塑料挤出机智能温度控制系统探讨.docx

塑料挤出机智能温度控制系统探讨塑料挤出机智能温度控制系统探讨塑料挤出机料筒温控系统组成塑料挤出机料筒温度控制系统包括:(1)加热器,是系统主要执行元件,通过电阻加热的方式对料筒进行分段控制。本文提出的智能温度控制器料筒部分使用铸铅加热器,机头及其连接部分采用带状加热器。(2)冷却器,起降温作用,作用是降低由于螺杆摩擦剪切力产生热能造成的料筒温度升高,控制温度平衡。本文采用风能冷却器,即使用大功率散热风扇对料筒温度过高部分表面进行强制散热。(3)温度检测元件,通过热电偶温度测量器直接与被测部分接触,实时检测挤出机不同部分温度并将信号传至控制系统。(4)控制系统,通过软件程序实现硬件设备的实时控制。(5)操作界面,通过人机界面实现用户和系统的交互。塑料挤出机工作过程中存在以下平衡:H+Hf=Hp+Hd+Hc(1)式中,H-加热系统产生的热能;Hf-挤出机螺杆运动及摩擦产生的热能;Hp-挤出过程消耗热能;Hd-热损失;Hc-冷却过程损失的热能。塑料挤出机在运行过程中,处于不同位置的物料熔体所受剪应力和摩擦力不同,导致其温度变化程度不同,需进行分段处理。一般塑料挤出机可分为:(1)加料段,由加料斗和物料通道构成,使物料进入挤出机,该过程摩擦产能较低,通过加热器使物料形成熔融态。(2)压缩段,由料筒和螺杆构成,螺杆剪切作用产能,无需另外加热,若温度检测元件监测到温度过高,可利用风能冷却器进行散热,至温度降低至要求范围内。(3)计量段,由料筒和口模构成,物流熔体均匀化阶段, 并保持温度稳定,使其均匀从口模挤出。另外作为一种耦合控制系统,塑料挤出机连续分段处前一部位温度会对下一阶段温度产生影响,影响因素包括物料成分、运输量、起始温度、摩擦力等,因此应降低每一环节中出现温度波动的情况,加强控制系统作用。塑料挤出机温控系统原理目前挤出机温度控制系统一般采用传统PID进行定值控制,其原理如图1所示。图1中,温度检测元件通过温度传感器直接检测不同部分温度信号,并将该信号转化为电信号后传至控制系统,将实际温度与设定温度对比后得出温度偏差值,控制系统调节加热器和冷却器进行作用,使各段温度稳定在设定范围内,保证系统正常运行。PID控制器实际输出和设定值的差值即为控制偏差,可采用比例调节快速调整控制偏差,微分调节可根据偏差微分变化趋势进行控制,改善系统动态响应过程,积分调节可根据偏差积分变化进行控制,消除静态误差。塑料挤出机温控系统增量式PID控制算法PID控制是一种基于被控量和反馈值产生偏差信号实现调节的负反馈控制,其调节规律为:(2)式中,e-信号偏差量;t-系统运行时间;Kp-比例系数;KI-积分系数;KD-微分系数。其中比例控制是随稳态系统发生波动时产生残差大小变化而呈正比变化;积分控制属于无差调节,随总偏差输出量变化而变化,调节过程较缓慢;微分控制根据被控量变化频率进行相应输出调节,随偏差对时间的倒数增大而减小。上式即为增量式PID控制输出计算方式,控制系统只需根据连续三次采样值即可进行计算,比传统PID控制算法更方便。智能控制与增量式PID算法结合智能控制系统能够根据被控对象及外界环境中包含的信息进行筛选、存储和学****不断完善自身功能,对被控对象及外界环境具有更强的适应性,同时能够根据任务要求进行自我组织和决策,具有更强的灵活性、兼容性和鲁棒性,因此更适用于复杂性和不