寧波海達塑料機械有限公司 張友根

多層共擠中空塑料成型使中空容器具有更優(yōu)異的阻隔性、阻氣性、防潮性、遮光性、保鮮性、健康性、無害性等綠色技術性能，實現(xiàn)中空容器減量化、資源節(jié)約化、廢棄物資源化的低碳革命、低碳經(jīng)濟、低碳包裝的可持續(xù)發(fā)展。多層共擠中空塑料容器在食品、化學品、化妝品、農(nóng)藥、酒類、醫(yī)藥衛(wèi)生、物流等中空包裝容器領域內(nèi)占的比例越來越大，展現(xiàn)了多層共擠塑料中空塑料成型機的廣闊的市場發(fā)展前景。國內(nèi)多層共擠中空塑料成型機市場被國際上著名公司占領，而且附加值高，塑料中空成型機進口平均單價為出口平均單價的7.5倍，其主要因素是國內(nèi)多層共擠中空塑料成型機與國際先進水平的綠色技術存在較大差距。綠色技術的開拓成為國內(nèi)多層共擠中空塑料成型機由低端走向高端的發(fā)展分向。多層共擠中空塑料成型機的綠色技術的科學發(fā)展原則是在傳統(tǒng)的技術原則、成本原則和人工工程學原則等基礎上納入生態(tài)環(huán)境原則，并將生態(tài)環(huán)境原則置于優(yōu)先考慮的地位，根據(jù)生態(tài)環(huán)境價值并利用現(xiàn)代科技的全部潛力，以現(xiàn)代能源技術、材料技術、生物技術、污染治理技術、資源回收技術、環(huán)境監(jiān)測技術、清潔生產(chǎn)技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)字技術等科學技術為指導，以先進的生態(tài)環(huán)境標準為準繩，生命周期內(nèi)實現(xiàn)減少環(huán)境污染，減少原材料、自然資源和能源使用，實現(xiàn)從根本上保護生態(tài)環(huán)境、防止污染、節(jié)約資源和能源，最終達到設備生命周期對資源和能源的最大利用、環(huán)境污染和排放的最小化，實現(xiàn)設備與人、自然環(huán)境、社會環(huán)境的和諧關系。

一、多層共擠中空塑料成型機的綠色技術的綠色設計原則

綠色設計是實現(xiàn)綠色技術的前提。多層共擠中空塑料成型機的綠色設計原則以生態(tài)環(huán)境體系為指導，在傳統(tǒng)技術設計基礎上，應用現(xiàn)代化的全部科學的設計技術，在方案設計和技術設計中，不但要達到設備所要求的功能、性能，更重要的是預先防止設備制造及其成型工藝對生態(tài)、環(huán)境、能耗、資源、污染等生命周期全過程產(chǎn)生的負作用。

1.節(jié)能技術設計

多層共擠中空塑料成型機的節(jié)能技術，主要包含五個方面：節(jié)能成形技術；節(jié)能的執(zhí)行機構；節(jié)能的動力驅(qū)動系統(tǒng)；節(jié)能的控制技術；能量回收利用技術。五者合為一體，才能達到完滿的節(jié)能性能。

2.可靠性設計

可靠性設計實現(xiàn)整機各零件、部件、系統(tǒng)的關聯(lián)使用壽命的合理化，資源節(jié)約化，把故障率降到可控制的目標，實現(xiàn)設備與人的和諧關系。國內(nèi)自主開發(fā)的設備，絕大多數(shù)仍沿用傳統(tǒng)的安全系數(shù)的設計方法，普遍呈現(xiàn)使用材料不合理、零件結構設計不合理、熱處理選用不合理、強度剛度設計不合理等缺陷，導致設備質(zhì)量大、故障率高等問題。

3.材料選用設計

材料選用是綠色設計環(huán)境屬性的一個組成部分。在滿足使用功能的前提下，盡量減少材料的用量和品種，選用標準型材、型鋼，使用可再生、可回收、易于回收利用，易于修復、易于再制造的材料。考慮使用壽命結束后，回收材料的處理和再利用實現(xiàn)第二次使用壽命。報廢材料的回收及回收工藝盡量不產(chǎn)生二次污染。

