KSVario在塑料擠出機(jī)上的應(yīng)用

KSVario溫控模塊化控制系統(tǒng)是德國(guó)PMA公司為塑機(jī)行業(yè)的溫度控制應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的第四代產(chǎn)品, 設(shè)置簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，對(duì)風(fēng)冷和水冷控制分別使用不同的控制算法，控制精度更高,出色的故障平均輸出能大大縮小檢修工作對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，軟啟動(dòng)和同步預(yù)熱功能還可以緩解螺桿內(nèi)應(yīng)力，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

擠出成型是指借助螺桿或柱塞的擠壓作用,使塑化均勻的熔體強(qiáng)行通過模頭而成為具有恒定截面的連續(xù)制品的成型方法，擠出機(jī)/擠出生產(chǎn)線是塑機(jī)三大類(注塑/擠出/吹塑)之一，在塑料加工中占有極其重要的地位，主要用于熱塑性塑料,可成型的制品包括管材、棒材、線材、板材、薄膜、電纜電線的包覆以及其它各種截面形狀的異型材(例如塑鋼門窗)。
目前，塑機(jī)工業(yè)是機(jī)械行業(yè)增長(zhǎng)較快的產(chǎn)業(yè)之一，根據(jù)中國(guó)海關(guān)總署的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2007年中國(guó)塑機(jī)行業(yè)的出口量幾乎是進(jìn)口量的4倍，但價(jià)值卻只相當(dāng)于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)值的一半(56.7%)，有實(shí)力的企業(yè)大都尋求進(jìn)口設(shè)備,不能不說粗制濫造已嚴(yán)重阻礙了中國(guó)塑機(jī)行業(yè)的發(fā)展，節(jié)能、低耗、精密、自動(dòng)化才是所有塑機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

 
擠出機(jī)的溫度控制
擠出機(jī)的控制往往涉及到十幾個(gè)到幾十個(gè)控制回路(多臺(tái)主機(jī)+輔機(jī))，相關(guān)控制主要包括機(jī)筒溫度(加熱/冷卻控制,多個(gè)溫區(qū))，模頭溫度(加熱控制,多個(gè)溫區(qū))，熔體溫度, 熔體壓力以及主電機(jī)轉(zhuǎn)速和給料電機(jī)轉(zhuǎn)速，其中筒身和機(jī)頭各部分溫度的J確控制對(duì)提高塑料制品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著至關(guān)緊要的意義: 擠出溫度低了，會(huì)造成負(fù)載過大，出料不暢；擠出溫度過高，則可能導(dǎo)致材料特性變化使成品報(bào)廢。
目前國(guó)內(nèi)塑料擠出機(jī)的溫控方案一般有三種：
方案1. 分立儀表
      即根據(jù)加工工藝的要求,各區(qū)采用溫控表(常見品牌:RKC/West/Omron)+固態(tài)繼電器(電加熱)+ 電磁閥(風(fēng)冷或水冷)的方式分別控制。這種控制方案在靜態(tài)下效果還可以，但是動(dòng)態(tài)下的控制(正常工作)，即使是風(fēng)冷也只能說一般, 就更不用說水冷設(shè)備了，并且分立式結(jié)構(gòu)也不利于加熱電流監(jiān)視功能的實(shí)行(因其每一路都需要一個(gè)單獨(dú)的電流互感器)，此外多臺(tái)溫控表的使用使整個(gè)電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)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。

