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分析|塑料机械：产量增加伺服应用不佳
发布时间：2011/9/9 10:58:59 修改时间：2011/9/9 10:58:59 浏览次数：1174

我国塑料制品业是朝阳产业，是中国轻工业中最大的新型产业。目前我国塑料消费量超过6000万吨，占世界塑料消费总量2.38亿吨的四分之一强，超过美国居世界第一。人均消费46kg，超过了世界40kg的平均水平，成为真正的世界塑料生产、消费、进出口大国。从我国初级形态塑料的产量与进口量表中可以看出，我国初级形态塑料的产量呈稳步上升之势，尤其是是近两年，增长的势头更为明显。且进口量也显示上升了一个台阶，显示我国对初级形态塑料的需求一直呈稳步上升格局。

　　2010年，我国塑料制品生产及经济运行情况良好，各产品产量继续保持高于去年同期水平的良好发展态势，但全行业产量增长速度较前三季度略有回落。

　　2010年1-11月份国内的塑料制品累计总产量在5145.4万吨，较2009年同期增长20.9%。

　　海关最新统计数字显示，2010年11月份我国塑料制品出口量为654,276吨，1至当月为6,763,415吨。与去年同期相比增加14.2%。随着我国科技不断发展，我国塑料制品在国际市场上的份额将不断扩大。

图表1：2010年1-10月我国塑料制品产量及增长情况

　　数据来源：国家统计局

　　我国塑料机械已成为传统机械制造业中发展最为迅猛的行业之一，年需求量加大。我国塑料机械工业的高速发展缘于下列因素：一是国内塑料加工业的高速发展，对塑料机械的需求旺盛；二是对高技术含量装备的需求所带来的设备更新及陈旧设备的淘汰。

　　统计数据可以看出，塑料制品产量的增长引发了塑料机械销售额的增长。塑料加工业良好的发展前景，仍将是我国塑机业高速发展的主要动力。入世后，给我国塑料机械工业的发展至少带来了两个有利条件：一是有利于出口；二是有利于引进技术，包括外商来华合资和独资办企业所带来的先进制造技术。

　　据中国塑料机械工业协会提供的数据显示，2010年前三季度，我国塑料机械制造工业总产值达301.29亿元，同比增加72.93%，高于同期全国机械工业总产值同比增速（34.59%）。而且，进口塑料机械所占比重较两年前有明显的下滑。2008年进口设备在中国塑机市场所占比重超过50%，但从2010年前三季度的数据来看，占比只有29%左右。

图表2：2008-2010年塑料加工专用设备制造企业收入情况

　　受益于塑料机械下游塑料制品产业的蓬勃发展，我国塑机的发展前景看好。目前的塑料产业早已不是传统的日用轻工等一般产品，而是与国家战略性新兴产业紧密相连的高新技术产品。因此，在现代装备制造业中，塑料机械工业作为高分子材料的“工作母机”一直受到发达制造业国家高度的重视和支持。目前该行业重点研发的大型注塑机等产品，是高铁、新能源、海洋开发等产业的配套专用设备。

伺服系统在塑料机械行业中应用仍未普及

　　继高分子材料木材、水泥、金属之后的第四大结构材料塑料产品，日益受到人们的青睐，不言而喻，塑料机械业迎来其发展的黄金时期。经过50多年的发展，我国塑料机械产业的科技实力、市场化程度、国际化程度都有显著的提高，生产制造能力都在不断地加强，已经成为产量世界第一的塑料机械制造大国。即便如此，伺服系统在塑料机械行业中的应用却仍未普及。

　　但随着国家对节能减排的逐渐重视，以及国家出台的一系列政策支持。塑料机械行业的火速发展，必将带来伺服产品发展的鼎盛时期。伺服系统在塑料机械设备中主要应用于注塑机、制袋机、吹塑机等器件。
注塑机

　　伺服系统在注塑机上应用的主要作用就是节能，利用旋转编码器和压力传感分别对流量和压力进行反馈，高性能伺服电机通过改变转速和转矩做出相应的流量压力调整，进而确保节能、环保以及高响应、高精度。

　　注塑工艺过程一般为锁模、射胶、溶胶、保压、冷却、开模等几个阶段，各个阶段需要不同的压力和流量。传统的油泵马达按最高压力和设备需求确定功率，以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，这样，很多能量就这样浪费掉了。伺服在锁模、保压、冷却等阶段能输出最大压力但保持速度接近零速，因而功率消耗最小。在需要低速射胶的场合下，例如社交速度是最高速度的30%，大约可以节约70%的能量。能之原伺服电机为高效率稀土永磁同步电机，传统油泵电机为三相异步电机。因三相异步电机效率和功率因素低，在注塑机的平均工况下，伺服电机比传统油泵电机效率高10%。