4.模塊化技術設計

模塊化技術設計是落實可拆卸性、可維修性的環(huán)境屬性的重要舉措。簡化產(chǎn)品的連接結構和部件數(shù)量，使所設計的產(chǎn)品由多個功能模塊組成。每個模塊材料力求材料統(tǒng)一，保證產(chǎn)品部件使用壽命的一致性，同時還要保證模塊之間的相似性、整體性，模塊產(chǎn)品造型采用系列化造型方法，延長產(chǎn)品的使用壽命周期，既減少能源的消耗又能減少空氣、水的污染。

5.零件工藝性設計

產(chǎn)品在設計應該充分考慮工藝效率和能源消耗，考慮廢棄后產(chǎn)品零部件的有效回收，優(yōu)化零件制造工藝，精簡工藝步驟，提高零件的合格率，減少零件在加工過程中污染的排放。力求零件加工過程中，實現(xiàn)切削材料最少化、能源消耗最小化、污染物的排放最少化。

6.清潔技術設計

塑料制品加工的污染已列入環(huán)境保護部、發(fā)展改革委、財政部三部委去年12月發(fā)布的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中的重點監(jiān)測對象。清潔技術設計顯得越來越重要，目的減少生產(chǎn)環(huán)境中的污染物排放。

應用無環(huán)境污染的動力驅(qū)動，設計無環(huán)境污染的傳動系統(tǒng)，達到設備運行不對環(huán)境產(chǎn)生二次污染；液壓傳動系統(tǒng)防滲、防漏、防污、防噪等環(huán)境設計。

表面處理綠色技術設計包括：

先進的表面處理工程技術：納米表面處理工程技術；高速電弧噴涂技術；納米電刷鍍技術；納米減摩自修復添加劑技術等等。

設備表面綠色技術，對涂裝提出了更高的要求。

學習新型涂料的噴涂工藝，及時更新已經(jīng)習慣了的傳統(tǒng)低檔噴涂手法。推廣高壓無氣噴涂、靜電噴涂等低污染噴涂技術。

7.清潔生產(chǎn)設計

多層共擠中空塑料成型機清潔生產(chǎn)技術設計就是把設備在成型加工過程中對環(huán)境的污染及交叉污染降到不斷發(fā)展的清潔度標準上；根據(jù)設備成型加工的不同對象的清潔度要求，采用不同的清潔度標準。

1）清潔生產(chǎn)標準

食品、飲料、醫(yī)療塑料制品對潔凈度有很高的要求，成型設備應符合清潔、衛(wèi)生要求，防止對產(chǎn)品產(chǎn)生污染及交叉污染，達到清潔生產(chǎn)的標準。按照GMP的要求，制定成型潔凈包裝制品的設備的行業(yè)標準及國家標準，規(guī)范凈房注塑包裝設備的設計、生產(chǎn)、檢測、驗收。潔凈醫(yī)療塑料制品成型設備必須達到美國US聯(lián)邦標準209E和國際通用標準EN ISO 14644-1的要求，符合GMP認證標準要求。食品、飲料塑料包裝制品注塑成型設備應符合《食品用包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可通則》、《食品用塑料包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可審查細則》及相關標準等的具體要求。

2）整套清潔生產(chǎn)技術設計方案

設備制造企業(yè)必須提供從原料的儲存、干燥、制品成型及儲存等完整的整清潔解決方案。

制品功能的潔凈特殊性，要求主機廠商能夠提供可實現(xiàn)潔凈生產(chǎn)的全套成型加工方案生產(chǎn)線，包括清潔多層共擠中空塑料成型機、潔凈室及周邊設備等。主機廠商需與其他相關設備廠商展開廣泛的聯(lián)合開發(fā)和制造，共同研發(fā)清潔生產(chǎn)線。

8.再制造技術設計

每種設備運行中，不可避免都有一些易損金屬零件。習慣的做法是易損件一次壽命法，即易損件達到使用壽命，用新的零件更換。在技術設計中也沒有考慮易損如何實現(xiàn)二次使用壽命，甚至三次使用壽命，以及廢棄后的回收技術。

