高性能智能多層共擠吹塑機組開發設計

李子平，馬佳圳

（廣東金明精機股份有限公司，廣東 汕頭 515098）

高性能智能多層共擠吹塑機組開發設計

李子平，馬佳圳

（廣東金明精機股份有限公司，廣東 汕頭 515098）

主要介紹了智能多層共擠吹塑機組控制系統設計及特點，包括系統組成、數據網絡連接、智能運行管理控制、設備維護維保等功能，重點突出了數字化、信息化、智能化吹塑設備的設計方法和實現。

吹塑機；數字化；信息化；智能控制

隨著信息技術的高速發展，互聯網、云計算、無線傳感、物聯網等技術的大面積推廣和應用，必將給傳統裝備制造行業帶來巨大變革。高性能智能多層共擠吹塑機組就是在這一背景下，結合吹塑行業未來發展方向，研發出來的新一代智能吹塑機組（如圖1）。該機組的成功研發將對傳統的吹塑機械裝備進行全面的升級和創新。

圖1　1956-2300Q-S吹膜機外飾方案圖

1　工業數據連接網絡開發

吹塑機實現智能控制的基礎是數據采集和信息互聯，為了實現機組內部信息互通互聯，設計過程必須將機組各部分數據信息集中采集。通常吹塑機組包括加熱、擠出、牽引、收卷、稱重喂料、在線厚度控制、自動上料等系統，其中主機控制系統采用西門子控制器，在線厚度控制、稱重喂料系統、自動上料系統等采用第三方控制系統。由于系統各自使用的控制器不同，設計上通過轉換接口將數據統一連接到上位工控機上，實現數據采集和交換。研發過程中針對該機組開發了基于MODBUS/TCP協議的工業數據連接網絡，解決了不同控制器之間數據接口問題。將原有的RS422,RS485等通信接口統一轉換為工業以太網方式，實現現場總線直接掛接到工業以太網，完成統一的數據采集，提高了網絡的安全性和可靠性，為數字化智能運行管理控制系統開發提供快捷方便的數據網絡接口。

2　吹塑機組智能運行管理控制系統

運行管理控制系統是在實現吹塑機組各部件互聯互通、運行數據數字化的條件下研發出的全新操作控制系統，在生產數據采集、質量管理、工藝過程管理、設備維修管理、制品管理、膜泡成型控制、制造執行系統（MES）和企業資源計劃管理系統（ERP）集成等方面提出全新的設計理念。重點突出生產過程中從產品原料到最終制品都實現數字化信息管理和流程控制，借助數字化、網絡化技術，與ERP、MES等系統結合，通過自動化控制流程實現智能高效生產管理。

智能運行管理控制技術主要包括生產管理系統、膜泡成型控制、工藝管理系統、過程質量控制系統、設備運行維護及能耗管理系統等?？蓪崿F生產過程的數字化管理、產品質量監控和設備維護等。各模塊功能如下：

2.1生產管理控制系統

生產管理系統是以吹塑機械為基礎，結合先進的工藝、設備運行和生產過程的實際使用需求，開發出的集成生產管理系統，以提高生產效率、產品質量、降低生產成本、實現智能控制為目的，同時為企業信息化提供有力的保障。生產管理控制系統重點突出與企業ERP、MES系統對接，從生產數據采集、質量管理、自動排產、生產工單看板等環節實現可視化生產流程管理。系統從原材料開始，根據生產訂單自動生成所需生產資料，按照實時設備生產狀況自動配送原料，實時將原材料使用數據反饋到管理系統，以便系統實行排產和調度。生產管理系統負責生產過程設備用料、能耗、工況、產量、產品規格、合格率等管理，匯總生產進度及材料消耗情況，記錄生產過程中的設備運行參數，定期自動生成生產報表，實現生產過程可追溯管理。

在能耗管理方面，根據不同材料加工特性，建立能耗模型庫，生產過程中根據實際能耗情況及時發出提示，讓操作者得以及時調整工藝參數，使其達到最佳的能耗狀況。

2.2工藝管理控制系統

統一的數據網絡實現了機組運行數據的透明化，為工藝管理控制提供了數據基礎。傳統吹塑工藝大部分依靠人工操作，工藝參數需人為調整和確定，工藝參數精準度低。高性能智能多層共擠吹塑機組在積累大量加工工藝的基礎上，開發比較完善的工藝數據庫，包含材料加工工藝庫、產品工藝庫等，生產過程中根據不同材料調用相應的工藝參數，對加工材料的溫度、壓力、塑化時間等狀態進行調整，同時對產品的厚度、張力等進行控制，生產不同產品只需要調用相應的工藝參數庫。工藝管理系統提高產品的穩定性，降低產品的損耗。

總之，在移動支付快速發展的背景下，商業銀行要想在市場中處于競爭優勢就必須順應市場變化和不斷創新。通過與第三方支付機構合作，提高自身技術和實力，建立移動支付生態圈，把握好移動支付影響下的發展機遇，以積極開放的競爭姿態參與到市場競爭中，實現業務創新，達到立于市場不敗之地的目的。

2.3質量管理控制系統

薄膜生產過程中制品厚薄均勻度是最主要的技術指標，質量管理控制系統實時對產品厚度、均勻度等關鍵技術參數進行在線檢測和記錄。運行過程中對制品質量信息進行統計，形成產品質量報告，以便對產品質量跟蹤和追溯，實時查詢歷史數據，保證產品質量，提高產品品質。機組另一創新點是能根據訂單的要求和產品質量測量反饋信息，實時調整設備運行狀態，如牽引速度、插夾板狀態、穩泡寬度，風環控制狀態等，保證生產過程產品質量處于控制狀態，避免制造過程質量問題。

