過濾嘴成型機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、濟(jì)南將軍集團(tuán)過濾嘴成型機(jī)組是我國80年代末從德國引進(jìn)的過濾嘴生產(chǎn)設(shè)備。過濾嘴成型機(jī)組由開松上膠機(jī)(AF2)、過濾嘴成型機(jī)(KDF2)和裝盤機(jī)(HCF)三部分構(gòu)成。經(jīng)過十幾年的運(yùn)行，現(xiàn)在主要存在以下幾個(gè)問題：原控制系統(tǒng)由分離元件構(gòu)成，故障率高，維修困難；接紙時(shí)吹出的過濾嘴太多；跑條時(shí)不能自動(dòng)停車，造成原材料的大量浪費(fèi)；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(jī)三個(gè)輥?zhàn)拥耐酵ㄟ^鋸齒

2、箱機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)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(shè)備進(jìn)行了技術(shù)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(shí)現(xiàn)下位機(jī)控制，并用組態(tài)軟件ProTooL開發(fā)設(shè)計(jì)了濾嘴成型機(jī)組數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)控制。經(jīng)過實(shí)際投入運(yùn)行，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好，受到廠方的好評。 在此工程中，用ProTooL開發(fā)設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)具有豐富的人機(jī)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(shí)的了解整個(gè)濾嘴成型機(jī)組的瞬時(shí)工作情況，異常情況通過報(bào)警系統(tǒng)能夠得到及時(shí)處理。利用上位機(jī)監(jiān)控軟件提供的各種歷史信息，技術(shù)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(luò)提供車間管理所需的信息。 在接紙過程中，程序通過脈沖計(jì)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(jī)組自動(dòng)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(fèi)。 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(gè)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(dòng)很大，常規(guī)的PID控制很難適應(yīng)，所以我們采用了PID與Bang-Bang控制相結(jié)合的基于專家規(guī)則的最優(yōu)時(shí)間控制器來實(shí)現(xiàn)溫度控制。其中，PID算法實(shí)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(shí)現(xiàn)該時(shí)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(jī)三個(gè)輥?zhàn)拥耐娇刂浦?，本文設(shè)計(jì)了交流調(diào)速同步傳動(dòng)系統(tǒng)來替代原機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。針對電網(wǎng)電壓波動(dòng)以及負(fù)載變化等外界干擾條件，還有交流電動(dòng)機(jī)本身的非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，以達(dá)到較

6、為理想的控制效果。從PID控制特點(diǎn)知道：微分作用強(qiáng)，系統(tǒng)超調(diào)大，響應(yīng)快；積分作用強(qiáng)，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(jī)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(huì)太大，所以具體設(shè)計(jì)中并沒有對微分系數(shù)進(jìn)行模糊控制，即Cd=1。并且PID算法的優(yōu)點(diǎn)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(shí)時(shí)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