電纜生產(chǎn)中塑料擠出機(jī)溫度控制系統(tǒng)研究

李延晨

摘 要：文章關(guān)鍵的講述了電纜制作中塑料擠出設(shè)備的氣溫控制體系的相關(guān)內(nèi)容，提出利用s7-300實(shí)現(xiàn)單參數(shù)模糊PID溫度控制的設(shè)計(jì)思想，其對(duì)提升體系的穩(wěn)定性等有著非常積極的意義。

關(guān)鍵詞：電纜生產(chǎn)；擠出機(jī)溫度；控制模糊；PID控制；系統(tǒng)組成

單參數(shù)模糊PID溫度控制系統(tǒng)在擠出機(jī)中的應(yīng)用，將PLC當(dāng)成是溫控體系的關(guān)鍵，解決了過去儀表裝置中的不利現(xiàn)象，而且體現(xiàn)出了邏輯控制設(shè)備具有的優(yōu)勢特征，和各種信號(hào)經(jīng)由單一的編程來獲取連鎖，能夠?qū)Χ喾N狀態(tài)進(jìn)行分析，確保體系的運(yùn)作合理。

1 關(guān)于擠出機(jī)氣溫管控特征的分析

當(dāng)制作線纜的時(shí)候，設(shè)備的溫度控制在所有的要素中，是非常重要的要素。氣溫不僅僅對(duì)物品的品質(zhì)有著非常大的關(guān)聯(lián)，同時(shí)還對(duì)其制作安穩(wěn)性等有著非常大的影響，關(guān)乎到裝置是否可以持久的使用。假如擠出氣溫非常高的話，不但物料會(huì)出現(xiàn)一些不良反應(yīng)，比如部分區(qū)域發(fā)生熱降解等，使得品質(zhì)不達(dá)標(biāo)，同時(shí)還容易導(dǎo)致制作步驟不合理，使得費(fèi)用變多，功效變差。但是相反的它的溫度太低的話，會(huì)使得部件的磨損性增加，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)體系的負(fù)荷加大，有時(shí)候還會(huì)影響到零件的運(yùn)行。常見的溫度控制并非非常的安穩(wěn)，會(huì)導(dǎo)致擠出量發(fā)生變化，進(jìn)而使得物品的品質(zhì)不能夠確保。不過，在擠出的時(shí)候，關(guān)乎到氣溫的要素是非常多的。這就導(dǎo)致溫度的管控活動(dòng)面對(duì)很多的不利現(xiàn)象。因此，在多數(shù)狀態(tài)中，擠出活動(dòng)時(shí)的氣溫管控活動(dòng)在很大層次上靠工作者自身具有的知識(shí)來調(diào)節(jié)。

2 關(guān)于硬件構(gòu)成

中央處理單元（CPU）采用CPU315-2DP，帶有個(gè)MPI接口和PROFIBUs接口，可以連接編程器、PC機(jī)。數(shù)字輸入模塊選用SM321，D132×24VDC，數(shù)字量輸fH模塊選用SM322，D032×24V/0.5A。模擬量輸入模板選用SM33l，Al 8×12bit，參數(shù)可通過模板七的量程模塊和用STEP 7設(shè)定；一般把通道進(jìn)行合理的分類，常是將其按照兩路為一個(gè)組別，單次只可以給單一的通道來設(shè)置信息；輸入的熱電偶可以是類型N、E、J、K、L。同時(shí)可以通過STEP7設(shè)定溫度補(bǔ)償，不僅能夠用于內(nèi)部的，同時(shí)也可以用到外在的補(bǔ)償活動(dòng)中，而且外在的要更加的優(yōu)秀。本系統(tǒng)中溫度傳感器選用J型熱電偶，它的測量區(qū)域合理，而且線性指標(biāo)優(yōu)秀。相應(yīng)的S7模擬輸入模板上的量程模塊置于位置于“A”。對(duì)于氣溫的補(bǔ)償使用的是內(nèi)在的形式。

3 活動(dòng)理念

S7-300PLC溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，溫感設(shè)備把獲取的設(shè)備處的氣溫信號(hào)，傳遞給氣溫模塊。此時(shí)PLC可以獲取氣溫?cái)?shù)，然后和布置好的氣溫比對(duì)，此時(shí)就會(huì)獲取溫差e（t）=SP-PV。假如有差異存在的話，就應(yīng)該對(duì)這個(gè)差異來改正，獲取有關(guān)的控制信息，掌握具體的通斷用時(shí)，合理的調(diào)整加熱效果，進(jìn)而可以對(duì)料筒設(shè)備自身和機(jī)頭的氣溫合理的管控。

在PID控制中，控制裝置指標(biāo)的明確等是提升其活動(dòng)步驟品質(zhì)的重點(diǎn)內(nèi)容。所以把它和模糊控制聯(lián)系到一起 ，確保它不但有著非常優(yōu)秀的模糊控制性特征，而且還有著非常好的精確性指標(biāo)。