二、智能化實現(xiàn)多層共擠中空成型機的綠色技術科學化發(fā)展的分析研究

智能化使多層中空成型實現(xiàn)最低能耗、最佳質(zhì)量、最佳清潔環(huán)保性能、最低資源消耗，即是綠色技術達到完美的境界。

多層共擠中空成型機智能化以成型加工塑料容器為目標，設備具有感知、分析、推理、決策、控制功能的“人腦”智能，自動檢測制品的質(zhì)量、自動修正成型工藝參數(shù)、“智”適應成型加工環(huán)境，實現(xiàn)人為設定的預期目標。

智能化系統(tǒng)是把先進制造技術、信息技術、微電子技術、電子技術、網(wǎng)絡技術、檢測技術、視覺技術等高度融合集成為一體，通過技術與裝備集成，實現(xiàn)新型塑料制品及塑料制品新型加工的方法與機理、加工工藝與技術的多技術交叉融合?；跍囟取毫?、流量、體積、流速、應力等多工藝參數(shù)數(shù)據(jù)的深度融合，并及時對外部指令做出響應、完成指令動作，實現(xiàn)對設備自身狀態(tài)的調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)控和診斷。

智能化系統(tǒng)的開發(fā)是一個難度極高的現(xiàn)代高科技的系統(tǒng)工程。現(xiàn)在小閉環(huán)控制系統(tǒng)的開發(fā)為今后實現(xiàn)全閉環(huán)的智能化控制打下了基礎，越深入，技術難度越高越復雜。

1.智能化成型加工技術體系

多層共擠中空成型機智能化系統(tǒng)包括了很多的子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)集成起來成為一個全方位的智能化整體。實現(xiàn)分支的智能化，才能實現(xiàn)全方位的智能化。不同的成型工藝、容器，智能化的系統(tǒng)也不一樣。

（1）塑化擠出智能化主要技術體系

塑化擠出智能化是實現(xiàn)型坯擠出成型智能化的重要組成環(huán)節(jié)。多層共擠中空成型的塑化擠出控制技術參數(shù)：擠出率，擠出質(zhì)量。塑化擠出智能化就是以設定的擠出率和擠出質(zhì)量為控制參數(shù)，實時智能檢測、分析、推理，實時做出調(diào)整相關技術參數(shù)，實現(xiàn)擠出率和擠出質(zhì)量在實時要求精度內(nèi)。

塑化擠出智能化系統(tǒng)就是把上述系統(tǒng)組合為一體，由中央控制系統(tǒng)按設定的塑化技術參數(shù)，對各控制器集中控制，組成一個全閉環(huán)的自動化控制系統(tǒng)。

1）塑化質(zhì)量智能化控制技術體系

塑化擠出的質(zhì)量具體體現(xiàn)在熔融料的PVT（壓力、熱比容、溫度）等三個技術參數(shù)，三個技術參數(shù)互相關聯(lián)，其中一個參數(shù)恒定，其余兩個參數(shù)也得到恒定。傳統(tǒng)通過控制機筒加熱溫度及塑化螺桿轉速實現(xiàn)塑化質(zhì)量的控制，塑化溫度為間接控制，轉速為開環(huán)控制，實際上熔融料PVT得不到有效的實時控制。擠出塑化智能化直接把熔融料PVT中的一個技術參數(shù)作為控制對象，實時檢測并反映給中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)接到信息后，實時分析、推理，根據(jù)設定的控制對象的技術參數(shù)，實時作出機筒塑化加熱溫度、塑化螺桿轉速的調(diào)整，實現(xiàn)設定的塑化質(zhì)量目標。

2）擠出率智能化控制技術體系

連續(xù)性多層共擠中空成型對塑化擠出率及穩(wěn)定性有嚴格要求，調(diào)整的技術參數(shù)為螺桿轉速。智能化擠出率控制即實時檢測擠出率、分析、推理，實時做出調(diào)整塑化螺桿轉速，實現(xiàn)設定的塑化擠出率目標。