方案2. 純PLC控制
      使用PLC(常見品牌:Siemens/Omron)內(nèi)置的軟PID模塊來做溫度控制, 其集成度超過分立儀表，故障率也低，但對(duì)人員技術(shù)水平要求較高，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試比單表麻煩的多不說，并且由于PLC在浮點(diǎn)運(yùn)算功能上的限制，其實(shí)際控制效果甚至還不如單表(因其 PID功能過于簡(jiǎn)單), 而且此方案根本就不支持加熱電流監(jiān)視功能。
為了彌補(bǔ)前二種方案的缺點(diǎn)，近年來出現(xiàn)了第三種方案，即
方案3. 專用回路控制模塊
      使用MLC9000+(West), Redlion等專用閉環(huán)多回路控制模塊來集中處理溫度控制，簡(jiǎn)化了安裝、調(diào)試和接線，象MLC9000還可以4個(gè)回路共用1個(gè)電流互感器來實(shí)現(xiàn)加熱電流監(jiān)視功能，但這些模塊目前在算法上仍無實(shí)質(zhì)改進(jìn)，其實(shí)際效果只是與單表相當(dāng)或略微勝出，水冷下的控制精度仍然不能讓人完全滿意。作為它們的替代品, 德國(guó)PMA推出了KS vario系統(tǒng)。

 
 WEST溫控模塊化控制系統(tǒng)
KSVario溫控模塊化控制系統(tǒng)是福迪威旗下，成立于1929年，在塑機(jī)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)超過40年的德國(guó)PMA公司為擠出機(jī)的溫度控制應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的第四代產(chǎn)品.
KSvario技術(shù)特點(diǎn)
KSvario的每套溫控模塊支持最多３０個(gè)控制回路,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(rèn)最合適的加熱和冷卻控制周期，大大延長(zhǎng)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(dú)立PID、強(qiáng)制回路關(guān)閉等功能，還同時(shí)提供加熱器電流監(jiān)視(每8個(gè)回路可共用1個(gè)電流互感器)、工作點(diǎn)調(diào)整、工具清理功能。其出色的水冷控制算法、故障平均輸出和軟啟動(dòng)均熱功能尤其特別。
 
1. 水冷控制算法
      現(xiàn)代擠出機(jī)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(fēng)冷設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)行勉強(qiáng)可以的話，那么對(duì)水冷設(shè)備來說實(shí)在是超出其能力范圍,特別是如果筒身溫度較高，冷卻水會(huì)出現(xiàn)汽化導(dǎo)致嚴(yán)重的非線性，此時(shí)過程溫度會(huì)大幅震蕩。

PMA以其40年擠出控制的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此早有準(zhǔn)備，風(fēng)冷水冷只是簡(jiǎn)單的一個(gè)選項(xiàng)。
 
2. 故障平均輸出
       當(dāng)傳感器故障時(shí)(例如熱電偶斷路)，多數(shù)廠家只提供兩種控制輸出選項(xiàng)：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(jī)，也不會(huì)影響正常生產(chǎn)。

說明：
0: 控制輸出關(guān)閉(0%)
1: 切換到輸出2(一個(gè)由用戶自行設(shè)定介于0%和100%之間的值)
2: 平均控制輸出(由KS vario自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的當(dāng)控制偏差小于某個(gè)值時(shí)的平均控制輸出)
 
3. 軟啟動(dòng)(Start-Up)和同步預(yù)熱功能(Leading)
      設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，用戶可以規(guī)定以一個(gè)限定的控制輸出將設(shè)備預(yù)熱到一個(gè)指定溫度并保溫一段時(shí)間后再進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這種功能稱之為Start-Up功能。
       設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，用戶可以規(guī)定哪些溫區(qū)需要均勻升溫(升溫時(shí)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(xiàng)限制自動(dòng)取消。此功能可以通過通訊接口或KS vario的組態(tài)軟件Blue Control來打開或關(guān)閉。
      軟啟動(dòng)和均熱功能可以分別打開或關(guān)閉，這有助于避免溫度超調(diào)、緩解螺桿和筒身因?yàn)椴痪鶆蛏郎囟a(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

 
       WEST溫控模塊化控制系統(tǒng)作為德國(guó)PMA為塑機(jī)行業(yè)的溫度控制應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的新一代產(chǎn)品, 不僅在水冷控制上的優(yōu)勢(shì)無可動(dòng)搖，在風(fēng)冷的動(dòng)態(tài)控制上也遠(yuǎn)超普通產(chǎn)品，特別是在一些細(xì)節(jié)上的考慮非常細(xì)致,這對(duì)于優(yōu)化設(shè)備，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行尤其有意義。