我国塑机产业起始于上世纪五十年代末，经过近五十年的发展，尤其是改革开放以来的快速发展，取得了长足的进步。目前，我国塑料机械生产产量位居世界第一，一跃成为塑料机械制造大国。虽然我国目前还不是塑料机械的制造强国，但是，其蓬勃发展的生机让我们看到了我国塑料机械行业发展的美好前景。

  据塑料工业协会透露，塑料机械随着石油化工产品的发展，已达到“黄金”时代。中国塑料资源丰富，21世纪初主要合成树脂年产量排世界第4位。中国是塑料消费大国，年消耗量占世界第二，仅次于美国，而中国的人均消费仅为19kg，在世界排名第32位，是工业发达国家的11%-20%。此外，北京奥运会也将带动塑料行业市场的快速发展，特别是给绿色塑料带来了无限商机，同时塑料管材的使用也将得到更大的推广，其他塑料制品的需求量也会随之增加，可见中国的塑料机械前景十分广阔。
中国塑料机械工业的整体实力在不断增强，但行业发展还未成熟，有两大问题亟需解决：一是产业结构不合理。另一大问题是研发水平落后。中国已成为世界塑料机械最大的生产国，产量占世界总产量的25%，但产值却只占9%，高产低价的现象反映出了自主创新的滞后。创新需要投入，但仅有投入还不够，塑机制造与塑料加工脱节、创新模式没有针对性等因素削弱了创新效率。
中国塑机行业的快速发展对自动化技术及设备提出了越来越高的要求，同时也大大地促进了自动化技术在塑料机械领域中的应用与进步。现代自动化技术的引入已经从很多方面改变了传统塑料机械的生产面貌,为实现高效、精确、节能的目标提供了可能。此期行业自动化，记者走进中国塑料机械行业，和您一同探讨中国塑料机械行业的未来发展，并为您展示自动化技术在塑料机械行业中的最新应用。

2007年中国塑料机械行业总值增长达到16.1%

  2007年，中国塑料机械行业的主要经济指标创造了历史新高，生产总值增长达到16.1%，高于国内生产总值的增长，取得了新世纪以来连续7年高速增长的好成绩。

2007年我国塑料机械产值超过200亿元

  在塑料制品工业蓬勃发展的推动下，中国的塑料机械产销量已位居世界第一。2007年我国塑料机械产值超过200亿元。

2007年我国塑料机械出口增加，进口减少

  2007年塑料机械出口总量为100633台（配套件除外），比上年增长了51%，进口量为25765台（配套件除外），减少了12%。从额度上看，2007年塑料机械出口14.5亿美元，比上年增长了40%，进口25.6亿美元，比上年增长了7.2%。

中国目前已经成为世界最大注塑机生产基地

  中国目前已经成为世界最大注塑机生产基地，年产销总量占世界总量的1／3。中国产注塑机无论是技术和质量，均取得了长足进步，整体已接近世界发达国家水平，有些产品甚至已经领先发达国家水平，受到世界市场认可，在国际市场具备了很强的竞争力，正在向“高端化、创新化、品牌化”迈进。

“十一五”期间，塑料制品总产量的年增长率为10%

  在“十一五”期间，塑料产业要推进产业结构优化升级，努力提高产业技术水平，塑料制品总产量的年增长率为10%，2010年～2015年的年增长率应为8%，到2010年、2015年，塑料制品总产量应分别达到3500万吨和5000万吨。