3）喂料控制系統(tǒng)智能化主要技術體系

喂料控制系統(tǒng)智能化是實現(xiàn)擠出率控制智能化的環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的喂料控制PLC系統(tǒng)是根據(jù)設定的加料量，自動調(diào)整加料的螺桿轉速。智能化計量加料控制系統(tǒng)是根據(jù)設定的塑化擠出參數(shù)（流率、機頭壓力等），并實時檢測、分析、推理，實時調(diào)整加料螺桿的轉速，達到塑化擠出參數(shù)的精度。

4）實時性塑化擠出動力驅(qū)動系統(tǒng)

動力驅(qū)動只有達到控制智能化的實時性的動態(tài)性能要求，才能實現(xiàn)系統(tǒng)智能化。塑化擠出、加料配料的動力驅(qū)動采用實時性的高動態(tài)反映性能的伺服電機驅(qū)動，才能達到動態(tài)性能要求。

5）實時性加熱系統(tǒng)

溫度實時性指系統(tǒng)的加熱溫度與系統(tǒng)的控制系統(tǒng)兩者之間動態(tài)反映同步。實時性是衡量加熱系統(tǒng)性能的標志，直接關系到實現(xiàn)智能化溫度控制的實現(xiàn)。

傳統(tǒng)的電阻絲加熱件熱慣性大，動態(tài)實時性能差，達不到控制智能化的靈敏精確的控制要求，導致溫度信息反饋實時誤差。電磁感應加熱具有良好的實時性能，是智能化加熱系統(tǒng)的優(yōu)先選擇。

（2）多層共擠型坯智能化控制主要技術體系

擠出型坯的控制的技術參數(shù)：型坯形狀曲線，壁厚。

傳統(tǒng)的伺服型坯控制系統(tǒng)是依據(jù)設定的形狀曲線、把曲線分成多點、通過伺服系統(tǒng)調(diào)整口模間隙而實現(xiàn)，實際生產(chǎn)中，由于不確定的干擾因素無法預測，實際擠出型坯的技術參數(shù)與設定的型坯技術參數(shù)兩者之間的差異較大。

擠出型坯智能化控制是依據(jù)設定的型坯技術參數(shù)、把型坯擠出時間分成多段，應用視覺技術等實時檢測實際擠出型坯的動態(tài)技術參數(shù)（形狀、壁厚）并把信息反饋給中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)接到信息后，實時分析、推理，根據(jù)設定的型坯的技術參數(shù)，做出實時調(diào)整擠出速率、溫度、口模間隙等有關技術參數(shù)，實現(xiàn)設定的目標。

1）連續(xù)擠出式多層型坯的智能化控制

連續(xù)擠出式多層型坯智能化控制是依據(jù)設定的型坯技術參數(shù)，實時檢測實際擠出型坯的技術參數(shù)并把信息反饋給中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)接到信息后，實時分析、推理，根據(jù)設定的技術參數(shù)，做出塑化擠出轉速、加熱溫度、口模間隙、壁厚伺服驅(qū)動等技術參數(shù)的調(diào)整，實現(xiàn)設定的型坯技術參數(shù)。擠出流量實時性，涉及到流量檢測、加熱溫度及檢測、動力驅(qū)動等實時性能，其中任何一類的性能達不到實時性能，整個系統(tǒng)的智能化控制就不能實現(xiàn)。伺服交流電機驅(qū)動系統(tǒng)具有動態(tài)性能優(yōu)及能量利用率高的特性，用于塑化擠出是綠色化技術的發(fā)展方向。

