云环境下聚乙烯注塑成型工艺及其安全控制技术研究进展

金国柱

（南阳医学高等专科学校卫生信息管理系，河南省南阳市 473000）

聚乙烯是一种热塑性树脂，由—CH2—单元重复连接而成，广泛应用于人们日常生活中［1］。聚乙烯包括低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯，能够用来制造容器、管道和日用品，同时也可用于雷达或电视等产品需要的绝缘材料。近几年来，我国聚乙烯工业得到了快速发展，同时也带动了聚乙烯注塑成型工艺以及注塑机网络控制等技术的研究。尤其是云环境与云技术，为我国聚乙烯注塑成型工艺的安全控制发展提供了新的方向。聚乙烯注塑成型工艺离不开注塑机与其相关控制技术，注塑机是将热塑性或者热固性塑料，利用各式模具制备塑料制品的核心设备［2］。一般情况下，注塑机包括注射装置、合模装置、液压传动装置、电力控制装置、产品润滑装置、材料加热及冷却装置等。目前，市场上的注塑机一般有柱塞式、螺杆式，分别适用于不同情况下的生产工艺。随着聚乙烯生产工业的发展以及其在各领域的广泛应用，聚乙烯注塑成型工艺也趋于复杂化、多元化以及精细化，所以，在聚乙烯注塑成型过程中，要不断优化生产工艺，而注塑机生产系统安全控制问题同样需要重点研究。本文综述了聚乙烯注塑成型工艺以及注塑机系统控制安全问题的研究进展。

1 聚乙烯注塑成型工艺研究进展

聚乙烯注塑成型的基本原理是将聚乙烯粒料或者粉料送入高温状态的原料桶内完成加热熔融，将其变成一种黏状的流态物质，然后在注塑设备的推动下，通过原料喷嘴到达封闭式模具中，再经过冷却和保压，最终实现注塑成型［3-4］。

黄松［5］提出了一种基于数值优化的注塑成型工艺。首先确定了工艺参数对于注塑成型工艺的影响，然后以塑件注塑成型过程中的体积收缩率、翘曲变形量、沉降斑指数作为核心优化点，进行注塑工艺优化设计。工艺变化量主要包括模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间等。具体参数水平为实际经验取值，然后通过设计的分析方法对不同成型工艺参数的影响数据进行分析，构建成型参数对比模型，以获取最优的工艺参数与制品影响范围，并与传统注塑工艺进行对比，将对比数据引入回归分析模型，构建注塑成型工艺参数之间的网络映射关系公式，获取多优化目标下的注塑成型工艺最优参数组合，实现注塑工艺优化。

王志强［6］设计了一种基于正交试验的聚乙烯注塑成型工艺，其中，变量设置为压力、温度、时间等。其核心研究问题主要包括：通过聚合物自身的熔体流动性能，确立了注塑过程中压力、温度、时间等变量对于塑件成型工艺效果的影响，并以冲模时间、模具温度以及熔体温度作为参考构建注塑工艺研究实验。针对传统注塑工艺试模问题，采用正交试验完成实验验证与数据采集，并通过分析不同注塑影响因素之间的交互程度，依靠成型工艺参数完成工艺细化，获取更优注塑工艺参数。为了防止数据量过大，采用信噪比分析控制策略，降低了不同数据单位之间的误差，并依靠方差分析样本，实现数据变化趋势的预测与工艺参数改变，保障分析数据的可靠性。

2 云环境下聚乙烯注塑成型工艺安全控制研究进展

云计算是通过网络通信技术和大数据处理技术形成的一种网络模型，具有强大计算能力和数据存储能力，其主要作用是扩大计算机存储量，而在聚乙烯注塑过程中引入云技术，可以保证聚乙烯生产控制网络具有足够大的空间存储相关信息，提高注塑机的智能化水平。传统注塑机的控制系统一般不具备网络接口，虽然具有数据采集功能，但是不能自动调节数据实现庞大的数据后台管理。而云技术的应用与智能化注塑机的发展，使注塑机的通讯模块、状态监测模块与调试控制模块得到升级，整个控制系统可以与远程服务终端连接。技术人员可以通过网络控制系统，给注塑机提供控制指令，但与此同时也面临一些生产网络控制隐患，所以需要研究与之相配的安全控制技术。

2.1 安全漏洞标识体系发展

为了防止聚乙烯注塑过程中出现安全控制问题，需要从安全漏洞标准与操作等多方面提出解决策略。劳伟［7］提出了完整的注塑机系统网路控制漏洞标准体系，并对漏洞提权方法参数进行分析。以通用漏洞披露（CVE）为统一引用标准，参考国际上最具有影响力的安全漏洞数据，构建安全漏洞标识评价与标准体系。随着注塑机生产控制信息的智能化与网络化发展，需建立漏洞库与完整标识体系。通过CVE编号能够使TFTP服务器中存在的目标数据完全匹配目标服务器，方便用户信息共享，同时有效规避系统执行漏洞，提高系统自动化生产的安全性。漏洞库安全漏洞标识见表1。

表1 漏洞库安全漏洞标识Tab.1 Security vulnerability identification in vulnerability database