2.4設備維護維保系統

設備運行過程中系統實時記錄各關鍵點的運行狀態，包括運行時間、電流、功率、速度等信息，對運行狀態進行監控，當運行狀態超出安全范圍內時，系統會實時提示，如熔體壓力、溫度等關鍵指標異常時系統會自動進入減產、停機等工作狀態。在維保方面，系統會及時提醒各部件維護和更換時間，實現設備維護周期管理。系統擁有遠程診斷和數據采集功能，可通過互聯網隨時對設備進行故障診斷和排除。

設備維護與診斷主要完成以下功能：

（1）生產線過去1周、1月、1季度、1年的設備產量、損耗及能耗變化情況。

（2）準確預測設備故障，第一時間消除安全隱患，預防事故發生，保障安全生產。

（3）實現遠程監控、在線檢測及智能故障診斷，保證設備安全、穩定、可靠運行。

（4）實現發生事故時，快速定位事故原因。

智能運行管理控制系統實現自動控制到數據處理的轉變，具有較為完善的生產統計、合格率統計、原料使用分析、故障分析、設備部件維護統計等功能，為管理者分析和決策提供依據。

3　智能全自動原料配送系統

塑料加工工廠原材料供應是生產過程重要部分，材料輸送和混料是生產流程中用工量最大、勞動強度最高的環節需要大量的人工來完成，而且原材料配送混合的準確性直接影響產品的質量和穩定性。智能自動原料配送系統采用全自動化原料管道配送方式，實現料倉到設備機臺之間各種塑料原材料的輸送和自動上料、混料等功能。

全自動原料配送系統包括料倉、真空吸料系統、配料系統、輸送管道、閥門、稱重系統、輔料添加裝置等，系統根據生產訂單選擇不同的生產原料，將原料輸送到配料裝置，配料裝置根據不同材料配比進行混合， 混合完成的原料通過輸送管道輸送到不同的擠出機儲料筒上。實現原材料供應全自動化配送流程。智能全自動原料配送系統主要優點如下

3.1配送系統實現精準生產配料

原材料配送過程可根據訂單數量實時配送，無需大批量提前配送。實現自動配料、自動輸送、自動統計、自動切換等功能，可有效節約能源、人工、原料等，減少配料環節材料浪費，提高原材料供應的靈活性，實現精準生產配料。

3.2配送系統提高原材料配送效率

系統采用管道輸送方式，大部分原材料由管道直接輸送到每臺設備的擠出系統，由控制系統實現不同擠出設備不同材料的準確輸送。真空吸料管道輸送方式，不需要人工輔助，原材配送效率得以顯著提高，減少大部分原料配送人工。

3.3實現智能配送和信息化管理

智能全自動原料配送系統與生產管理系統對接，再由生產管理系統與企業ERP系統對接，實現可視化生產流程管理，智能配送系統根據生產訂單自動生成所需生產資料清單，按照實時設備生產狀況自動配送材料，實時將原材料使用數據反饋到智能車間管理系統，供生產管理系統排產和調度使用，同時定期生成生產報表，實現生產過程可追溯管理。

4　小結

高性能智能多層共擠吹塑機組創新點在于吹塑工藝與信息化技術融合，生產過程中主要工藝流程通過自動化與信息技術實現，控制流程是以數字化、信息化、自動化、智能化控制技術為基礎，融合生產、工藝控制、質量管理、維護維保等過程。通過與ERP、MES等系統對接，實現了從原材料到產品的數字化智能生產。目前設備開發已進入調試優化階段，設備成功研發將推動吹塑行業數字化、自動化、智能化的技術進步。

[1] 張洪潤.智能技術系統設計與開發[M]. 北京航空航天大學出版社. 2007.2.

[2] 西 門子中央研究院.工業 4.0實戰 [M]. 機械工業出版社. 2015.9.

[3] 肖維榮.裝備自動化工程設計與實現 [M]. 機械工業出版社. 2015.8.

[4] 廣東金明精機股份有限公司.M5B-2300Q機組說明書[R]. 2015.2.

(R-03)

一種超高分子量聚乙烯催化劑載體材料及其制備方法

中國石油天然氣股份有限公司開發出一種超高分子量聚乙烯催化劑載體材料及其制備方法。將氧化石墨烯水溶液與硅溶膠混合，得到混合分散液；將混合分散液噴霧至液氮中，霧化后瞬間固化，揮發去除液氮，真空干燥去除水分，得到樣品；將樣品進行加熱活化反應，得到氧化石墨烯/二氧化硅球形催化劑載體材料；在四氫呋喃溶液中，將氧化石墨烯/二氧化硅球形催化劑載體與丁基氯化鎂混合，攪拌反應，得到反應產物；將反應產物進行清洗，然后600℃高溫加熱2 h，得到超高分子量聚乙烯催化劑載體材料。該催化劑載體可有效減少聚合物分子鏈纏結。

燕豐 供稿

Design of high performance intelligent multilayer co-extrusion blow molding machine

TQ320.663

1009-797X(2016)14-0057-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.14.018

李子平（1976-），男，本科，高級工程師，自動化控制專業。

2016-06-16