2）儲料缸式擠出型坯的智能化控制

儲料缸式擠出型坯智能化控制與連續(xù)式擠出型坯智能化控制不同之處，連續(xù)式擠出型坯為塑化擠出直接為型坯，儲料缸式擠出型坯為伺服擠出儲料為型坯。儲料式擠出型坯智能化控制是依據(jù)設定的型坯技術參數(shù)，實時檢測實際擠出型坯的技術參數(shù)并把信息反饋給中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)接到信息后，實時分析、推理，根據(jù)設定的技術參數(shù)，做出伺服缸擠出速度、模頭加熱、口模間隙、壁厚伺服驅(qū)動等技術參數(shù)調(diào)整，實現(xiàn)設定的型坯技術參數(shù)。儲料式擠出型坯的電液伺服系統(tǒng)中，伺服閥是實現(xiàn)電液轉換的實時性能的關鍵環(huán)節(jié)，它直接影響到伺服系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)定性，應具備響應時間≤10ms的性能。

（3）吹塑系統(tǒng)控制智能化的主要技術體系

傳動的吹塑技術參數(shù)經(jīng)人為設定后成為固定值。智能化吹塑系統(tǒng)是實時檢測型坯的溫度、壁厚、環(huán)境溫度，自動推理吹氣壓力、吹氣量、保壓定型時間，調(diào)整壓縮機、冷水機等運行的技術參數(shù)，實現(xiàn)以最低能耗、最短時間成型容器。

2.PID控制的智能化技術的發(fā)展及應用的分析研究

經(jīng)典的PID控制都建立在被控對象精確模型（傳遞函數(shù)和狀態(tài)方程）的基礎上，對多層共擠中空塑料成型機的復雜系統(tǒng)，特別是實現(xiàn)智能化控制系統(tǒng)，建立其數(shù)學模型比較困難，有時甚至是不可能的，明顯呈現(xiàn)出控制性能的不足，也就無法實現(xiàn)期望的自動控制。在計算機技術的充分應用的前提下，在經(jīng)典PID控制的基礎上，把自矯正技術、模糊控制、專家控制、智能控制等用于PID，微分信號產(chǎn)生的質(zhì)量更高，打破了經(jīng)典PID控制系統(tǒng)的局限性，實現(xiàn)PID智能化控制的科學發(fā)展。

實時性是PID智能化控制的主要技術性能指標，包括兩個內(nèi)容：穩(wěn)態(tài)精度，即穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；穩(wěn)態(tài)時間，即系統(tǒng)階躍快速收斂時間。

（1）實時性溫度控制算法及應用技術

溫度是一個非線性、大慣性、純滯后、相鄰段有較強耦合的難控對象，經(jīng)典的PID控制使系統(tǒng)的超調(diào)量變大、過渡過程時間增長，實時性差。應用與開發(fā)實時性溫度控制軟件，實現(xiàn)實時性穩(wěn)定控制。下面舉二例實時性溫度控制算法，供參考。

1）實時性溫度控制的模糊變系數(shù)PID互聯(lián)算法

模糊控制運用模糊集合論模擬操作人員的操作和決策，從而實現(xiàn)自動控制，相對于傳統(tǒng)的PID控制具有更好的動態(tài)和靜態(tài)性能，控制精度也大為提高。傳統(tǒng)的PID控制器依賴被控對象精確的數(shù)學模型，當應用在復雜的、非線性、大遲滯的塑化擠出加熱系統(tǒng)時難以達到良好的動態(tài)響應。

將模糊控制和PID控制相結合為互聯(lián)算法，采用以模糊控制方式在線調(diào)整PID參數(shù)的控制算法，能使模糊控制器根據(jù)工藝生產(chǎn)實際情況實時自動調(diào)整比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，以達到調(diào)節(jié)和控制作用的實時性最優(yōu)。PID參數(shù)調(diào)節(jié)則由模糊控制器根據(jù)偏差和偏差變化率進行自動調(diào)整，同時把模糊自整定控制器的模糊部分按比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)，分成3部分，分別由相應的子推理器來實現(xiàn)。模糊變系數(shù)PID的過渡過程時間、最大偏差，余差調(diào)節(jié)等動態(tài)和靜態(tài)特性指標均明顯優(yōu)于PID控制，具有較好的自適應能力和魯棒性，其超調(diào)量精度為0.30C，穩(wěn)態(tài)精度≤10C，過渡過程的動、靜態(tài)性能優(yōu)良。

2）提高溫度動態(tài)波動精度的統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)（Statistician Process Control）

