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  • 分析|塑料機械：產(chǎn)量增加 伺服應(yīng)用不佳
  • 發(fā)布時間：2011/9/9 10:58:59   修改時間：2011/9/9 10:58:59 瀏覽次數(shù)：1358
  • 我國塑料制品業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)，是中國輕工業(yè)中最大的新型產(chǎn)業(yè)。目前我國塑料消費量超過6000萬噸，占世界塑料消費總量2.38億噸的四分之一強，超過美國居世界第一。人均消費46kg，超過了世界40kg的平均水平，成為真正的世界塑料生產(chǎn)、消費、進出口大國。從我國初級形態(tài)塑料的產(chǎn)量與進口量表中可以看出，我國初級形態(tài)塑料的產(chǎn)量呈穩(wěn)步上升之勢，尤其是是近兩年，增長的勢頭更為明顯。且進口量也顯示上升了一個臺階，顯示我國對初級形態(tài)塑料的需求一直呈穩(wěn)步上升格局。

    　　2010年，我國塑料制品生產(chǎn)及經(jīng)濟運行情況良好，各產(chǎn)品產(chǎn)量繼續(xù)保持高于去年同期水平的良好發(fā)展態(tài)勢，但全行業(yè)產(chǎn)量增長速度較前三季度略有回落。

    　　2010年1-11月份國內(nèi)的塑料制品累計總產(chǎn)量在5145.4萬噸，較2009年同期增長20.9%。

    　　海關(guān)最新統(tǒng)計數(shù)字顯示，2010年11月份我國塑料制品出口量為654,276噸，1至當(dāng)月為6,763,415噸。與去年同期相比增加14.2%。隨著我國科技不斷發(fā)展，我國塑料制品在國際市場上的份額將不斷擴大。

    圖表1：2010年1-10月我國塑料制品產(chǎn)量及增長情況

    　　數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

    　　我國塑料機械已成為傳統(tǒng)機械制造業(yè)中發(fā)展最為迅猛的行業(yè)之一，年需求量加大。我國塑料機械工業(yè)的高速發(fā)展緣于下列因素：一是國內(nèi)塑料加工業(yè)的高速發(fā)展，對塑料機械的需求旺盛；二是對高技術(shù)含量裝備的需求所帶來的設(shè)備更新及陳舊設(shè)備的淘汰。

    　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，塑料制品產(chǎn)量的增長引發(fā)了塑料機械銷售額的增長。塑料加工業(yè)良好的發(fā)展前景，仍將是我國塑機業(yè)高速發(fā)展的主要動力。入世后，給我國塑料機械工業(yè)的發(fā)展至少帶來了兩個有利條件：一是有利于出口；二是有利于引進技術(shù)，包括外商來華合資和獨資辦企業(yè)所帶來的先進制造技術(shù)。

    　　據(jù)中國塑料機械工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)顯示，2010年前三季度，我國塑料機械制造工業(yè)總產(chǎn)值達301.29億元，同比增加72.93%，高于同期全國機械工業(yè)總產(chǎn)值同比增速（34.59%）。而且，進口塑料機械所占比重較兩年前有明顯的下滑。2008年進口設(shè)備在中國塑機市場所占比重超過50%，但從2010年前三季度的數(shù)據(jù)來看，占比只有29%左右。



    圖表2：2008-2010年塑料加工專用設(shè)備制造企業(yè)收入情況


    　　受益于塑料機械 下游塑料制品產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國塑機的發(fā)展前景看好。目前的塑料產(chǎn)業(yè)早已不是傳統(tǒng)的日用輕工等一般產(chǎn)品，而是與國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)緊密相連的高新技術(shù)產(chǎn)品。因此，在現(xiàn)代裝備制造業(yè)中，塑料機械工業(yè)作為高分子材料的“工作母機”一直受到發(fā)達制造業(yè)國家高度的重視和支持。目前該行業(yè)重點研發(fā)的大型注塑機等產(chǎn)品，是高鐵、新能源、海洋開發(fā)等產(chǎn)業(yè)的配套專用設(shè)備。

    伺服系統(tǒng)在塑料機械行業(yè)中應(yīng)用仍未普及

    　　繼高分子材料木材、水泥、金屬之后的第四大結(jié)構(gòu)材料塑料產(chǎn)品，日益受到人們的青睞，不言而喻，塑料機械業(yè)迎來其發(fā)展的黃金時期。經(jīng)過50多年的發(fā)展，我國塑料機械產(chǎn)業(yè)的科技實力、市場化程度、國際化程度都有顯著的提高，生產(chǎn)制造能力都在不斷地加強，已經(jīng)成為產(chǎn)量世界第一的塑料機械制造大國。即便如此，伺服系統(tǒng)在塑料機械行業(yè)中的應(yīng)用卻仍未普及。

    　　但隨著國家對節(jié)能減排的逐漸重視，以及國家出臺的一系列政策支持。塑料機械行業(yè)的火速發(fā)展，必將帶來伺服產(chǎn)品發(fā)展的鼎盛時期。伺服系統(tǒng)在塑料機械設(shè)備中主要應(yīng)用于注塑機、制袋機、吹塑機等器件。
    注塑機

    　　伺服系統(tǒng)在注塑機上應(yīng)用的主要作用就是節(jié)能，利用旋轉(zhuǎn)編碼器和壓力傳感分別對流量和壓力進行反饋，高性能伺服電機通過改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩做出相應(yīng)的流量壓力調(diào)整，進而確保節(jié)能、環(huán)保以及高響應(yīng)、高精度。

