過濾嘴成型機組自動控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、濟南將軍集團過濾嘴成型機組是我國80年代末從德國引進的過濾嘴生產(chǎn)設備。過濾嘴成型機組由開松上膠機(AF2)、過濾嘴成型機(KDF2)和裝盤機(HCF)三部分構成。經(jīng)過十幾年的運行，現(xiàn)在主要存在以下幾個問題：原控制系統(tǒng)由分離元件構成，故障率高，維修困難；接紙時吹出的過濾嘴太多；跑條時不能自動停車，造成原材料的大量浪費；接縫粘膠溫度系統(tǒng)由常規(guī)溫度控制器控制，溫度變化太大，造成膠水中存在氣泡，濾嘴接縫粘接不牢；開松上膠機三個輥子的同步通過鋸齒

2、箱機械裝置實現(xiàn)，結構復雜、效率低、噪聲大，難以控制，不精確，因此效率很低。 基于此種情況，我們對該系統(tǒng)設備進行了技術改造：把原來的分離元件邏輯控制改成由西門子S7-300系列PLC實現(xiàn)下位機控制，并用組態(tài)軟件ProTooL開發(fā)設計了濾嘴成型機組數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的上位機控制。經(jīng)過實際投入運行，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定良好，受到廠方的好評。 在此工程中，用ProTooL開發(fā)設計的監(jiān)控系統(tǒng)具有豐富的人機交互界面，其靈活的數(shù)據(jù)處理方式使

3、操作人員能夠及時的了解整個濾嘴成型機組的瞬時工作情況，異常情況通過報警系統(tǒng)能夠得到及時處理。利用上位機監(jiān)控軟件提供的各種歷史信息，技術人員可以改善生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效率，并為上層廠網(wǎng)級網(wǎng)絡提供車間管理所需的信息。 在接紙過程中，程序通過脈沖計數(shù)的方式，精確的控制吹出裝置，使吹出的濾嘴支數(shù)由原來的8～9根減少到目前的三根。并通過軟件判斷是否發(fā)生跑條，如果發(fā)生跑條則立即由軟件控制機組自動停車，而不是象原系統(tǒng)那樣需人工停車，大大減少了

4、原材料的浪費。 本系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)分為熱上膠系統(tǒng)和冷上膠系統(tǒng)兩個部分。由于加入粘膠、以及故障停車等諸如此類的干擾因素使上膠控制系統(tǒng)的溫度上下波動很大，常規(guī)的PID控制很難適應，所以我們采用了PID與Bang-Bang控制相結合的基于專家規(guī)則的最優(yōu)時間控制器來實現(xiàn)溫度控制。其中，PID算法實現(xiàn)是在PLC中編制了基于PID算法和脈寬調(diào)制方法的溫度控制功能塊，而Bang-Bang控制是在PLC中界定Bang-Bang控制的上限值和下

5、限值，并且根據(jù)專家規(guī)則調(diào)整參數(shù)來實現(xiàn)該時間最優(yōu)控制器的控制。該控制器使用簡單、調(diào)試方便，提高了上膠系統(tǒng)中溫度的控制精度。 在開松上膠機三個輥子的同步控制中，本文設計了交流調(diào)速同步傳動系統(tǒng)來替代原機械傳動系統(tǒng)。針對電網(wǎng)電壓波動以及負載變化等外界干擾條件，還有交流電動機本身的非線性、強耦合、時變性，本文給出了Fuzzy-PID控制算法，即利用模糊邏輯算法根據(jù)一定的模糊控制規(guī)則對PID控制器的比例、積分和微分系數(shù)進行實時優(yōu)化，以達到較

6、為理想的控制效果。從PID控制特點知道：微分作用強，系統(tǒng)超調(diào)大，響應快；積分作用強，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，超調(diào)小，抑制干擾能力下降。針對不同階段的|e|和|ec|，來選定參數(shù)整定的模糊控制規(guī)則。并且在多電機同步控制系統(tǒng)中，不希望速度發(fā)生快速的變化，而且系統(tǒng)超調(diào)一般不會太大，所以具體設計中并沒有對微分系數(shù)進行模糊控制，即Cd=1。并且PID算法的優(yōu)點就是可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而模糊控制算法對參數(shù)的實時優(yōu)化則在更大范圍上使PID控制器在系統(tǒng)控制中發(fā)揮作