這是一種基于預先預測過程發(fā)展趨勢的先進控制方法，可比常規(guī)的邏輯程序控制方法的控制精度提高80%以上。采用SPC控制系統(tǒng)，可以將擠出溫度的波動控制在±1℃以內(nèi)。

（2）型坯壁厚伺服控制的非線性PID控制

型坯壁厚控制系統(tǒng)是一個典型的電液伺服系統(tǒng)，壁厚分布曲線的很小陡變會引起制品較大的變化。經(jīng)典的PID控制采用“線性組合”形式產(chǎn)生的控制量，常引起快速性和超調(diào)量及準確性之間的矛盾，比如可能會引起控制回路自激震蕩，也會引起瞬態(tài)互調(diào)的失真，使被控對象出現(xiàn)損害的幾率更高，達不到制品壁厚的設定技術要求。

非線性PID的設計是在經(jīng)典PID基礎之上，使用一種新的非線性機構—非線性跟蹤／微分器來產(chǎn)生控制新的基本要素，并利用這些新的要素的“非線性組合”方式來改進經(jīng)典PID調(diào)節(jié)器，在經(jīng)典PID控制器的線性區(qū)間使用非線性組合，使其適應性和魯棒性得以大幅度提高，有效地克服了電液伺服系統(tǒng)存在的大慣性、滯后性的缺陷，提高系統(tǒng)魯棒性能及自適應性能，對傳統(tǒng)PID控制器的比例、積分、微分系數(shù)進行實時調(diào)整，保證在誤差較大時能夠快速收斂，提高了跟蹤能力，精確地實時達到型坯壁厚的控制要求?？刂葡到y(tǒng)定義每個任務的優(yōu)先級和循環(huán)時間，實時多任務操作系統(tǒng)，循環(huán)時間最短可達1ms，使整個系統(tǒng)的實時性得到了優(yōu)化；實現(xiàn)多通道的串口通訊功能；實時地顯示設備狀態(tài)、操作指示、參數(shù)設定、動作流程、統(tǒng)計資料、警報信息及簡易報表等內(nèi)容；配以觸摸屏，各種參數(shù)的設定、按鈕開關的運用、壁厚控制曲線的顯示以及報警信息等都可由該觸摸屏來完成，觸摸屏上設定各種函數(shù)曲線，為壁厚圖形的編輯提供了十分有利的工作平臺；PLC控制器在接收到人機界面設定的曲線數(shù)據(jù)和參數(shù)信息后，控制伺服閥，實時調(diào)節(jié)并達到預設的口模間隙。

非線性PID控制系統(tǒng)存在著快速性與穩(wěn)定性之間的矛盾，在未來的發(fā)展道路上，設計一些基于偏差的比例、積分和微分的非線性控制模塊，并由這些模塊以合適的方式組合出控制律是一個需要解決的課題。

（3）伺服交流電機的回推非線性PID復合控制

伺服交流電機（PMSM）控制結構一般由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)組成的三環(huán)串級結構。其控制策略一般電流環(huán)采用滯環(huán)控制方式，速度環(huán)采用PI控制規(guī)律，以保證進行穩(wěn)定的速度控制。位置環(huán)通常采用比例控制規(guī)律來保證位置控制的高精度和良好的跟蹤性能。但是由于其速度環(huán)和電流環(huán)的非線性耦合等因素的影響，系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力及對系統(tǒng)參數(shù)攝動的魯棒性都不夠理想?；赝扑惴ú捎梅聪蜻f推的設計原則，把狀態(tài)坐標的變化、不確定參數(shù)的自適應調(diào)節(jié)函數(shù)和已知Lyapunov函數(shù)的虛擬控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定函數(shù)等聯(lián)系起來，實現(xiàn)系統(tǒng)的全局調(diào)節(jié)或跟蹤。在大誤差下利用回推控制進行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定，同時防止出現(xiàn)溢出現(xiàn)象；誤差較小時則利用非線性PID的自調(diào)整能力；誤差設定值以外的情況，通過回推算法使得系統(tǒng)誤差快速收斂到設定值以內(nèi)，提高了跟蹤能力，保證了非線性PID的調(diào)節(jié)作用。通過非線性PID的自調(diào)整能力，調(diào)節(jié)控制參數(shù)，以適應系統(tǒng)響應時間中系統(tǒng)位置的變化，減少了控制效果對人為因素的依賴，使電機達到比較理想的位置響應實時性能。

