高性能智能多層共擠吹塑機(jī)組開發(fā)設(shè)計(jì)

李子平 馬佳圳（廣東金明精機(jī)股份有限公司）

高性能智能多層共擠吹塑機(jī)組開發(fā)設(shè)計(jì)

李子平 馬佳圳（廣東金明精機(jī)股份有限公司）

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、無線傳感、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的大面積推廣和應(yīng)用，必將給傳統(tǒng)裝備制造行業(yè)帶來巨大變革。高性能智能多層共擠吹塑機(jī)組就是在這一背景下，結(jié)合吹塑行業(yè)未來發(fā)展方向，研發(fā)出來的新一代智能吹塑機(jī)組。該機(jī)組的成功研發(fā)將對傳統(tǒng)的吹塑機(jī)械裝備進(jìn)行全面的升級和創(chuàng)新。

新一代高性能智能多層共擠吹塑機(jī)是以自動(dòng)控制、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)為基礎(chǔ)，以設(shè)備智能化為核心，涵蓋薄膜生產(chǎn)過程中的加工工藝管理、產(chǎn)品能耗控制、維護(hù)維保等環(huán)節(jié)，重點(diǎn)突出制造工藝與控制技術(shù)結(jié)合、機(jī)械裝備與企業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)結(jié)合，使生產(chǎn)過程中從產(chǎn)品原材料到最終成品都能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息管理和流程控制，從而實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)制造。高性能智能多層共擠吹塑機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)主要包括以下內(nèi)容：

1、工業(yè)數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò)開發(fā)：

吹塑機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集和信息互聯(lián)，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組內(nèi)部信息互通互聯(lián)，設(shè)計(jì)過程必須將機(jī)組各部分?jǐn)?shù)據(jù)信息集中采集。通常吹塑機(jī)組包括加熱、擠出、牽引、收卷、稱重喂料、在線厚度控制、自動(dòng)上料等系統(tǒng)，其中主機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子控制器，在線厚度控制、稱重喂料系統(tǒng)、自動(dòng)上料系統(tǒng)等采用第三方控制系統(tǒng)。由于系統(tǒng)各自使用的控制器不同，設(shè)計(jì)上通過轉(zhuǎn)換接口將數(shù)據(jù)統(tǒng)一連接到上位工控機(jī)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和交換。研發(fā)過程中針對該機(jī)組開發(fā)了基于MODBUS/TCP協(xié)議的工業(yè)數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò)，解決了不同控制器之間數(shù)據(jù)接口問題。將原有的RS422,RS485等通信接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為工業(yè)以太網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線直接掛接到工業(yè)以太網(wǎng)，完成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，為數(shù)字化智能運(yùn)行管理控制系統(tǒng)開發(fā)提供快捷方便的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口。

2、吹塑機(jī)組智能運(yùn)行管理控制系統(tǒng)

運(yùn)行管理控制系統(tǒng)是在實(shí)現(xiàn)吹塑機(jī)組各部件互聯(lián)互通、運(yùn)行數(shù)據(jù)數(shù)字化的條件下研發(fā)出的全新操作控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管理、工藝過程管理、設(shè)備維修管理、制品管理、膜泡成型控制、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）集成等方面提出全新的設(shè)計(jì)理念。重點(diǎn)突出生產(chǎn)過程中從產(chǎn)品原料到最終制品都實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息管理和流程控制，借助數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，與ERP、MES等系統(tǒng)結(jié)合，通過自動(dòng)化控制流程實(shí)現(xiàn)智能高效生產(chǎn)管理。

智能運(yùn)行管理控制技術(shù)主要包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)、膜泡成型控制、工藝管理系統(tǒng)、過程質(zhì)量控制系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及能耗管理系統(tǒng)等?？蓪?shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化管理、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控和設(shè)備維護(hù)等。各模塊功能如下：

