KS Vario在塑料挤出机上的应用_电机_恒压供水

KS Vario在塑料挤出机上的应用

2009/6/23 0:00:00

摘要

KS Vario 模块化控制系统是德国PMA公司为塑机行业的温度控制应用专门设计的第四代产品, 设置简单，调试方便，对风冷和水冷控制分别使用不同的控制算法，控制精度极高,独有的故障平均输出能大大缩小检修工作对产品质量的影响，软启动和同步预热功能还可以缓解螺杆内应力，延长设备使用寿命。

关鍵字

塑料机械, 挤出机,温度控制，水冷，PID，软启动，同步预热

引言

挤出成型是指借助螺杆或柱塞的挤压作用,使塑化均匀的熔体强行通过模头而成为具有恒定截面的连续制品的成型方法，挤出机/挤出生产线是塑机三大类(注塑/挤出/吹塑)之一，在塑料加工中占有极其重要的地位，主要用于热塑性塑料,可成型的制品包括管材、棒材、线材、板材、薄膜、电缆电线的包覆以及其它各种截面形状的异型材(例如塑钢门窗)。

目前，塑机工业是机械行业增长最快的产业之一，根据中国海关总署的统计数据，2007年中国塑机行业的出口量几乎是进口量的4倍，但价值却只相当于进口产品价值的一半(56.7%)，有实力的企业大都寻求进口设备,不能不说粗制滥造已严重阻碍了中国塑机行业的发展，节能、低耗、精密、自动化才是所有塑机的发展趋势。

挤出机的温度控制

图1：挤出机图片(不含模头)

挤出机的控制往往涉及到十几个到几十个控制回路(多台主机+辅机)，相关控制主要包括机筒温度(加热/冷却控制,多个温区)，模头温度(加热控制,多个温区)，熔体温度, 熔体压力以及主电机转速和给料电机转速，其中筒身和机头各部分温度的精确控制对提高塑料制品的产量和质量有着至关紧要的意义: 挤出温度低了，会造成负载过大，出料不畅；挤出温度过高，则可能导致材料特性变化使成品报废。

目前国内塑料挤出机的温控方案一般有三种：

方案1. 分立仪表

即根据加工工艺的要求,各区采用温控表(常见品牌:RKC/West/Omron)+固态继电器(电加热)+ 电磁阀(风冷或水冷)的方式分别控制。这种控制方案在静态下效果还可以，但是动态下的控制(正常工作)，即使是风冷也只能说一般, 就更不用说水冷设备了，并且分立式结构也不利于加热电流监视功能的实行(因其每一路都需要一个单独的电流互感器)，此外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。

方案2. 纯PLC控制

使用PLC(常见品牌:Siemens/Omron)内置的软PID模块来做温度控制, 其集成度超过分立仪表，故障率也低，但对人员技术水平要求较高，现场调试比单表麻烦的多不说，并且由于PLC在浮点运算功能上的限制，其实际控制效果甚至还不如单表(因其 PID功能过于简单), 而且此方案根本就不支持加热电流监视功能。

为了弥补前二种方案的缺点，近年来出现了第三种方案，即

方案3. 专用回路控制模块

使用MLC9000+(West), Redlion等专用闭环多回路控制模块来集中处理温度控制，简化了安装、调试和接线，象MLC9000还可以4个回路共用1个电流互感器来实现加热电流监视功能，但这些模块目前在算法上仍无实质改进，其实际效果只是与单表相当或略微胜出，水冷下的控制精度仍然不能让人完全满意。作为它们的替代品, 德国PMA推出了KS vario系统。

KS vario模块化控制系统

KS Vario模块化控制系统是丹纳赫旗下，成立于1929年，在塑机行业的经验超过40年的德国PMA公司为挤出机的温度控制应用专门设计的第四代产品.

图2：德国PMA的挤出机自动化发展历史

图3:KS Vario模块化控制系统

KS vario技术特点

KS vario的每套模块支持最多３０个控制回路,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。

1. 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。