（4）提高擠出流量測量抗干擾性能的改進型限幅一遞推平均濾波控制

精確測量擠出流量并實時提供給中央處理器正確的信息，達到實時精確調(diào)整螺桿塑化轉速、加熱溫度，實現(xiàn)擠出流量按設定的型坯技術要求擠出。常用的失重式計量加料系統(tǒng)在線測量進料量時，采集的擠出流量值不可避免的帶有一些擠出過程的波動和控制系統(tǒng)干擾因素引起的偏差，降低了擠出流量測量的精確性。目前常用處理干擾信號的數(shù)字濾波主要算法有限幅濾波法和遞推平均濾波法，由于單純糅合兩種數(shù)字濾波算法并不能很好的抑制擠出過程中的干擾。北京化工大學針對控制系統(tǒng)中周期性干擾、隨機脈沖干擾與機械傳動中的振動干擾，提出改進型限幅一遞推平均濾波算法，來抑制失重式計量加料系統(tǒng)中波動和控制系統(tǒng)帶來的干擾信號，提高在線擠出流量測量精度。原限幅一遞推平均濾波處理后，擠出流量測量平均偏差分數(shù)為3.6%；改進型限幅一遞推平均濾波處理后，擠出流量平均測量偏差分數(shù)為1.2%，同比前者的測量精度提高3倍。

（5）智能功能的預測控制

預測控制（Model Algorithm Control-MAC）近年來發(fā)展起來的一類新型的計算機控制算法。預測控制由于它采用多步測試、滾動優(yōu)化和反饋校正等控制策略，具有很強的抗干擾能力和魯棒性，是對傳統(tǒng)的PID控制的革命，也是實現(xiàn)工程塑料制品高精度化的革命。預測控制根據(jù)設定的成型加工的工藝曲線（速度、壓力、溫度、位移等成型工藝參數(shù)），預測環(huán)境的變化規(guī)律并自我調(diào)整，實現(xiàn)智能控制，其穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)品質(zhì)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制；可以有效地消除和減小由于機械的因素和外部擾動對于運動控制的不利影響，大幅度提高成型加工的重復精度；成型曲線的重現(xiàn)性，基本處于無能量損耗的成型加工，提高制品成品率及質(zhì)量一致性。

（6）視覺技術的應用及研發(fā)

視覺技術是實現(xiàn)類似人類視覺（眼睛+視覺神經(jīng)中樞+視覺神經(jīng)細胞）的功能，機器視覺是實現(xiàn)真正意義的智能化檢測和重要的質(zhì)量控制技術。視覺系統(tǒng)由鏡頭，像機和控制器構成的機器視覺替代人工，根據(jù)物體在一定環(huán)境下得到的畫面進行尺寸，缺陷，種類，匹配，文字等各種參數(shù)的測量和判別，在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲的基準圖像進行比較，以做出分析。作為高精度、非接觸的測量系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)涉及到視覺、光學和圖像處理，機器視覺與運動控制、智能通信等先進技術的結合正在推動著工業(yè)自動化生產(chǎn)的面貌的提升，視覺技術與成型加工相結合，成為實現(xiàn)智能化不可缺少的技術。

Amcor公司紅外視覺在線檢測系統(tǒng)，不僅可以檢測擠吹成型瓶子內(nèi)外部的尺寸變化和污染情況，甚至還可以檢查出瓶壁中的污染物。

（7）感測技術的應用及研發(fā)

感測（sensing）技術是智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分。如果沒有先進的感測技術，一切準確的測試與控制都將無法實現(xiàn)，即使最現(xiàn)代化的電子計算機，沒有準確的信息（或轉換可靠的數(shù)據(jù)），不失真的輸入，也將無法充分發(fā)揮其應有的作用。

