引言

注塑機是塑料加工行業中應用廣泛的成型裝備，廣泛應用於汽車零部件
、電子電器外殼
、日用塑料製品及醫療耗材等產品的批量生產。注塑成型的質量受料筒溫度、注射壓力、保壓時間
、冷卻速率等多項工藝參數的耦合影響，且設備長期運行下的能耗管理與模具維護直接關係到生產成本與產品一致性。本文結合EdgePLC BL245係列工業AI邊緣控製器的技術特性，探討其在注塑機數據采集
、工藝優化
、能耗監控與預測性維護中的應用方案
，分析如何通過邊緣智能技術提升注塑生產的質量穩定性與設備管理水平。

一、注塑機應用中的主要痛點

1. 工藝參數依賴經驗調優
，質量波動難以追溯

注塑工藝涉及熔體溫度、模具溫度、注射速度、保bao壓ya壓ya力li及ji冷leng卻que時shi間jian等deng多duo個ge變bian量liang的de精jing確que配pei合he。當dang前qian多duo數shu注zhu塑su車che間jian中zhong，工gong藝yi參can數shu設she定ding仍reng以yi調tiao試shi人ren員yuan的de經jing驗yan判pan斷duan為wei主zhu，缺que乏fa係xi統tong化hua的de數shu據ju分fen析xi手shou段duan。當dang批pi次ci間jian原yuan料liao特te性xing波bo動dong或huo環huan境jing溫wen度du變bian化hua時shi，固gu定ding參can數shu方fang案an難nan以yi自zi適shi應ying調tiao整zheng，導dao致zhi產chan品pin出chu現xian縮suo痕hen、翹曲或尺寸超差等缺陷
，且缺陷原因與工藝參數之間的關聯追溯較為困難。

2. 模具及螺杆磨損監測手段不足

模具是注塑生產的核心工裝
，其型腔表麵磨損、頂(ding)針(zhen)卡(ka)澀(se)及(ji)冷(leng)卻(que)水(shui)道(dao)結(jie)垢(gou)等(deng)問(wen)題(ti)逐(zhu)步(bu)累(lei)積(ji)，若(ruo)不(bu)及(ji)時(shi)維(wei)護(hu)將(jiang)影(ying)響(xiang)產(chan)品(pin)外(wai)觀(guan)與(yu)尺(chi)寸(cun)精(jing)度(du)。同(tong)樣(yang)，螺(luo)杆(gan)與(yu)料(liao)筒(tong)的(de)磨(mo)損(sun)會(hui)導(dao)致(zhi)塑(su)化(hua)質(zhi)量(liang)下(xia)降(jiang)與(yu)注(zhu)射(she)壓(ya)力(li)波(bo)動(dong)。目(mu)前(qian)多(duo)數(shu)工(gong)廠(chang)采(cai)用(yong)固(gu)定(ding)模(mo)次(ci)保(bao)養(yang)策(ce)略(lve)，存(cun)在(zai)保(bao)養(yang)不(bu)足(zu)導(dao)致(zhi)質(zhi)量(liang)事(shi)故(gu)或(huo)過(guo)度(du)保(bao)養(yang)造(zao)成(cheng)資(zi)源(yuan)浪(lang)費(fei)的(de)情(qing)況(kuang)。缺(que)乏(fa)在(zai)線(xian)監(jian)測(ce)手(shou)段(duan)使(shi)得(de)模(mo)具(ju)與(yu)螺(luo)杆(gan)的(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)態(tai)難(nan)以(yi)實(shi)時(shi)掌(zhang)握(wo)。

3. 能耗精細化管控能力欠缺

注塑機能耗主要由液壓泵電機或伺服電機驅動係統、料liao筒tong加jia熱re係xi統tong及ji冷leng卻que係xi統tong構gou成cheng。傳chuan統tong控kong製zhi方fang案an以yi固gu定ding參can數shu運yun行xing，未wei根gen據ju實shi際ji負fu載zai與yu工gong藝yi階jie段duan進jin行xing動dong態tai調tiao整zheng。由you於yu缺que乏fa分fen項xiang能neng耗hao采cai集ji與yu統tong計ji分fen析xi能neng力li
，管guan理li層ceng難nan以yi精jing準zhun掌zhang握wo單dan位wei產chan品pin能neng耗hao成cheng本ben，節jie能neng改gai造zao的de量liang化hua評ping估gu缺que乏fa數shu據ju支zhi撐cheng。

