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分析|塑料機械：產量增加伺服應用不佳
發布時間：2011/9/9 10:58:59 修改時間：2011/9/9 10:58:59 瀏覽次數：1346

我國塑料制品業是朝陽產業，是中國輕工業中最大的新型產業。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、消費、進出口大國。從我國初級形態塑料的產量與進口量表中可以看出，我國初級形態塑料的產量呈穩步上升之勢，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塑料的需求一直呈穩步上升格局。

　　2010年，我國塑料制品生產及經濟運行情況良好，各產品產量繼續保持高于去年同期水平的良好發展態勢，但全行業產量增長速度較前三季度略有回落。

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

　　海關最新統計數字顯示，2010年11月份我國塑料制品出口量為654,276噸，1至當月為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月我國塑料制品產量及增長情況

　　數據來源：國家統計局

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

　　統計數據可以看出，塑料制品產量的增長引發了塑料機械銷售額的增長。塑料加工業良好的發展前景，仍將是我國塑機業高速發展的主要動力。入世后，給我國塑料機械工業的發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，包括外商來華合資和獨資辦企業所帶來的先進制造技術。

　　據中國塑料機械工業協會提供的數據顯示，2010年前三季度，我國塑料機械制造工業總產值達301.29億元，同比增加72.93%，高于同期全國機械工業總產值同比增速（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年前三季度的數據來看，占比只有29%左右。

圖表2：2008-2010年塑料加工專用設備制造企業收入情況

　　受益于塑料機械下游塑料制品產業的蓬勃發展，我國塑機的發展前景看好。目前的塑料產業早已不是傳統的日用輕工等一般產品，而是與國家戰略性新興產業緊密相連的高新技術產品。因此，在現代裝備制造業中，塑料機械工業作為高分子材料的“工作母機”一直受到發達制造業國家高度的重視和支持。目前該行業重點研發的大型注塑機等產品，是高鐵、新能源、海洋開發等產業的配套專用設備。

伺服系統在塑料機械行業中應用仍未普及

　　繼高分子材料木材、水泥、金屬之后的第四大結構材料塑料產品，日益受到人們的青睞，不言而喻，塑料機械業迎來其發展的黃金時期。經過50多年的發展，我國塑料機械產業的科技實力、市場化程度、國際化程度都有顯著的提高，生產制造能力都在不斷地加強，已經成為產量世界第一的塑料機械制造大國。即便如此，伺服系統在塑料機械行業中的應用卻仍未普及。

　　但隨著國家對節能減排的逐漸重視，以及國家出臺的一系列政策支持。塑料機械行業的火速發展，必將帶來伺服產品發展的鼎盛時期。伺服系統在塑料機械設備中主要應用于注塑機、制袋機、吹塑機等器件。
注塑機

　　伺服系統在注塑機上應用的主要作用就是節能，利用旋轉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速和轉矩做出相應的流量壓力調整，進而確保節能、環保以及高響應、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。傳統的油泵馬達按最高壓力和設備需求確定功率，以恒定的轉速提供恒定的流量，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，伺服電機比傳統油泵電機效率高10%。

制袋機

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

　　制袋機的基本結構包括：機身、上下切刀、變頻傳動機構、上下送料膠輥、伺服傳動機構、放料架、放料直流電機、可調色標檢測架、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負責。

　　制袋機一般具有兩種封切方式：空白袋定長封切和尋標封切，當選擇空白袋定長封切時色標光電眼不起作用，PLC程序根據切袋長度、機械傳動比、伺服驅動器的電子齒輪比、伺服電機編碼器的線數以及送料輥周長，計算出伺服系統定位所需要的脈沖數，然后由驅動器驅動伺服電機帶動送料輥轉動送出一定長度的膠袋，從而實現白袋定長封切；當選擇尋標封切時，其過程如下，伺服啟動信號導通，伺服電機按照PLC程序預先設定運動曲線進行加速運動、恒速運動、減速運動、低速追色，當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塑料中空容器的專用、高效設備。目前，塑料吹塑成型的應用日益廣泛，已成為發展最快的一種塑料成型方法，以致絕大多數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品壁厚均勻性不易控制。但通過壁厚位置控制系統，可以有效控制壁厚系統和整機，使壁厚均勻度大大提高。

　　壁厚控制系統是對模芯縫隙的開合度進行控制的系統，即位置伺服系統。在中空容器的生產過程中，為了保證制品的質量，要求被控量能夠準確地跟蹤設置值，同時還要求響應過程盡可能快速。以簡單的10點壁厚控制器為例，在連續擠出的模式下，從模頭擠出一個型坯最短時間約5s，在5s的時間內要實現一條有限長度的函數曲線，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為段落時間的1/5-1/10，即0.05-0.1s，這就要求系統響應非常迅速。而在響應如此迅速的同時，還要保證被控的位置量能夠準確跟蹤設置值，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，對于重載荷系統來說，正是壁厚控制系統設計的難點。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合材料的“工作母機”，是一個充滿朝氣、前景光明的產業，對整個塑料工業的發展具有明顯的杠桿撬動作用，直接影響著國民經濟各行業的發展。所有塑料原料均需經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、農業、輕工業等國民經濟各行業的重要技術裝備，并且是戰略性新興產業的配套專用設備。例如大飛機機身所用的碳纖維、人工心臟搭橋支架等產品均由現代塑機制造。

　　值得關注的是，在機械行業進出口貿易普遍保持順差的情況下，塑料機械的進出口貿易逆差狀態仍未能轉變，2010年貿易逆差近9億美元。不過，進出口設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業結構調整、產品轉型升級已取得初步成效。

　　有預測顯示，2011年中國塑料工業總產值將達10000億元，塑料工業需求量年增長率約為18%。
　　以上內容節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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