吹塑機自動風環(huán)原理及應用

1、吹塑機自動風環(huán)原理及應用 在吹塑薄膜生產(chǎn)過程中，薄膜厚薄均勻度是一個很關(guān)鍵的指標，其中縱向厚薄均勻度可以通過擠出和牽引速度穩(wěn)定性加以控制，而薄膜橫向厚薄均勻度一般依耐于模頭精密制造，且隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)變化而變化，為了提高薄膜橫向厚薄均勻度，須引進自動橫向厚薄控制系統(tǒng)，常用控制方法有自動模頭（熱膨脹螺絲控制）和自動風環(huán)，這里主要介紹自動風環(huán)原理與應用。 1.基本原理： 自動風環(huán)結(jié)構(gòu)上采用雙風口方式，其中下風口風量保持恒定，上風口圓周上分為若干個風道，每個風道由風室、閥門、電機等組成，由電機驅(qū)動閥門調(diào)整風道開口度，控制每個風道風量大小。 控制過程中，由測厚探頭檢測到薄膜厚薄信號傳送到計算機，計算機

2、把厚薄信號與當前設(shè)定平均厚度進行對比，根據(jù)厚薄偏差量以及曲線變化趨勢進行運算，控制電機驅(qū)動閥門移動，當薄膜偏厚時，電機正向移動，風口關(guān)??；相反，電機反向移動，風口增大，通過改變風環(huán)圓周上各點風量大小，調(diào)整各點冷卻速度，使薄膜橫向厚薄偏差控制在目標的范圍。 2.控制方案設(shè)計 自動風環(huán)是一種在線實時控制系統(tǒng)，系統(tǒng)被控對象為分布在風環(huán)上的若干個電機。由風機送來的冷卻氣流經(jīng)風環(huán)風室恒壓后分配到每個風道上，由電機驅(qū)動閥門作開合運動以調(diào)整風口及風量的大小，改變模頭出料處膜坯的冷卻效果，從而控制薄膜厚度，從控制過程看，薄膜厚度變化與電機控制量之間找不到明確關(guān)系，不同厚度薄膜以及閥門不同位置厚薄變化與控制量之

3、間程非線性無規(guī)律變化，每調(diào)整一個閥門時對相鄰點影響都很大，且調(diào)整有滯后性，使不同時刻之間又互相關(guān)聯(lián)，對于這 種高度非線性、強耦合、時變性和控制不確定性系統(tǒng)，其精確數(shù)學模型幾乎無法建立，即使能建立數(shù)學模型，也非常復雜，難以求解，以致沒實用價值，而傳統(tǒng)控制對較確定控制模型控制效果較好，而對于高度非線性，不確定性，復雜反饋信息控制效果很差甚至無能為力。鑒于此我們選擇了模糊控制算法。同時采用改變模糊量化因子方式更好適應系統(tǒng)參數(shù)的改變。 3.模糊控制結(jié)構(gòu)原理及實施 模糊控制工作原理： 模糊控制過程中，根據(jù)厚度設(shè)定值s與反饋值y的偏差量e以及偏差量的變化率e’，按模糊控制算法運算，得出

4、輸出控制量u，再轉(zhuǎn)換為電機控制脈沖，驅(qū)動閥門開口量，調(diào)整風量，控制薄膜厚薄度。 實際控制過程中，偏差量e及偏差量的變化率e’分別乘以量化因子Ke，Ke’得出模糊量E，E’再調(diào)用查表程序，從控制表中查出對應模糊控制量的輸出值u，再乘以量化因子Ku得出實際控制量。 模糊控制量表是根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗總結(jié)出來的控制規(guī)律，利用輸入輸出各量的隸屬函數(shù)表，計算出不同的E、E’和U對應的模糊關(guān)系，并將它們關(guān)系合并，再經(jīng)過合并運算，求出各種輸入狀態(tài)所對應的控制決策的隸屬函數(shù)向量，然后由隸屬函數(shù)最大原則進行判斷，得出相應控制量模糊值U，

5、當求出各種輸入狀態(tài)所對應模糊控制量輸出值時，就可以得出模糊控制量表。 為了使薄膜不同工藝參數(shù)下能得到較好控制效果，量化因子Ke、Ke′、Ku根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)改變而自動調(diào)節(jié)，在調(diào)試過程中，量化因子Ke、Ke′、Ku對控制系統(tǒng)性能指標影響規(guī)律如下： a)Ke越大，穩(wěn)態(tài)情況下誤差較小，系統(tǒng)響應越快，但超調(diào)量會增加，甚至產(chǎn)生厚薄振動現(xiàn)象，Ke越小則反之； b)Ke’越大，系統(tǒng)快速性能減低，反映較慢，超調(diào)量會減小，對偏差量的變化率靈敏度增加，Ke越小則反之； c)Ku越大，系統(tǒng)響應越快，超調(diào)量會增加，對輸出的反映最為明顯。 根據(jù)以上規(guī)律，為了顧及系

6、統(tǒng)快速動態(tài)性能和靜態(tài)精度，運行過程中依據(jù)對被控制對象偏差值大小，對量化因子Ke、Ke’、Ku進行動態(tài)修改，修改方法是預先對于不同偏差值的各個量化因子Ke、Ke’、Ku設(shè)置相應分段曲線，控制過程中通過偏差值對應找出Ke、Ke’、Ku，各條曲線是在生產(chǎn)過程中根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整后得出。 控制過程中另一個難點是自動找點，厚度檢測反饋信號與風環(huán)上風道是否對應將影響整個控制，每一次投入自動前都必須做一次自動找點，控制上是選擇檢測到曲線中變化比較平緩，且較能反映控制效果的那一段區(qū)域做為檢測對象，將相鄰3個風道風量調(diào)小，其中中間風道為全關(guān)閉狀態(tài)，左右開口度

7、為50，經(jīng)過幾周掃描測量穩(wěn)定后，檢測出區(qū)域內(nèi)最薄點，該點就是對應全關(guān)閉狀態(tài)的風道，控制軟件再根據(jù)檢測出來的偏移量進行補償，另外，自動找點還與旋轉(zhuǎn)牽引旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)方向，以及測厚傳感器旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，軟件對這些都要進行補償。 4.系統(tǒng)組成 電氣控制系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)掃描式測厚傳感器、計算機、工業(yè)控制器（PCC）、顯示器、驅(qū)動器、控制器及電機、風道風口位置檢測傳感器等組成。 5硬件簡介 旋轉(zhuǎn)掃描式測厚傳感器采用電容式測厚儀，根據(jù)不同厚度薄膜介電常數(shù)不同原理進行測量，測量范圍為0200um，本系統(tǒng)采用計算機、PCC控制器。其中cpu采用CP380，CP476,步進控制采用高速I/O模塊DO135，開關(guān)輸入輸出采用DM465模塊，系統(tǒng)采用多cpu CAN網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)，計算機與PCC之間采用以太網(wǎng)連接，PCC與掃描式測厚傳感器之間采用PCD-LINK通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，CP380主要進行數(shù)據(jù)采集運算處理，CP476，DO135主要完成步進電機驅(qū)動控制，