制袋机

　　作为制作包装袋的机械设备制袋机，其定位精度和稳定性直接影响到所致胶袋的质量和生产效率。通过伺服电机取代步进等控制机构，可提高生产效率，减少废料生产，大大提高机器的性能。

　　制袋机的基本结构包括：机身、上下切刀、变频传动机构、上下送料胶辊、伺服传动机构、放料架、放料直流电机、可调色标检测架、可移动操作箱、电控箱等。而送料传动部分就由交流伺服系统负责。

　　制袋机一般具有两种封切方式：空白袋定长封切和寻标封切，当选择空白袋定长封切时色标光电眼不起作用，PLC程序根据切袋长度、机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机编码器的线数以及送料辊周长，计算出伺服系统定位所需要的脉冲数，然后由驱动器驱动伺服电机带动送料辊转动送出一定长度的胶袋，从而实现白袋定长封切；当选择寻标封切时，其过程如下，伺服启动信号导通，伺服电机按照PLC程序预先设定运动曲线进行加速运动、恒速运动、减速运动、低速追色，当PLC接收到追色信号时，通过中断方式立即停止伺服电机。

吹塑机

　　塑料吹塑机是利用挤吹成型工艺来生产塑料中空容器的专用、高效设备。目前，塑料吹塑成型的应用日益广泛，已成为发展最快的一种塑料成型方法，以致绝大多数中空塑料制品都采用挤出吹塑加工方法得到。但挤出吹塑成型突出的缺点是挤出吹塑成型产品壁厚均匀性不易控制。但通过壁厚位置控制系统，可以有效控制壁厚系统和整机，使壁厚均匀度大大提高。

　　壁厚控制系统是对模芯缝隙的开合度进行控制的系统，即位置伺服系统。在中空容器的生产过程中，为了保证制品的质量，要求被控量能够准确地跟踪设置值，同时还要求响应过程尽可能快速。以简单的10点壁厚控制器为例，在连续挤出的模式下，从模头挤出一个型坯最短时间约5s，在5s的时间内要实现一条有限长度的函数曲线，需要将其分成10个段落，在时间轴上，每个段落只有大约0.5s的时间，按照跟踪理论，壁厚控制器的单位脉冲过渡时间应为段落时间的1/5-1/10，即0.05-0.1s，这就要求系统响应非常迅速。而在响应如此迅速的同时，还要保证被控的位置量能够准确跟踪设置值，否则，壁厚控制将失去意义。要达到上述两种要求的控制效果，对于重载荷系统来说，正是壁厚控制系统设计的难点。另外，由于在型坯轮廓曲线上取l0个点来描绘曲线，点与点之间还须进行插值处理，尽量使轮廓曲线光滑。

2011塑料机械增长会近两成

　　塑料机械是高分子复合材料的“工作母机”，是一个充满朝气、前景光明的产业，对整个塑料工业的发展具有明显的杠杆撬动作用，直接影响着国民经济各行业的发展。所有塑料原料均需经过塑料机械和模具的加工制作，才能成型为用途广泛的塑料制品，因此，塑料机械已经成为航空航天、国防、石化、海洋、电子、光电通讯、建筑材料、包装、电器、汽车及交通、农业、轻工业等国民经济各行业的重要技术装备，并且是战略性新兴产业的配套专用设备。例如大飞机机身所用的碳纤维、人工心脏搭桥支架等产品均由现代塑机制造。

　　值得关注的是，在机械行业进出口贸易普遍保持顺差的情况下，塑料机械的进出口贸易逆差状态仍未能转变，2010年贸易逆差近9亿美元。不过，进出口设备的平均单价比已由2009年的7：1，缩小为2010年的5：1，这表明我国推进塑料机械产业结构调整、产品转型升级已取得初步成效。

　　有预测显示，2011年中国塑料工业总产值将达10000亿元，塑料工业需求量年增长率约为18%。
　　以上内容节取自中自传媒市场研究部撰写的《2011年中国交流伺服市场研究报告》

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广州博玮伺服驱动科技有限公司是由广州博玮自动化设备有限公司控股，广州机床研究所参股于2009年2月共同组建的一个主要专业研发生产“博玮-BWS”BH系列系列异步伺服电机（0.55-380KW)，双基数主轴电机（0.55-75KW)；自主研发了“全数字化交流伺服… 更多>>

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