4. 多台注塑機分散管理，集中監控與數據上雲困難

注塑車間通常布置數十台注塑機，各品牌設備控製器（如KEBA、弘訊、台中精機等）tongxinxieyibutong
，shujujiekoukaifangchengdubuyi。chuantongfanganxuzhenduimeizhongjixingkaifazhuanyongcaijiqudong，xitongjichenggongzuoliangda，qiecaijipinlvheshujuleixingchangyoujuxian。chejianyunxingzhuangtaidequanjukeshihuayulishishujuhuisunenglibuzu。

二、基於EdgePLC BL245的解決方案架構

本方案將EdgePLC BL245bushuyumeitaizhusujijincezuoweibianyuanzhinengzhongduan，yuzhusujikongzhiqitongxinshixianshujucaiji，tongshijieruwaizhichuanganqizuhuoqufuzhuzhuangtaixinxi，zaibendiwanchenggongyifenxi、能耗計算與設備健康評估，並通過網絡將結果同步至上位管理係統。

1. 硬件配置

邊緣控製器：EdgePLC BL245（RK3588J工業級處理器
，四核Cortex-A76 + 四核Cortex-A55
，內置6TOPS NPU，32GB eMMC，4GB LPDDR4X）
，配置2路千兆以太網、2路RS485及Mini PCIe接口。

注塑機通信：通過以太網或RS485接口與注塑機控製器連接，采用Modbus TCP/RTU協議讀取工藝參數（溫度設定值與實際值

、注射壓力、保壓時間、模次計數）及設備狀態（合模/開模/注射/保壓/冷卻/頂出）。

傳感器擴展：在關鍵部位加裝外置傳感器，包括液壓油溫度傳感器、料筒加熱電流互感器、模具振動傳感器及液壓泵電機功率傳感器
，信號通過N3084模擬量模塊采集。

聯網通信：通過Mini PCIe安裝4G模塊或以太網接入車間網絡，實現數據上雲。

2. 軟件配置

操作係統：EdgePLC-OS（基於Ubuntu 20.04）。

數據采集與協議轉換：BLIoTLink軟件從注塑機控製器讀取數據並轉換為統一格式。

邊緣計算與流程編排：Node-RED對采集數據進行預處理、統計分析與報警觸發。

AI推理環境：部署輕量級模具健康評估模型與工藝參數推薦算法，基於TensorFlow Lite運行。

可視化：本地運行Grafana展示單機運行狀態，雲端彙總多機數據生成車間級看板。

三
、方案創新點與核心功能

1. 工藝參數監控與邊緣側異常預警

EdgePLC以每秒1至5次的頻率連續采集注塑機各段溫度、注射壓力峰值
、保壓壓力曲線及冷卻時間等關鍵參數。在本地建立工藝參數基準區間，當實際值偏離設定範圍時

，Node-REDliuchenglijishengchengbaojingshijian，tongguochejiankanbanhuoshoujizhongduantuisongdaoxiangguanrenyuan。xitongchixujilumeimocideshijigongyishuju，xingchenganshijianxuliepailiedegongyidangan
，dangchuxianzhiliangyichangshiketiaoquduiyingshiduandegongyiquxianjinxingguanlianfenxi，fuzhuquedingyichangyuanyin。

2. 基於數據驅動的工藝參數推薦

EdgePLC在本地存儲不同模具編號對應的曆史工藝參數數據庫
，包括溫度曲線
、注射速度多段設定
、保壓切換位置及冷卻時間等。在換模操作時
，操作員輸入模具編號
，係統自動檢索該模具最近一次使用的工藝參數並推薦至HMI，caozuoyuanquerenhouxieruzhusujikongzhiqi。duiyuxinshizhimoju
，xitongkejiyuxiangsiwuliaoleixingyuchanpintezhengdecanshukutigongcankaosheding，jianshaoshimotiaocanshijian。

3. 邊緣AI輔助的模具與螺杆健康評估

在模具側安裝的振動傳感器采集開合模過程中的衝擊信號，經N3084模塊接入EdgePLC。係統在NPU上運行輕量級異常檢測模型，分析振動特征值（峰值、頻譜能量分布）debianhuaqushi。dangtezhengzhichuxianchixuxingpiaoyihuoyichangbodongshi
，xitongtishimojukenengcunzaidaozhumosunhuodingchujigoukase
，jianyianpaijianzhaweihu。duiyuyeyabengdianji
，tongguodianliuxinhaodetezhengfenxipingguluoganxuanzhuanzulidebianhuaqushi，zuoweipanduanluoganyuliaotongmosundefuzhuyiju。

4. 分項能耗采集與單位產品能耗統計

EdgePLC通過電流互感器與電壓采集模塊分別監測液壓泵電機、料筒加熱器及冷卻水泵的實時功率。根據注塑機工作循環（合模-注射-保壓-冷卻-開模-頂出），對各階段的能耗進行分段統計。係統自動計算每模次的單位產品能耗
，並按班次、日
、周彙總生成能耗報表。管理人員可依據能耗數據識別高能耗模具或工藝參數組合，為節能改進提供數據參考。

