塑料作为一种正在迅速发展的新材料,经过短短一百多年的发展,已成为日常生活和工业中不可或缺的材料。在全球低碳经济发展浪潮中,塑料将再次发挥重要作用。全球橡塑行业受益于中国市场发展的同时,中国塑料机械行业则受到汽车下乡、家电下乡、以旧换新等政策的刺激,以及中国市场的整体需求和全球市场的部分复苏。 2011年之前,第三季度的数据已经超过2010年全年。从新材料、加工技术到最终应用,绿色低碳理念已经渗透到塑料加工行业的整个产业链。节能技术无疑已成为全球橡塑市场的热门话题。节能技术已成为整个塑料行业最具竞争力的方面。近年来市场上炙手可热的各种节能技术正如火如荼地展开。橡塑行业工艺流程广、数据量大、管理流程复杂。生产过程的复杂性不可避免地增加了过程管理的复杂性。温度控制是重要因素之一,很大程度上决定了设备的效率。和产品质量。
橡塑行业传统的温度控制方法对不同温区采用单一仪表控制方法,很容易造成相邻温区之间的相互干扰,造成温度波动。多个温控表的使用使整个电路结构复杂化,安装、接线、调试都比较麻烦,一方面增加了人工成本,另一方面也增加了故障概率。如果采用控制系统或PLC模块集中控温方式,将难以满足橡塑行业设备及产品高实时、高精度的控温要求。基于优化算法的模块化结构橡塑行业温度控制解决方案可以满足要求。了解橡塑行业的温度控制要求和特点,提高橡塑行业的设备效率和产品质量,达到节能减材的目的。
基于优化算法KASVRO温度模块和MLC温度模块介绍
德国PMA是一个高端品牌,在仪器仪表和过程控制领域拥有80多年的经验。其核心竞争力是工业过程控制。 KS vario多路控制系统专为温度控制而开发,特别适合橡塑行业设备和产品对温度控制的高实时性和高精度要求。
KS vario多通道控制系统的物理形式如图1所示。其基本配置包括控制器模块和现场总线耦合器。这两个组件可实现4、6 或8 通道控制器功能。通过添加I/O模块,系统可扩展至多达30个控制回路,成本效益高且精度高。但需要注意的是,添加的I/O模块数量不得超过实际所需输入或输出的数量。每个总线耦合器在其最大配置下可处理60 个模拟输出、34 个模拟输入和320 个数字输入(输出)。 KS vario 系统的各个模块无需工具即可相互连接:此功能允许模块自动互连并通过总线耦合器供电。带有集成电源的现场总线耦合器是系统的核心,通过已建立的现场总线系统将多个控制器连接在一起。凭借Profinet和创新的以太网拓扑,该系统还可以支持Profibus DP、CANopen、DeviceNet和Modbus等典型现场总线。能够完成高精度、高性价比的控制任务,适用于各工业领域。控制系统各通道可选择简单开/关控制、DPID控制、电机步进控制或主/从控制。由于系统采用模块化结构,可根据用户需要选择多种输入输出信号。每个电路故障都可以通过加热电流和内部输入电路监控功能进行诊断。能够完成高精度、高性价比的控制任务,适用于各工业领域。控制系统各通道可选择简单开/关控制、DPID控制、电机步进控制或主/从控制。由于系统采用模块化结构,可根据用户需要选择多种输入输出信号。每个电路故障都可以通过加热电流和内部输入电路监控功能进行诊断。
图1 实际KSvario多通道控制系统
KSvario多回路控制单元具有丰富的通讯端口,可连接各种上位机、触摸屏或PLC系统。控制系统采用优化的PID算法,可提供高精度的环路控制。完成高精度、高性价比的控制任务,适用于各个橡塑行业领域。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。广泛应用于各种机械设备,特别是塑机行业的挤出机。
