几个到几十个控制回路进行温度控制，其安装示意如图3所示，控制器模块和现场总线耦合器，通过添加I/O模块，可通过已建立的Profibus DP现场总线系统将多路控制器连接在一起。带有触摸屏模块化结构橡塑行业温度控制解决方案的拓扑结构如图4所示，触摸屏模块化结构橡塑行业温度控制界面如图5所示，对于橡塑行业用户方便简单。 模块化结构橡塑行业温度控制解决方案特点 基于优化算法MLC温度模块和KASVRO温度模块体积小，精度高，调试方便，支持热插拔，功能扩展灵活。由于系统的模块化结构，各种输入输出信号可以根据用户需要选择。与其它厂家的产品不同，其自整定功能除了PID控制参数之外，还可自行确认最合适的加热和冷却控制周期，大大延长配用的继电器和电磁阀的使用寿命，除了向用户提供集中控制、分组自整定、加热/冷却双独立PID、强制回路关闭等功能，还同时提供加热器电流监视(每8个回路可共用1个电流互感器)、工作点调整、工具清理功能。其独有的水冷控制算法、故障平均输出和软启动均热功能优其特别。 水冷控制算法 现代挤出机的的发展方向是高速和大挤出量，因而水冷控制是绕不过去的，如果说以上提到的传统方案控制风冷设备动态运行勉强可以的话，那么对水冷设备来说实在是超出其能力范围,特别是如果筒身温度较高，冷却水会出现汽化导致严重的非线性，此时过程温度会大幅震荡，其独有的水冷控制算法有效解决该问题，保证温度稳定，减少温度波动能量消耗。 故障平均输出 当传感器故障时(例如热电偶断路)，多数厂家只提供两种控制输出选项：0%或者100%，KS Vario 却额外提供了1种很特别的选择：故障平均输出，在生产过程中如果传感器突然故障需要更换新品，用户无需停机，也不会影响正常生产，降低了能源和材料消耗。 软启动(Start-Up)和同步预热功能(Leading) 设备启动时，用户可以规定以一个限定的控制输出将设备预热到一个指定温度并保温一段时间后再进入正常工作状态，这种功能称之为Start-Up功能。设备启动时，用户可以规定哪些温区需要均匀升温(升温时各温区相互之间的温差不能超过某一定值)，升温完毕后，该项限制自动取消。有助于避免温度超调、缓解螺杆和筒身因为不均匀升温而产生的内应力、延长设备使用寿命，并实现了节能减材的目的。 结束语 基于优化算法的模块化结构橡塑行业温度控制解决方案，满足了橡塑行业温度控制要求和特点，提高橡塑行业设备工作效率和产品质量，并实现了节能减材的目的。WEST公司和德国PMA公司专为客户提供定制的软硬件解决方案。无论客户需要的组态是简单或强大，还是要灵活、具有多种功能，都能完美匹配客户需要的各种过程与应用领域，为企业带来更多的附加利益，推动橡塑行业的发展。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/22/2012)