感測系統(tǒng)包括傳感器、變送器。傳感器對被測的原始信息進行準確可靠的捕獲和轉換。變送器把傳感器的直接輸出進行放大及電平搬移以得到所需的電壓輸出范圍，以供給二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。

近年來，塑料機械感測技術得到長足的發(fā)展。塑化擠出專用的高溫熔體壓力傳感器，隔離結構零點滿度可調(diào)節(jié)多種放大信號輸出，自校準良好的穩(wěn)定性和抗干擾能力量程，將壓力轉換為無干擾的放大信號，直接輸入上位機控制系統(tǒng)。深圳市貝斯特寧科技有限公司，采用世界領先的納米級化工導電材料及貴金屬耐磨新材料科學組合，制造出高精密、高線性度、長壽命（耐磨壽命一億次）的電子尺。

感測元件的合理選用。感測元件的種類及品種繁多，原理也各式各樣。根據(jù)測量對象的要求，恰當?shù)剡x擇測量精度和范圍。但無論何種條件、場合使用的傳感器，均要求其性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，經(jīng)久耐用。

3.智能化服務技術體系的發(fā)展及應用的分析研究

基于網(wǎng)絡技術及無線技術的遠程監(jiān)控智能化管理系統(tǒng)，實時采集設備現(xiàn)場運行的技術數(shù)據(jù)，將設備系統(tǒng)的動態(tài)參數(shù)傳遞出去，與其余設備系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；軟件遠程自動升級；實現(xiàn)運行、服務的新模式。技術人員利用網(wǎng)絡資源進行高級過程控制、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、管理和維護生產(chǎn)過程、提高設備利用率，最終提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

智能化服務技術體系不但節(jié)省人力和財力、消除一些人為的不確定因素，而且實現(xiàn)設備生命周期的最長化。

（1）遠程監(jiān)控智能化管理系統(tǒng)的技術體系

實現(xiàn)維修遠程化，不但減少了維修投入，更可簡化故障檢查流程、方便故障研究、實現(xiàn)故障快速排除。德國考特斯機械制造有限公司多層共擠中空機配備了歐洲產(chǎn)先進的可實現(xiàn)網(wǎng)絡遠程控制、診斷功能的帶有內(nèi)置MODEM的100點壁厚控制系統(tǒng)。美國MOOG公司具有遠程診斷功能的模塊化的多軸伺服整機控制器TMC-4，基于PC的人機界面以及兼容IEC61131-3的開發(fā)環(huán)境，不但實現(xiàn)更高的閉環(huán)控制精度，而且客戶可根據(jù)自己設備的特點及要求編寫程序。陜西秦川機械發(fā)展股份有限公司開發(fā)的SCJ2300B中空機遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過MODEM實現(xiàn)對設備PLC的遠程監(jiān)控，可以對PLC的程序讀寫，監(jiān)測運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程編程、調(diào)試、實時控制，及時消除隱患，提高系統(tǒng)的可靠性。

（2）智能化再制造技術

智能化再制造技術把再制造提高到一個更高的綠色技術科學化的水平。智能化再制造技術包括：虛擬再制造；柔性再制造；網(wǎng)絡化再制造；快速響應再制造；快速再制造成形系統(tǒng)；信息化再制造。

三、結語

多層共擠中空塑料成型機的發(fā)展以綠色技術為出發(fā)點和實現(xiàn)目標。多層共擠中空塑料成型機的綠色技術持續(xù)過程中不斷發(fā)展，其內(nèi)涵與外延也在不斷地動態(tài)變化和發(fā)展。特別是由于人們對環(huán)境的價值觀不斷進步，而以之為價值基礎的綠色技術也隨之變革。

多層共擠中空塑料成型機綠色技術是一個系統(tǒng)工程，以終端制品的綠色技術為出發(fā)點，把制品、原料、設備、成型工藝等研發(fā)作在線無縫結合的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的全套綠色化技術方案開發(fā)，推動多層共擠中空塑料成型機綠色技術的可持續(xù)發(fā)展。