北京鼎实温度控制器在杭州某拉膜项目上的应用案例

摘要

      随着中国塑料工业的发展，近几年来中国塑料机械工业的年增长率都在30%左右，利润率增长也远高于工业总产值的增长，是中国机械行业中增长最快的产业之一。目前中国生产的塑料加工机械已可以满足国内的基本需要，但与世界先进水平相比，中国塑料加工机械在质量稳定性、自动化程度等方面还有一定差距。据不完全统计，2002年中国塑机业产值大约为100亿元左右，而同期国内巿场需求大约在200亿元，还有很大的巿场空间。

在塑料行业快速发展的同时，对塑料的质量要求也越来越高。而影响熟料成品质量的问题多种多样，最重要的一个问题就是温度。生产过程中，要将温度严格的控制在一定范围内，这对控制系统就提出了严格的要求。北京鼎实的PB-TC-THC10以及PB-TC-RTD7型号的温度控制器，很好的解决了塑料行业与橡胶行业温度控制的问题。并且，北京鼎实的PB-TC-RTD7热电阻温度控制器，已经在杭州一塑料拉膜项目上，得到了很好的应用。

关键词：塑料行业，橡胶行业，温度控制，塑料机械

一、塑料生产机械的简介：

在塑料制品的生产过程，最主要的设备为塑料机械，其种类主要为以下几种：

1、挤出机

挤出机是在螺杆的作用下将熔融塑料通过固定形状的挤出口挤出，在牵引机作用下经过冷定型后切割，主要用于各种相同截面产品的大量持续生产，如管、棒、异型材等，也可以 用于塑料改性造粒。

2、吹塑机

吹塑机是制造中空热塑性制品的常用方法，主要产品是筒膜和中空容器。吹塑机可以通过加温使预定成型制品塑化，然后进入模具吹制成型，这种方法主要用于高速高产量的PET瓶和BOPP瓶生产。

3、吹膜机

吹膜机是将塑料粒子加热融化再吹成薄膜。吹膜机分很多种，有PE，POF等等。用全新的粒子吹出的是新料，色泽均匀，干净，袋子拉伸好。吹膜机生产的膜适用于各种高档薄膜包装，这种膜由于其隔断性好，保鲜，防湿，耐油。

二、拉膜生产线机组组成：

拉膜生产线流程图 

整个生产机组主要由造粒设备、烘干除尘设备、挤出设备、铸片设备，纵向拉伸设备，横向拉伸设备，收卷设备，分切设备等组成。

造粒设备：

该设备主要负责原材料的分离，将塑料块破碎为为塑料颗粒。因为颗粒状的塑料，更容易被加热，也方便塑料的挤压塑形。

烘干除尘设备：

经过造粒设备的形成的塑料颗粒，经常会有水气或者粉尘产生。这些水汽和粉尘必须在加热前予以去除，不然生产出的塑料膜会有气孔，大大降低了塑料的品质。并且在这一环节中，烘干除尘设备同时起到了一个预热作用。

挤出设备：

挤出设备主要是挤出机，负责塑料的加热。塑料颗粒经过挤出机顶端的输送漏斗，进入挤出机的挤压系统。挤压系统中有一到两根螺杆，螺杆在筒体中不断的转动，将塑料向前推动挤出。推动的过程中，对塑料不停的加热。

纵横拉伸设备：

当塑料经过加热，变成熔融状态，这时将经过纵向拉伸设备，将熔融的塑料纵向拉伸。随后，塑料又经过横向拉伸设备，进行横向拉伸。

收卷设备：

收卷设备完成对薄膜的恒张力收卷。转塔式收卷设备能保证薄膜在满卷时自动换卷，不会中断收卷。

最后经过分切设备进行定型裁剪，成品的熟料薄膜就生产出来了。

三、控制系统组成：

在整个拉膜生产线的控制中，要考虑到以下几点控制：

1、生产线的温度控制

2、生产线的传动控制

3、收卷机组的张力控制

4、中央控制室的计算机监控

1）在温度控制方面，必须考虑到：

2）如何快速准确的监测温度；

3）如何实时稳定的控制温度。

4）如何在有限的空间里做到对所有传感器的监控。

5）如何满足现场高速远距离的传输。

6）如何做到数据的显示与操作。是否能在高温环境工作。

7）是否能在油污粉尘比较多的环境工作。

并且，在满足以上所有需求的基础上，又如何能最大限度的降低成本。

经过综合考虑，该项目选择了北京鼎实的7路热电阻温度控制器PB-TC-RTD7。

其温度的控制系统图如下：

控制系统组成图

      在整个温度的控制系统中，采用了德国伦茨（LENZE）的驱动器来控制电机的转速。而北京鼎实的热电阻温度控制器PB-TC-RTD7控制驱动器的输出功率，并且该温度控制器与现场的热电阻传感器连接，做到对温度的实时检测。

其中，PB-TC-RTD7热电阻温度控制器，与伦茨(LENZE)驱动器皆是由PROFIBUS协议，经过DP电缆与西门子300系列PLC进行通讯。PLC再经过以太网，与上位机相连。