2010年我国对塑料机械需求量年均增长率为6%左右

  塑料加工工业良好的发展前景仍将是中国塑料机械制造工业高速发展的源动力，预计2010年我国对塑料机械需求量的年均增长率为6%左右，至2010年为145亿元。

☆当前中国塑机行业的发展必须十分重视创新、节能、节材、高效、品牌五个方面的要求

  对于塑料机械行业来说，要瞄准世界科技发展的前沿，坚持走创新发展之路，要依靠科技创新实现转型升级，依靠自主创新提高国际竞争力，依靠持续创新决胜未来。坚持节约资源和保护环境是我国的基本国策，节能减排是时代的强音。塑机行业必须位于节能减排的前沿，以节能减排为己任，真正成为节能减排的主体。要本着对国家、对人民、对子孙后代负责的态度，大力开发更多更好的节能型塑机产品。节材是建设资源节约型社会的必然要求，也是企业降低成本、提高经济效益、提升竞争力的有力措施。高效是优质产品的显著标志，是提高产品档次的重要因素。中国名牌产品是拉动企业发展、增强企业核心竞争力和国际竞争力的火车头，中国驰名商标是企业生命力的旗帜，是企业做大做强的利器。因此，当前中国塑机行业的发展必须十分重视创新、节能、节材、高效、品牌五个方面的要求。

——中国塑料机械工业协会秘书长钱耀恩
在“中国·国际塑料加工技术高峰论坛”上的报告节选

自动化技术助力中国塑料机械行业

贝加莱——挤出设备控制技术的改造与创新

  科倍隆集团为塑胶、化学和食品行业专业研发、生产整套的挤压设备及配套的生产系统。科倍隆产品广泛用于多种材料的配制、加工与挤压。约500种机器已经配备了贝加莱技术，该技术控制为加工提供可视化，同时保证产品具有稳定的高质量。

图1   ZSK挤出机控制单元配备X20模块和一个Power Panel面板

大大减少试车次数

  “科倍隆为少于32个控制区或者最大螺杆直径133毫米的程序提供特别紧凑型的标准机器”，乔根·雷布曼解释说，“开发新一代机器的主要目标是减少启动时间，降低整个系统的成本。”过去，一个工程师会在现场花费数周甚至几个月的时间，才能使机器开始生产。自从2000年底以来，交付使用的机器就只要几个小时或者几天的时间就可以完成调试运行了。启动时间和精力的大幅减少很大程度上是基于贝加莱技术的控制体系结构。不管实际配置如何，控制程序始终覆盖包括多种机床选型的最大布局。“有了这种标准化，软件被全面测试，只需选择与任务相关的组件，而无需浪费时间来编程。”Dipl.-Ing.(BA)帕特里克·布鲁德（科倍隆员工，负责贝加莱控制器）指出。

 工业计算机Provit5000与贝加莱触摸屏连接，控制可视化、工作日志和配方管理。这得到贝加莱控制器2003的支持，2003系统可通过一系列的界面与工业计算机进行信息交流。I/O和变频器通过CAN-bus(控制区域网路)发送或者接收数据。

  科倍隆提供两个基于贝加莱技术的控制器变量。CSseparate的控制技术在一个与机器分离的开关柜内。如果复杂性（也就是控制范围）不是太大，控制技术也可置于机器（CScompact）上。根据机器的配置，控制器可通过一个附加模块得以扩展。“贝加莱Ethernet与Profibus模块使其容易与以太网或者Profibus界面结合。”帕特里克·布鲁德（Patrick Bruder）这样总结贝加莱技术的优势。科倍隆将2003系统以来的整个模型组合用于其机器中。控制器甚至置于冷却模型等高要求之下，布鲁德指出：“对于冷却程序，水以大约200毫秒的脉冲喷射在冷却洞内，使其蒸发，达到必要的冷却效果。非常重要的一点是要保证不会有过多的冷水不能到达该系统，因为如果是这样，将导致材料压力造成的危险。”

X20提供极大的灵活性

  根据科倍隆的要求，每个机器由贝加莱软PID－控制器控制。“科倍隆还可采取其它的解决方案。但是，贝加莱在总体评估中是最好的，甚至贝加莱的最新创新也体现了公司的热情：用于ZSK MEGA-挤压机系列最新构件的控制器——Laborextruder ZSK MEGAbab18最近也装配了X20系统，贝加莱最新的控制系统和人机面板Power Panel。”科倍隆将继续使其它机器适应贝加莱的新生产线。正如我们今天所见，这一措施不仅使科倍隆可以享受到最新的技术，而且能进一步降低整个系统的成本。”