武汉市衡德实业有限公司［8］研究了一种注塑机工况数据的传输系统及方法，基于聚乙烯漏洞特征库，找到相应漏洞特征码，再将数据包发送给执行设备。在发送数据包之前，应先判断注塑机是否能够正常工作，并在其端口开放服务功能，以避免漏洞扫空现象的发生。在处理过程中，如果注塑机不能正常工作，就无需进行数据检测，直接通过相应端口就能提高处理效率，保证注塑机生产控制安全。何斌［9］设计了开放式注塑机运行数据采集系统，是云计算网络漏洞安全处理中最重要的组成部分，包括注塑机安全控制数据，每个数据采集的特征码。在聚乙烯注塑成型过程中，采集运行数据，保证数据包接收与发送的有效性，不仅提高了注塑机数据采集效率，而且还使注塑机具有高效性和兼容性。徐勇［10］研究与设计了基于数据驱动的注塑机液压故障智能诊断系统。由于注塑机使用量大且面广，故障智能诊断控制是注塑工艺关键步骤，系统通过接收各种命令，能够对注塑机实现数据监控与指令输出。根据扫描控制模块发送的控制准则，结合消息机制协调工作模块，扫描本地和远程主机，保障了聚乙烯注塑成型控制安全。

2.2 云环境下聚乙烯注塑成型工艺安全控制技术

目前，国际上最先进的注塑设备已经可以支持控制协议的输入和输出，同时也可以保证因特网互联协议以及文本形式的网络协议传输。所以，在聚乙烯注塑成型过程中，采集的生产数据可以直接传输到数据控制系统。而云平台的出现与连接，使网络化的聚乙烯注塑成型工艺控制与企业生产控制管理系统的数据共享与数据融合有了新的联通策略。所以，现代化聚乙烯注塑成型，已经可以实现网络化的管理，并提供注塑机的安全控制，同时也可以利用网络监控系统，对聚乙烯注塑成型过程完成监管和调控。西诺控股集团有限公司［11］设计了一种远程控制聚乙烯注塑成型的智能化设备，其核心模块包括通讯设备、生产状态监测模块、系统控制调试模块、存储模块等。其中，通讯区域与设备网络控制终端和云服务中心连接，可以接受整个生产工艺过程所有的状态数据；状态监测模块则负责数据的采集和汇总，包括聚乙烯进料量、注射时间、注射压力、冷却水量以及注射温度等。依靠云中心可以做到实时分析相关数据的异常量，并结合聚乙烯生产目标，实现远程接收移动控制数据，利用云中心编译数据编码，发送给注塑机执行控制指令。存储模块与云平台连接，负责存储注塑机的生产控制状态数据，包括云中心下达的注塑工艺执行命令和执行结果。工艺需要中央机房与云端服务系统协同进行，并依靠传输设备连接注塑机，实现整体完全控制。郭建松等［12］为了解决传统低压注塑工艺温度控制系统影响产品品质的问题，提供了一种基于径向基函数和神经网络控制以及比例积分微分相结合的智能化聚乙烯注塑成型安全生产控制方法，并以聚酰胺热熔胶和聚乙烯为原料进行仿真测试。结果表明，神经网络控制与比例积分微分控制策略可以在一定程度上解决注塑成型过程中注塑机温度控制快速性与稳定性之间的冲突，提高温度控制精度，同时也可以有效减少因为温度控制变化过大导致的温度控制安全问题。周文辉等［13］在现代聚乙烯注塑成型工艺中引入Zigbee无线传感网络生产控制技术，通过云平台将其与注塑机相连，实现注塑机大规模的集中控制管理，包括注塑成型的远程控制、生产参数设置、生产能力监管等。通过网络集群，构建了完整的注塑机网络控制系统。依靠Zigbee无线传感网络可以有效避免现场控制线路的施工，同时实现不同注塑车间，多台注塑机的运行参数合理配置、参数调试，避免生产安全问题。

为了提高聚乙烯注塑成型工艺的安全性能，刘帅等［14］开发了B/S架构，即客户机与服务器架构的注塑机生产监控系统。系统整体采用无线数据网络通信设备，依靠Zigbee无线传感网络生成微型数据局域网，所有操作数据与网络指令均可以在局域网内进行。该安全控制系统共有三层架构，分别为信息服务管理层、生产服务层和数据采集层。所有服务层均包括客户端开发环境和云平台操作接口。实验数据证明，该控制系统可以有效监控注塑机生产过程中的数据运行参数，可以提高生产安全性和生产效率。此外，黄鑫等［15］还将Zigbee监控网络的尺寸进行了升级，依靠数据网络传感器，将数据传送到注塑机，同时收集信息反馈，从而实现数据的远程调控和整理，极大提高了注塑成型的安全性。

3 结语与展望

注塑机不断趋于智能化，随着网络以及云技术的发展，注塑机的网络安全与生产控制问题突出。注塑机系统的生产控制涉及到网络连接、系统智能化控制等。通过注塑机通讯模块和数据连接平台，可以完成注塑机的数据指令远程传输与监控，从而实现聚乙烯注塑成型工艺安全性。注塑机自动化控制系统的安全性与安全控制技术还需要进一步提高。目前，我国注塑机网络化、智能化安全控制正处于产业升级与转型期，在未来将会迎来全新的变革。