通常來講，控制設(shè)備應(yīng)該對(duì)其所有的參數(shù)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，才能夠獲取優(yōu)秀的控制意義，不過在具體活動(dòng)中，應(yīng)該對(duì)其參數(shù)來適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，它的規(guī)則無法明確，落實(shí)起來非常的不容易。此類控制設(shè)備一般是分成兩個(gè)步驟來明確其參數(shù)值。首先，明確初始數(shù)值，也就是說首先要明確客體的大體數(shù)，然后結(jié)合客體的可控性來劃分，而且使用初始信息來明確上述的初始數(shù)。其次，PTD參數(shù)的存線整定，監(jiān)管控制體系的運(yùn)作步驟，了解控制體系，把它設(shè)置為模糊性，將使用者的預(yù)期以及控制內(nèi)容的形式以及客體的數(shù)值等，運(yùn)用模糊推理自動(dòng)進(jìn)行PlD參數(shù)的在線整定。

由于控制客體有著一樣的性質(zhì)，結(jié)合傳遞函數(shù)具體點(diǎn)特診以及其他的一些要素，首先明確初始數(shù)，利用STEP-7對(duì)數(shù)據(jù)塊的設(shè)定提前預(yù)制。其活動(dòng)程序如下所述：

（1）分析客體的 町控率，其是說客體的受控特征，即：

（2） 獲取最初的數(shù)值：

K1、K2、K3為設(shè)定系數(shù)，通過查表得到數(shù)據(jù)。KP0可由Coho-Coon公式求出：

根據(jù)控制對(duì)象的特性參數(shù)K、T，通過上面的模式能得到K。

（3）確立模糊控制的隸屬函數(shù)，對(duì)于這個(gè)體系，最需要了解的控制要素就是超調(diào)內(nèi)容。結(jié)合體系的特征就能夠明確調(diào)整特征，對(duì)于超調(diào)量這個(gè)要素來講，控制器只調(diào)整KP一個(gè)參數(shù)，因?yàn)镵P較T1、TD乃對(duì)超調(diào)量影響最大。在單參數(shù)模糊PID控制器用五個(gè)模糊集反映超調(diào)量即，PB：正大，PS：正小，Z0：零，Ns：負(fù)小，NB：負(fù)大。由于控制要素不一樣，針對(duì)規(guī)則的種類開展類型歸納，能夠切實(shí)提升推理的功效，確保編程活動(dòng)不是非常的困難。

（4）將上面講到的內(nèi)容反倒表中，得到修正信息，將獲取的系數(shù)反倒如下的式中開展分析活動(dòng)。經(jīng)由對(duì)規(guī)則內(nèi)容的比對(duì)，對(duì)P、I、D進(jìn)行模糊處理再帶入S7中的P1D模塊進(jìn)行PID控制使固態(tài)繼電器按比例通斷達(dá)到控制溫度的目的。

4 關(guān)于體系的控制軟件相關(guān)的內(nèi)容

軟件的控制程序包括讀模擬輸入量程序，PID參數(shù)的模糊化處理，PID控制程序，溫度報(bào)警程序四個(gè)功能塊。讀模擬輸入量程序塊，把模擬輸入模塊輸入量的讀值，變化為具體的氣溫?cái)?shù)，而且按照次序放到數(shù)據(jù)模式中，模擬輸入模塊的起始地址、通道數(shù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)號(hào)及數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)塊中的存儲(chǔ)起始位置均是可變的。在溫度模塊中，一個(gè)數(shù)字量代表測量值0.1℃。參數(shù)自整定塊根據(jù)前面介紹的方法整定出三個(gè)參數(shù)傳遞給PlD控制器CONT-C，CONT-c輸出值送給PLUSE-GEN，PLUSE-GEN輸出為控制固態(tài)繼電器的脈沖信號(hào)。溫度報(bào)警程序控制測量溫度大于上限值或小于下限值時(shí)，分別置位上限或下限報(bào)警標(biāo)志，此時(shí)會(huì)完成聲光預(yù)警活動(dòng)。

5 結(jié)束語

利用S7-300實(shí)現(xiàn)單參數(shù)模糊PID溫度控制，改善過去的使用分離溫控設(shè)備來掌握擠出設(shè)備氣溫的體系，確保溫控更加的綜合，而且方便活動(dòng)，還能夠提升體系的安穩(wěn)性特征。由于使用模糊控制內(nèi)容，所以控制活動(dòng)變得更加的精確合理，而且能夠應(yīng)對(duì)過去方式中的不合理的要素。當(dāng)這個(gè)體系運(yùn)作之后，所有的性能等都得到了非常顯著的提升，溫度超調(diào)不超過3℃ ，切實(shí)提升了體系的穩(wěn)定性等，而且確保它有著非常優(yōu)秀的對(duì)應(yīng)干擾的水平。而且，優(yōu)秀的活動(dòng)界面，確保了工作者能夠在非常短的時(shí)間中了解活動(dòng)步驟。

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