图2   ZSK MEGA混炼机上的双螺杆侧面进料器

中达电通——点胶机上的成功应用

技术需求

  （1）数控系统控制的点胶机设备共有四个轴，使用四台伺服控制器和伺服电机，X轴一台、Y轴两台、Z轴一台。输入信号有急停按钮、手动自动转换按钮、手动点胶按钮、暂停按钮、回零按钮、左右限位输入信号及伺服报警信号等共计21个输入信号。控制流程是使用数控系统控制四个伺服控制器及伺服电机、四个点胶器的开关信号，自动运行时Y轴控制的两个平台交替工作，X轴和两个Y轴需要走直线插补或圆弧插补，Z轴需要走不同高度的点胶面，更换产品比较频繁，更换产品后需手动调整开胶点，然后再进行单步动作或自动运行。

  （2）功能与特点：所有轴上均采用了滚珠丝杠和伺服电机，可以确保用户能够流畅、精准、正确地点胶；点胶准确、均匀；注胶量、点胶速度可任意调节；LED中文菜单显示；轻触式按键操作；控制简单、方便、直观。

方案设计

  （1）客户的原控制方案是：5.7寸液晶平＋轴卡控制器＋伺服控制器＋执行机构的控制方案。这种控制方案的不足之处有：系统的稳定性、抗干扰性等非常的差；系统的控制是完全开环的控制即控制板卡直接通过脉冲来控制伺服控制器，导致在用户流畅、精准、正确地点胶等方面存在不足；G代码功能、M代码功能等方面存在不足，不能直接执行CAD等图形编辑软件生成的代码程序，用户使用非常的不方便。

  （2）点胶机设备需要四个轴控制即X、Y(2个)、Z，但是X和Y(2个)要进行插补运行，而插补运行时在G代码的加工软件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要与CAD等图形编辑软件生成的G代码程序通用就不能使用2个Y轴，因此解决的方式是使用中达电通的四轴数控系统(PUTNC-H4-4)：X轴控制原来的X轴在横向运动，Y轴控制原来的Y1轴，同横向的X轴进行插补控制第一个点胶平台，Z轴控制原来的Y2轴，同横向的X轴进行插补控制第二个点胶平台，A轴控制原来的Z轴走不同高度的点胶面，这样就可以解决控制系统能直接执行CAD等图形编辑软件生成的代码程序。中达的数控系统本身具有24个输入点、16个输出点，设备的I/O点也够使用，中达的A系列伺服使用的控制理论是最先进的强健式的控制理论(PDFF),即使在伺服电机的负载惯量大范围的变化时，伺服系统仍然可以保持优异的性能，进行流畅、精准、正确地定位。

  通过客户的技术要求和原控制方案的不足选择了中达电通的数控系统的控制方案即：数控系统（PUTNC-H4-4）+ASDA伺服控制系统＋执行机构的控制方案。

架构特点

图3   中达运动控制系统架构

  中达电通数控的控制架构如图3所示。中达电通PUTNC-H4-4的主要功能与特点：开放式的系统架构，内含嵌入式可编程PLC ，可应用各类产业机械和自动化设备。高清晰LCD液晶显示，用户可以自行规划画面内容，亦可RS232连接更亲和的DELTA人机界面。全功能CNC键盘，配合PLC开发，可自定义按键功能，操作更灵活。先进机型最大提供多至4轴的伺服轴接口, 响应速度可达1000Kpps，运动速度更快。解析度可设定至 7 位数，配合不同的检测装置可实现半闭环/闭环控制架构，控制精度更高。最大提供2组D/A输出、A/D输入。提供标准的24点输入和16点输出，如有需要可选配I/O扩展单元，可再扩充32点输入，32点输出。具有主仆模式功能和被动ENCODER反馈功能，轻松构建主从追随和同步裁剪功能。除支持标准G代码NC编程外，更提供变量表格编程和示教功能编程功能，编程更灵活。更具有MACRO宏指令，可以进行数学、逻辑运算，NC编程功能更强大。程序存储容量 256K byte，NC程序组别高达1000组。提供RS232C标准接口，可连接个人电脑（PC）实现DNC 在线加工功能。

