Page 126 - 《橡塑技术与装备》2024年2期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
（5）由于生产操作失误引起的制品品质波动。 4 串联双闭环 PID 控制的方案实施
因此，实际生产过程中操作人员通常在接取辊道 4.1 控制方案综述
上用钢板尺测量挤出制品的宽度尺寸（如图 1）, 在配 一条完成的常规挤出生产线通常包括供料机、挤
方的基础上手动调整相应的生产参数来使挤出制品保 出机、挤出工具、接取收缩装置、称重装置、冷却、
持在工艺许可的误差范围内。这是一种开环生产方式， PLC 系统等。在常规挤出生产线上的挤出机的口型外
依赖于人工的反馈和人工的调节，通常其响应很难做 侧增加一套测速装置（如图 2）, 在原 PLC 控制系统
到及时，即抗扰动能力差，另外这种开环生产方式通 里增加高速计数器模块，在原 PLC 程序里增加速度
常缺乏系统的过程控制方法与生产条件规范 , 很难实 PID 控制算法功能块，就可以实施串联双闭环 PID 控
现真正的稳定可控的配方生产 , 而且这种生产方法对 制的方案。下文将详细论述基于西门子控制系统的串
工人的素质和认真态度的依赖程度高，往往会出现不 联双闭环 PID 控制在胎面半制品挤出生产线上的方案
同的班组在同一台设备上所生产出来的制品品质参差 实施。
不齐的现象。
图 2 常规挤出生产线增加测速装置图
4.2 控制方案的具体实施
图 1 人工测量制品图 比 例（Proportion）、积分 (Integral)、和微分
(Differential) 控制简称 PID 控制器，问世至今已有近
3 章串联双闭环 PID 控制的方法与优势 70 年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、
3.1 串联双闭环 PID 控制方法简述 调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对
串联双闭环 PID 控制方法包含两套反馈闭环控制， 象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学
分别是制品测速反馈闭环控制和连续秤称重反馈闭环 模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制
控制，其中连续秤称重反馈闭环控制的被控量作为制 器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这
品测速反馈闭环控制设定值的一部分。控制方法如下 : 时应用 PID 控制技术最为方便，实际运行经验及理论
3.1.1 制品测速反馈闭环控制 分析充分证明，这种控制方法在相当多的工业对象中，
通过编码器测速装置来实时检测挤出机口型出来 都能得到满意的控制效果。
的制品线速度，通过 PID 闭环控制算法直接调节接取 本文论述的控制系统是通过两个串联的 PID 控制
线速度使接取线速度与制品线速度的比率保持稳定 , 闭环来提高设备的抗扰动能力和挤出精确性，分别为
可以在一定程度上去消除设备本身固有误差和胶料性 制品测速反馈闭环控制和连续秤称重反馈闭环控制，
能变化等可预见性误差带来的波动。 第一个控制器（主控制器）根据过程变量的实际错误
3.1.2 称重反馈闭环控制 影响第二个串行控制器（从控制器）的设定值，两个
通过接取辊道后面的连续秤的实时反馈制品重量 , 控制器串行连接进行控制，本文串联的主控制器是指
通过 PID 闭环控制算法调节接取线速度与制品线速度 连续秤称重反馈闭环控制，从控制器是指制品测速反
的比率值的设定 , 间接调节接取线速度，实现对制品 馈闭环控制，控制框图如下 ( 如图 3)：
的重量偏差进行自动补偿 , 使米重稳定在标准值附近， 4.2.1 挤出制品测速反馈闭环控制（从控制
去消除不可预见性误差引起的制品重量波动。 器）
3.2 串联双闭环 PID 控制的优势 其原理是通过测速辊来实时检测制品出来的线速
双闭环配合代替人工对生产线速度进行自动调节 , 度，即反映了制品实际的挤出速度，利用该速度可以
实现及时化、智能化的随动控制，具有抗扰动能力强 在制品挤出的线速度与接取、收缩一段线速度之间建
的特点 , 实现对橡胶制品的稳定精确挤出。 立起直接的实时的速度跟随，实现随动控制，在一定
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