现场的操作台，可以直接显示所需参数，方便操作人员进行控制。

      目前，国际上使用的变频器与驱动器大多数都是使用PROFIBUS协议，诸如西门子，伦茨等厂家。PROFIBUS协议的传输速率快，最大可达12M。现在的工业控制中，对传输速率的要求越来越高，笔者认为，以后以太网传输将会成主导，但是，在近期内，还将是PROFIBUS传输为主。

      传统的温度控制，一般的流程都是：传感器——远程IO——PLC——远程IO——驱动器。这种控制方式，首先是编程麻烦，一旦调试没过，很难查错。其次，这种方式灵活性较低，一旦项目有点小小的变动，都将带来很大的工作量。最后，这种控制方式，所需的运行费用和维护费用也是很高的。

      现在市场上的温度控制器多种多样，但是要能够直接与西门子、ABB等厂家的PLC直接用PROFIBUS通讯的温度控制器并不多。

四、通信网络组成：

Profibus协议简介

　　PROFIBUS 是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已成为最重要的和应用最广泛的现场总线标准。PROFIBUS现场总线通讯协议包括两个主要部分：

PROFIBUS DP：主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信。

PROFIBUS PA：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。

　　其中，PROFIBUS-DP 是高速网络，通讯速率达到12M。PROFIBUS-DP 可以连接远程I/O、执行机构、智能马达控制器、人机界面HMI、阀门定位器、变频器等智能设备。一个PROFIBUS-DP 总线网络中可以最多连接125 个从站设备。PROFIBUS-DP 的拓扑结构可以是总线型、星型和树型，通讯介质可以是屏蔽双绞线、光纤，也支持红外传输。采用双绞线时，不加中继器最远通讯距离可达1.2 公里。采用光纤时，最远通讯距离可达100 公里以上，其中采用多模光纤，两点间最远距离可达3 公里，采用单模光纤时，两点间最远距离可达20公里。

五、热电阻温度控制器PB-TC-RTD7以及热电偶温度控制器PB-TC-THC10的特点：

多种调节方式：支持手动控制，ON-OFF控制，以及PID调节控制。

ON-OFF控制：当控制字为0X8C时，即选定ON-OFF控制——检测值低于设定值则ON（进行加热），检测值高于设定值则OFF（停止加热）。此控制适用于对精度要求不高的温度控制。

PID调节控制：PID调节控制是通过一个调节函数来调节温度。在理想的工艺控制范围，ON-OFF控制是无法达到稳定的，而PID控制会比ON-OFF更加的精确。

PID调节与ON-OFF调节曲线图

高密度信号输入：北京鼎实的温度控制器长度只有170mm左右，但是却集成了10路的热电偶输入或7路的热电阻输入。高密度的集成，使得有限的控制柜空间里，能连接更多的传感器。大大的降低了成本。

适用于各种恶劣环境：成熟可靠的器件选型及结构设计，使得北京鼎实的温度控制器能够很好的适应风电现场温差变化大、高海拔、盐卤腐蚀等工作环境。两款温度控制器工作环境温度可达-20-+55℃。

精度：北京鼎实的温度控制器，测量温度可精确到0.1摄氏度，并且增加了温度偏差和安全控制输出的设计。可用于对安全要求比较高的行业。

配置简单：只需要在配置软件上简单的设置几个参数，温度控制器便能够自动对温度进行控制。

灵活的安装方式：北京鼎实的温度控制器采用35mm导轨安装，可横、竖安装，根据现场的需求而定。

六、技术指标

1．PROFIBUS-DP接口  

PROFIBUS-DP接口，做PROFIBUS-DP从站，DP-V0协议，符合IEC61158 及中国国家标准GB/T 20540-2006：测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线的第3部分：PROFIBUS规范。网络地址设定：1—99；

2．PROFIBUS波特率

波特率自适应，最大波特率12M；

3．RS485通讯口

此通讯口用于厂内测试，用户不必关心它的使用情况。

4. 供电

供电范围：DC24V（24V±20%）

七、现场图片：

现场应用组图

北京鼎实的PB-TC-RTD7热电阻温度控制器位于现场的控制柜中。处理热电阻传感器检测到的温度，再经过DP电缆，将信号传输给PLC。最后，温度控制器再经过远程输出导线，对现场的传位控制电机进行控制。

整个温度控制的过程中，PB-TC-RTD7起到了一个不可或缺的作用。

八、结束语

在整个杭州拉膜生产线中，采用了现场总线、人-机接口操作面板、PLC控制以及组态监控软件等一系列新技术。其中，北京鼎实的7路热电阻温度控制器很好的完成了该生产线上的温度控制环节。并且，从安装至今，一直都运行稳定，无任何故障发生。

在2008年至2010年，中国塑料薄膜发展的黄金时期，该生产线为企业带来了巨大的经济效益与社会效益。同时，北京鼎实的温度控制器也得到了客户的一致好评与信任。