智慧押出控制系統

生產線速度/押出吐量自動調節 · 熔膠狀態軟感測技術 · 老舊機台快速智慧升級

產品背景

我們研究室擁有一條運作超過 25 年的老押出產線，長期協助材料商與成型廠進行生產驗證。隨著設備老化，控制精準度逐漸下降，產品尺寸穩定性難以保障，且每次新材料或新產品的導入，都需要大量人工調整與試驗，效率低且成本高昂。

面對這些痛點，我們意識到僅靠傳統操作方式已無法滿足現代化製程需求。投入全新產線成本巨大，但升級現有產線又必須兼顧效益與技術可行性，這成為推動我們啟動智慧化轉型的關鍵契機。

因此，我們將過去產學合作累積的經驗與痛點分析整合，制定出從數位化到智慧化的改善路徑，並與兩所科技大學及設備廠合作，成功開發出結合專業知識與技術經驗的智慧押出系統。這套系統能以最低成本，顯著提升產線穩定性、尺寸精度與操作效率，實現傳統產線的智慧化升級。

#系統位置：國立高X科技大學-管膜實驗線
開機頻率：每周依委託實驗而定，至少10小時以上。

#系統位置：彰化成形廠-異形共押產線
開機頻率：每周依製程材料實驗而定，至少10小時以上。

智慧押出控制系統架構

技術演進：從傳統單機控溫到 PC-Based 智慧運算

在當前的押出製程中，控溫方式主要分為三種層次。最傳統的機台採取最精簡的作法，通常不具備主控制器，所有溫度設定與監看完全依賴嵌入於電控箱前方的物理溫度控制表。對操作者而言雖然直覺，卻僅能讀取當下數值，無法掌握製程中過去的趨勢變化。

第二種則是目前市場主流：將溫度控制器改為鋁軌式安裝於電控箱內，外側則透過具備觸控功能的「人機介面 (HMI)」作為溝通橋樑。此架構雖改善了顯示功能並能查閱有限的歷史資料，但運作上需經由 HMI 輸入後，透過通訊協定傳遞給 PLC 進行加熱系統驅動，在功能提升的同時也伴隨著較高的投入成本。

琮閔所推出的架構，其配置類似於 PLC 組態，卻能達到過去兩者難以觸及的高階功能。我們以單純的觸控螢幕作為媒介，核心搭載經濟型 Mini PC 並經由通訊控制溫控器，能無縫相容於上述兩類傳統架構。採用 PC-Based 架構旨在發揮製程效益最大化，透過專屬軟體控制配合先進的工程數學演算，大幅強化傳統製程的穩定性。企業僅需花費等同於日常保養的成本，即可享受到完整的智慧改裝升級。

轉型關鍵：以低成本數位化佈局智慧化基礎

目前絕大多數的押出產線仍依賴運行多年的老舊設備，其核心硬體（如傳統溫度錶、轉速錶、壓力錶及基本控制器）普遍精準度有限，且完全缺乏數據通訊與擷取能力。

我們認為升級成本中最具投資效益的部分，在於數位儀錶的精準汰換：將傳統指針式或單純顯示的錶頭，更換為具備通訊功能的智慧型儀錶。這項改動能讓關鍵製程參數即時傳輸至控制系統，成為智慧化控制的底層基礎。這也正是為何我們強調，僅需花費基礎保養級別的費用，就能透過數據鏈結為老舊設備換來巨大的生產改善效益。

控制核心：感測、分析與決策的動態閉環

系統的核心框架以「感測 → 分析 → 控制」為主軸。首先精確擷取來自數位儀錶與尺寸量測裝置的原始訊號，並進行即時的訊號分析與解讀。

系統會根據分析結果動態評估溫度的調整需求，並決定最優化的線速度控制策略，同時整合多維度的尺寸補償演算法以維持產品的高精度要求。此循環過程能自動感應並反應生產環境中的微小變化，確保押出製程維持在穩定且精準的狀態，大幅度降低生產過程中對資深操作人員經驗的依賴。

            flowchart TD
                subgraph Input [數據感測層]
                    A[取得數位儀錶訊號] 
                    B[尺寸量測裝置訊號]
                end

                subgraph Process [智慧分析層]
                    A & B --> C[即時訊號分析]
                    C --> D{評估調整策略}
                    D -->|溫度補償| E[溫度調整演算]
                    D -->|精度控制| F[線速度控制策略]
                end

                subgraph Output [執行控制層]
                    E & F --> G[執行演算後的策略結果]
                    G -.->|反饋調節| A
                end

                classDef loopback stroke-dasharray: 5 5;
                style G fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px