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环路的高精度。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和软件。支持在线调试。实际的MLC9000+控制器如图1所示。它具有16位A/D转换。单个模块支持1-4个控制回路。一组模块最多可以有32 个循环。用户可以根据实际需要选择模块数量和组数。自己构建需要的功能。另外,MLC9000+支持模块热插拔,多个控制回路可共用一个电流互感器进行加热电流监控;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,
图2 MLC 9000+ 控制器
模块化结构橡塑行业温度控制解决方案
橡塑行业的挤出设备通常由主机(挤出机)、辅机及其控制系统组成。通常这些组件统称为挤出单元。作为塑料机械三大类之一,挤出成型机组产销量约占塑料机械的20%~25%,年产值近40亿。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,以及主电机转速和喂料电机转速等。每个机组往往涉及十几个到几十个控制回路(主机+辅机),其中料筒温度采用加热/冷却控制,模头温度采用单次加热控制。 KSvario模块用于控制十几个到几十个控制回路的温度。安装示意图如图3所示。通过添加I/O模块,控制器模块和现场总线耦合器可以通过建立的Profibus DP现场来控制温度。总线系统将多个控制器连接在一起。触摸屏模块化结构橡塑行业温控解决方案拓扑如图4所示。触摸屏模块化结构橡塑行业温控界面如图5所示,方便操作。对于橡胶和塑料行业的用户来说简单易行。
图3 KSvario模块安装示意图
图4 触摸屏模块化结构橡塑行业温控解决方案拓扑
图5 橡塑行业触摸屏模块化结构温控界面
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、易于调试、支持热插拔、功能扩展灵活。由于系统采用模块化结构,可根据用户需要选择多种输入输出信号。与其他厂家产品不同的是,其自整定功能除了PID控制参数外,还可以确定最合适的加热和冷却控制周期,大大延长了所配备的继电器和电磁阀的使用寿命。此外还为用户提供集中控制、分组自整定、加热/制冷双独立PID、强制闭环等功能。还提供加热器电流监控(每8个回路可共用1个电流互感器)、工作点调整、刀具清洗等功能。其独特的水冷控制算法、故障平均输出和软启动均热功能尤为特殊。
1、水冷控制算法
现代挤出机的发展方向是高速、大挤出量,因此水冷控制是绕不开的。如果说上面提到的传统方案只能勉强控制风冷设备的动态运行,那么水冷设备就真的很难了。超出其能力范围,特别是料筒温度高时,冷却水会汽化,造成严重的非线性。此时,工艺温度会出现明显波动。其独特的水冷控制算法有效解决了这一问题,保证了温度的稳定性。减少温度波动能耗。
2、故障平均输出
当传感器出现故障(例如热电偶开路)时,大多数制造商仅提供两种控制输出选项:0% 或100%。 KS Vario 提供了一个额外的非常特殊的选项:故障平均输出。如果传感器突然出现故障需要更换新产品,用户不需要停机,也不会影响正常生产,减少了能源和材料的消耗。
3. 软启动(Start-Up)及同步预热功能(Leading)
当设备启动时,用户可以指定一个有限的控制输出,将设备预热到指定温度并保温一段时间,然后再进入正常工作状态。该功能称为启动功能。设备启动时,用户可以指定哪些温区需要均匀加热(加热时各温区温差不能超过一定值)。升温完成后,此限制自动取消。有利于避免温度超调,缓解螺杆、机筒受热不均产生的内应力,延长设备使用寿命,达到节能减材的目的。
基于优化算法的模块化结构橡塑行业温控解决方案,满足橡塑行业温控要求和特点,提高橡塑行业设备效率和产品质量,达到节能节材的目的减少。 WEST公司和德国PMA公司专业为客户提供定制化软硬件解决方案。无论客户所需的配置简单或功能强大,还是灵活多样的功能,都能完美匹配客户所需的各种工艺和应用领域。为企业带来更多的附加效益,促进橡塑行业的发展。