1）生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)——生產(chǎn)管理系統(tǒng)是以吹塑機(jī)械為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工藝、設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)過程的實(shí)際使用需求，開發(fā)出的集成生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)智能控制為目的，同時(shí)為企業(yè)信息化提供有力的保障。生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)重點(diǎn)突出與企業(yè)ERP、MES系統(tǒng)對接，從生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管理、自動(dòng)排產(chǎn)、生產(chǎn)工單看板等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)可視化生產(chǎn)流程管理。系統(tǒng)從原材料開始，根據(jù)生產(chǎn)訂單自動(dòng)生成所需生產(chǎn)資料，按照實(shí)時(shí)設(shè)備生產(chǎn)狀況自動(dòng)配送原料，實(shí)時(shí)將原材料使用數(shù)據(jù)反饋到管理系統(tǒng)，以便系統(tǒng)實(shí)行排產(chǎn)和調(diào)度。生產(chǎn)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程設(shè)備用料、能耗、工況、產(chǎn)量、產(chǎn)品規(guī)格、合格率等管理，匯總生產(chǎn)進(jìn)度及材料消耗情況，記錄生產(chǎn)過程中的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，定期自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可追溯管理。在能耗管理方面，根據(jù)不同材料加工特性，建立能耗模型庫，生產(chǎn)過程中根據(jù)實(shí)際能耗情況及時(shí)發(fā)出提示，讓操作者得以及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，使其達(dá)到最佳的能耗狀況。

2）工藝管理控制系統(tǒng)——統(tǒng)一的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的透明化，為工藝管理控制提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)吹塑工藝大部分依靠人工操作，工藝參數(shù)需人為調(diào)整和確定，工藝參數(shù)精準(zhǔn)度低。高性能智能多層共擠吹塑機(jī)組在積累大量加工工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)比較完善的工藝數(shù)據(jù)庫，包含材料加工工藝庫、產(chǎn)品工藝庫等，生產(chǎn)過程中根據(jù)不同材料調(diào)用相應(yīng)的工藝參數(shù)，對加工材料的溫度、壓力、塑化時(shí)間等狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)對產(chǎn)品的厚度、張力等進(jìn)行控制，生產(chǎn)不同產(chǎn)品只需要調(diào)用相應(yīng)的工藝參數(shù)庫。工藝管理系統(tǒng)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品的損耗。

3）質(zhì)量管理控制系統(tǒng)——薄膜生產(chǎn)過程中制品厚薄均勻度是最主要的技術(shù)指標(biāo)，質(zhì)量管理控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)對產(chǎn)品厚度、均勻度等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行在線檢測和記錄。運(yùn)行過程中對制品質(zhì)量信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成產(chǎn)品質(zhì)量報(bào)告，以便對產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤和追溯，實(shí)時(shí)查詢歷史數(shù)據(jù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品品質(zhì)。機(jī)組另一創(chuàng)新點(diǎn)是能根據(jù)訂單的要求和產(chǎn)品質(zhì)量測量反饋信息，實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如牽引速度、插夾板狀態(tài)、穩(wěn)泡寬度，風(fēng)環(huán)控制狀態(tài)等，保證生產(chǎn)過程產(chǎn)品質(zhì)量處于控制狀態(tài)，避免制造過程質(zhì)量問題。

4）設(shè)備維護(hù)維保系統(tǒng)——設(shè)備運(yùn)行過程中系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄各關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，包括運(yùn)行時(shí)間、電流、功率、速度等信息，對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)超出安全范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)提示，如熔體壓力、溫度等關(guān)鍵指標(biāo)異常時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入減產(chǎn)、停機(jī)等工作狀態(tài)。在維保方面，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)提醒各部件維護(hù)和更換時(shí)間，實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)周期管理。系統(tǒng)擁有遠(yuǎn)程診斷和數(shù)據(jù)采集功能，可通過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)對設(shè)備進(jìn)行故障診斷和排除。

智能運(yùn)行管理控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制到數(shù)據(jù)處理的轉(zhuǎn)變，具有較為完善的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、合格率統(tǒng)計(jì)、原料使用分析、故障分析、設(shè)備部件維護(hù)統(tǒng)計(jì)等功能，為管理者分析和決策提供依據(jù)。

小結(jié)

高性能智能多層共擠吹塑機(jī)組創(chuàng)新點(diǎn)在于吹塑工藝與信息化技術(shù)融合，生產(chǎn)過程中主要工藝流程通過自動(dòng)化與信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)，控制流程是以數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化、智能化控制技術(shù)為基礎(chǔ)，融合生產(chǎn)、工藝控制、質(zhì)量管理、維護(hù)維保等過程。通過與ERP、MES等系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)了從原材料到產(chǎn)品的數(shù)字化智能生產(chǎn)。目前設(shè)備開發(fā)已進(jìn)入調(diào)試優(yōu)化階段，設(shè)備成功研發(fā)將推動(dòng)吹塑行業(yè)數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的技術(shù)進(jìn)步。

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