ASDA伺服控制理论

  ASDA伺服采用的是先进强健式的伺服控制理论(PDFF)如图4所示。PDFF系统特点：

图4   强健式伺服控制(PDFF)系统

（1）在大范围负载惯量变化,系统依然保有优秀性能；
（2）对命令和干扰有不同的补偿控制；
（3）稳定性完全保证；
（4）阻尼刚性优良, 低速转动特性优良；
（5）超越量很小。

  由于PDFF控制参数需由繁复数学计算而得, 使用者无法自行调整。解决的对策是依阻尼刚性的大小, 驱动器内含十组强健控制器, 供使用者选用。

结论

  点胶机是一种具有广泛应用前景的手机塑壳生产线、PCB板生产线、SMT混装生产线等中的重要设备。中达数控点胶机可以减少生产线的生产周期时间。随着市场竞争的日趋激烈，该设备将会被越来越多的企业所应用，对企业的发展，发挥越来越重要的作用，并将给企业带来巨大的经济效益。

乐星产电(LS)——推动塑料机械节能降耗

  韩国LS公司一直致力于塑料机械节能和工艺生产的研究工作，如何把变频系统更好的运用于塑料机械行业是LS长远的工作，并致力于为塑机生产厂家提供塑料机械完整的解决方案。

系统描述

  韩国LS公司为南京广达橡塑机械厂提供挤出机系统，其配套系统图如图5所示。

图5   挤出机系统配置图

  此控制系统主机电机采用LS IH系列空间矢量控制型变频器控制，喂料电机变频驱动采用高转距全矢量控制型IS5系列变频器，切粒电机采用IG5系列结构紧凑型变频器，PLC采用Master-K120S系列，触摸屏采用LS PMU-730TFT真彩触摸屏。

优势

  此系统采用了PLC控制器集中控制的优点，K120S的处理速度为0.1us/步，控制输入/输出点数10～120点，程序容量为7K步，内置通讯，PID，高速计数等优秀功能，使用触摸屏可以直接对系统中各个单元进行控制，可显示各个单元的工作状态，PMU-730是LS公司出品的10.4英寸的人机界面，分辨率为640×480，显示为256真彩色。对变频器和温控表采用了RS485通讯控制，简化了系统的线路，提高了系统的可靠性。PLC系统中的逻辑控制根据工艺的要求进一步的提高了对设备的保护，更适应了生产的需求。主螺杆驱动主机采用了LS公司IH系列的空间矢量控制型大功率变频器控制,提供了强大的动力源，更加提高了电压的利用率，30～220kW全功率段，满足了各个等级的塑料机械加工要求。由于LS公司使用了空间矢量控制技术，使得变频器的起动转矩大，低速转矩大，厂家可以降低电机使用容量；运转效率增高，比传统变频器高出3～8%；转速精度高，电源及负载变动所带来影响很低；出料较均匀，用户可以节省原料6%左右；转速精度高，产成品质量更高；使用了32位高速CPU使得频率响应比同类产品更高。

  而LS产电全矢量控制型IS5系列变频器在喂料机、经济型IG5系列使用在切粒机上也得到普遍使用，其经济性、可靠性和品牌知名度广受用户好评。

结论

  目前，LS产电的变频器已经大量应用于塑机行业，特别是IH系列大功率变频器在挤出机行业被广泛的肯定，其不仅完全能够满足塑料机械的性能要求，改善了工艺控制指标，提高了系统性能的稳定性，而且能够长期适应现场环境，安全可靠的运行，增强了产品质量，降低了能耗。而且由于采用了一体化设计为塑机厂商提高了产品性能和产品层次，也明显提高了塑机厂商的效益。