5. 多機聯網與集中監控

每台注塑機配套的EdgePLC通過車間以太網組網，將預處理後的工藝數據
、設備狀態、報警信息及能耗統計以MQTT協議統一發送至車間級數據平台。基於Grafana或FUXA搭建的集中監控看板可同時展示數十台注塑機的運行狀態
，支持按設備編號、模具編號或時間範圍查詢曆史數據。多機數據彙聚後，可進行車間級OEE統計、故障類型分布分析及能耗對比，為管理決策提供全局視角。

四
、與傳統PLC方案的優勢對比

1. 架構簡化——單終端替代多設備組合

傳統注塑機數據采集與監控方案通常需要“PLC信號采集模塊 + 串口/以太網網關 + 工控機”的組合部署
，每台注塑機旁需安裝多個硬件模塊。EdgePLC方案以單台設備完成通信接口適配、數據采集、邊緣分析及上雲傳輸
，現場僅需電源與通信接線
，部署空間與維護工作量均有所減少。

2. 智能賦能——本地AI分析支撐預測性維護

傳統方案僅能實現數據透明傳輸與簡單閾值報警，不具備本地分析能力。BL245內置6TOPS NPU與TensorFlow Lite等推理框架
，可在邊緣側運行模具振動分析、螺杆磨損趨勢評估等AI算法

，將注塑機從被動的數據采集點升級為具備在線診斷能力的智能終端。這一能力為模具保養策略從“固定模次”向“按需維護”轉變提供了技術支撐。

3. 無縫互聯——多協議適配整合異構設備

EdgePLC通過BLIoTLink支持Modbus TCP/RTU、OPC UA、MQTT及TCP/IPzidingyixieyi，nenggouyubutongpinpaizhusujikongzhiqijianlitongxin。xitongjichengshiwuxuweimeizhongjixingkaifazhuanyongshujucaijiqudong，biaozhunhuashujujiekouyouxiaojiangdileduochangshangshebeilianwangdeshishimenkan。bianyuancewanchengshujubiaozhunhuachulihou

，shangcengyingyonghuoqudaodeyishitongyigeshidexinxi
，jianhualehouxushujufenxiyuzhanshidekaifagongzuo。

4. 靈活擴展——軟件定義功能適配不同機型需求

BL245基於Ubuntu係統與Docker容器技術，支持Python、Node.js等高級語言二次開發。當需要接入新型號注塑機、增加分析指標或擴展報警規則時

，可通過遠程更新Node-RED流程或部署新容器鏡像完成功能迭代，無需更換現場硬件。這種軟硬件解耦的設計使得同一平台能夠靈活適配不同代際
、不同配置的注塑機
，便於車間級統一部署與持續優化。

五
、實施效果參考

在某電子零部件生產企業注塑車間試點應用中，為10台注塑機配套部署EdgePLC BL245邊緣控製器，運行半年後呈現以下變化：

工藝異常響應：溫度超差與壓力異常報警的發現時間從平均數小時縮短至實時推送，工藝參數偏差導致的批次質量事故有所減少。

換模效率：工藝參數一鍵調用功能使換模後的調參時間由約20分鍾縮短至5分鍾左右。

能耗可視化：分項能耗統計實施後
，車間管理人員識別出3台加熱係統PID參數不良的注塑機，調整後該組設備單位產品能耗降低約12%。

模具維護：基於振動監測的模具異常預警機製運行後，因模具故障導致的計劃外停機次數有所下降

，模具維修成本趨於可控。

六

、結語

EdgePLC BL245係列工業AI邊緣控製器為注塑機的數據采集、工藝管理、能耗監控與預測性維護提供了一種集約化
、智能化的解決方案。通過在設備近側實現高頻數據采集
、本地AI分析與異構協議融合，該方案有效回應了注塑生產中工藝參數調優依賴經驗、模mo具ju磨mo損sun監jian測ce困kun難nan及ji能neng耗hao管guan控kong精jing細xi化hua不bu足zu等deng實shi際ji痛tong點dian。隨sui著zhe塑su料liao加jia工gong行xing業ye對dui數shu字zi化hua與yu智zhi能neng化hua管guan理li要yao求qiu的de不bu斷duan提ti升sheng
，此ci類lei邊bian緣yuan智zhi能neng終zhong端duan有you望wang在zai注zhu塑su車che間jian的de升sheng級ji改gai造zao中zhong獲huo得de更geng廣guang泛fan的de應ying用yong實shi踐jian。