    　　注塑工藝過程一般為鎖模、射膠、溶膠、保壓、冷卻、開模等幾個階段，各個階段需要不同的壓力和流量。傳統(tǒng)的油泵馬達按最高壓力和設(shè)備需求確定功率，以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，這樣，很多能量就這樣浪費掉了。伺服在鎖模、保壓、冷卻等階段能輸出最大壓力但保持速度接近零速，因而功率消耗最小。在需要低速射膠的場合下，例如社交速度是最高速度的30%，大約可以節(jié)約70%的能量。能之原伺服電機為高效率稀土永磁同步電機，傳統(tǒng)油泵電機為三相異步電機。因三相異步電機效率和功率因素低，在注塑機的平均工況下，伺服電機比傳統(tǒng)油泵電機效率高10%。

    制袋機

    　　作為制作包裝袋的機械設(shè)備制袋機，其定位精度和穩(wěn)定性直接影響到所致膠袋的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。通過伺服電機取代步進等控制機構(gòu)，可提高生產(chǎn)效率，減少廢料生產(chǎn)，大大提高機器的性能。

    　　制袋機的基本結(jié)構(gòu)包括：機身、上下切刀、變頻傳動機構(gòu)、上下送料膠輥、伺服傳動機構(gòu)、放料架、放料直流電機、可調(diào)色標(biāo)檢測架、可移動操作箱、電控箱等。而送料傳動部分就由交流伺服系統(tǒng)負責(zé)。

    　　制袋機一般具有兩種封切方式：空白袋定長封切和尋標(biāo)封切，當(dāng)選擇空白袋定長封切時色標(biāo)光電眼不起作用，PLC程序根據(jù)切袋長度、機械傳動比、伺服驅(qū)動器的電子齒輪比、伺服電機編碼器的線數(shù)以及送料輥 周長，計算出伺服系統(tǒng)定位所需要的脈沖數(shù)，然后由驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機帶動送料輥轉(zhuǎn)動送出一定長度的膠袋，從而實現(xiàn)白袋定長封切；當(dāng)選擇尋標(biāo)封切時，其過程如下，伺服啟動信號導(dǎo)通，伺服電機按照PLC程序預(yù)先設(shè)定 運動曲線進行加速運動、恒速運動、減速運動、低速追色，當(dāng)PLC接收到追色信號時，通過中斷方式立即停止伺服電機。

    吹塑機

    　　塑料吹塑機是利用擠吹成型工藝來生產(chǎn)塑料中空容器的專用、高效設(shè)備。目前，塑料吹塑成型的應(yīng)用日益廣泛，已成為發(fā)展最快的一種塑料成型方法，以致絕大多數(shù)中空塑料制品都采用擠出吹塑加工方法得到。但擠出吹塑成型突出的缺點是擠出吹塑成型產(chǎn)品壁厚均勻性不易控制。但通過壁厚位置控制系統(tǒng)，可以有效控制壁厚系統(tǒng)和整機，使壁厚均勻度大大提高。

    　　壁厚控制系統(tǒng)是對模芯縫隙的開合度進行控制的系統(tǒng)，即位置伺服系統(tǒng)。在中空容器的生產(chǎn)過程中，為了保證制品的質(zhì)量，要求被控量能夠準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)置值，同時還要求響應(yīng)過程盡可能快速。以簡單的10點壁厚控制器為例，在連續(xù)擠出的模式下，從模頭擠出一個型坯最短時間約5s，在5s的時間內(nèi)要實現(xiàn)一條有限長度的函數(shù)曲線，需要將其分成10個段落，在時間軸上，每個段落只有大約0.5s的時間，按照跟蹤理論，壁厚控制器的單位脈沖過渡時間應(yīng)為段落時間的1/5-1/10，即0.05-0.1s，這就要求系統(tǒng)響應(yīng)非常迅速。而在響應(yīng)如此迅速的同時，還要保證被控的位置量能夠準(zhǔn)確跟蹤設(shè)置值，否則，壁厚控制將失去意義。要達到上述兩種要求的控制效果，對于重載荷系統(tǒng)來說，正是壁厚控制系統(tǒng)設(shè)計的難點。另外，由于在型坯輪廓曲線上取l0個點來描繪曲線，點與點之間還須進行插值處理，盡量使輪廓曲線光滑。

    2011塑料機械增長會近兩成

    　　塑料機械是高分子復(fù)合材料的“工作母機”，是一個充滿朝氣、前景光明的產(chǎn)業(yè)，對整個塑料工業(yè)的發(fā)展具有明顯的杠桿撬動作用，直接影響著國民經(jīng)濟各行業(yè)的發(fā)展。所有塑料原料均需經(jīng)過塑料機械和模具的加工制作，才能成型為用途廣泛的塑料制品，因此，塑料機械已經(jīng)成為航空航天、國防、石化、海洋、電子、光電通訊、建筑材料、包裝、電器、汽車及交通、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)等國民經(jīng)濟各行業(yè)的重要技術(shù)裝備，并且是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的配套專用設(shè)備。例如大飛機機身所用的碳纖維、人工心臟搭橋支架等產(chǎn)品均由現(xiàn)代塑機制造。

    　　值得關(guān)注的是，在機械行業(yè)進出口貿(mào)易普遍保持順差的情況下，塑料機械的進出口貿(mào)易逆差狀態(tài)仍未能轉(zhuǎn)變，2010年貿(mào)易逆差近9億美元。不過，進出口設(shè)備的平均單價比已由2009年的7：1，縮小為2010年的5：1，這表明我國推進塑料機械產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級已取得初步成效。

    　　有預(yù)測顯示，2011年中國塑料工業(yè)總產(chǎn)值將達10000億元，塑料工業(yè)需求量年增長率約為18%。
    　　以上內(nèi)容節(jié)取自中自傳媒市場研究部撰寫的《2011年中國交流伺服市場研究報告》

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