一、概述 

性能優(yōu)良的塑料制品生產(chǎn)，不但要正確使用原料，加工設(shè)備及工藝參數(shù)的選用也非常關(guān)鍵。擠出機(jī)料筒及機(jī)頭各段溫度的精確控制對(duì)提高擠出機(jī)產(chǎn)量的穩(wěn)定性及保證性能有積極的意義。目前，國內(nèi)大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型塑料擠出機(jī)的溫度控制系統(tǒng)普遍采用分離儀表控制方案和PLC集中控制方案兩種。本文主要介紹采用多回路溫度控制模塊的新型控制系統(tǒng)。

 二、原控制方案分析    

對(duì)于分離儀表控制方案，雖然具有價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，但在控制功能上受到很多限制，主要體現(xiàn)在對(duì)各分離單元單獨(dú)進(jìn)行控制,整個(gè)系統(tǒng)無法實(shí)施綜合控制，多只溫控表的使用一方面使溫控電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率增加；另一方面由于溫控表多為斷續(xù)控溫方式，因此造成各加熱區(qū)溫度波動(dòng)較大，影響了塑料制品的加工質(zhì)量。對(duì)于PLC集中控制方案，雖然能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施綜合控制，但是要編寫多回路的PID控溫算法實(shí)現(xiàn)難度大，占用CPU的資源多，一旦溫區(qū)超過8個(gè)則難以實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制。如果采用高級(jí)別的CPU構(gòu)建系統(tǒng)，則價(jià)格昂貴，性價(jià)比低。以西門子S7-300 PLC組成16溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)為例，系統(tǒng)配置如下：兩個(gè)SM331，兩個(gè)SM322，構(gòu)成16路溫度輸入、32路開關(guān)量輸出，一個(gè)CPU314，它是西門子的中檔CPU，它作為多回路PID的控制核心。該系統(tǒng)的控制精度取決于CPU314的運(yùn)算速度和PID算法，如果采用STEP7的PID標(biāo)準(zhǔn)功能塊，則對(duì)于純滯后大慣性的控制對(duì)象，難以達(dá)到理想的效果；如果自己編寫專用的PID控制算法則難度較大。該系統(tǒng)還存在隨著溫區(qū)數(shù)量的增多（較多機(jī)型的溫區(qū)在30個(gè)左右）存在價(jià)格升高、控制精度下降的缺點(diǎn)。

 三、新型控制系統(tǒng)配置及功能介紹 

新型溫度控制系統(tǒng)采用宇電AI-7048D5多回路溫度控制模塊結(jié)合觸摸屏、小型PLC組成。AI-7048D5可獨(dú)立的控制對(duì)應(yīng)回路的溫度值，PLC只需通過現(xiàn)場(chǎng)總線就可以輕松的控制各回路的啟停及獲取各回路的當(dāng)前溫度、設(shè)定溫度值。因此可采用宇電PLC，系統(tǒng)硬件和軟件大大簡化，系統(tǒng)的價(jià)格大幅下降，系統(tǒng)的控制精度、可靠性、穩(wěn)定性大幅提高。AI模塊和PLC也可以直接和觸摸屏分別連接，這樣可以減少PLC的數(shù)據(jù)處理量，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

1、主要控制元件介紹    AI-7048D5：采用熱電偶輸入，SSR固態(tài)繼電器電壓輸出，各通道可以有不同的輸入規(guī)格，即可以獨(dú)立使用，也可以與計(jì)算機(jī)或可編程控制器PLC聯(lián)機(jī)使用。本儀表可任選24VDC/AC輸入或100~240VAC電源電壓，并通過ISO9001質(zhì)量認(rèn)證，可靠性高且符合EMC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)；其電源及全部I/O端子均通過了4KV的群脈沖（EFT）抗干擾測(cè)試，能在強(qiáng)干擾環(huán)境下可靠工作，應(yīng)用了宇電公司新一代技術(shù)，使多路輸入達(dá)到與單路測(cè)量相當(dāng)?shù)木扰c抗干擾能力。儀表主要功能如下： ● 最多可支持4路可編程測(cè)量輸入回路，支持K、S、E、J、B、N、T、WRe5-WRe26等多種規(guī)格熱電偶輸入，自動(dòng)冷端補(bǔ)償，也可以輸入mV線性信號(hào)，并可以自由進(jìn)行刻度定義。輸入數(shù)字校正，各輸入回路均具備數(shù)字濾波，且濾波強(qiáng)度可以獨(dú)立調(diào)整或取消濾波。 ● 使用高性能的元器件，大大降低溫度漂移并使得4個(gè)通道之間相互干擾降低，使多路測(cè)量在精度及抗干擾性能上也達(dá)到了與單路測(cè)量儀表相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)。 ● 可支持D5/E5型DIN導(dǎo)軌外型或盤裝儀表外形尺寸，導(dǎo)軌型可連接E8型手持顯示器進(jìn)行顯示編程。 ● 除D5型儀表外，每個(gè)回路都具備獨(dú)立的上、下限或偏差報(bào)警功能，并且其報(bào)警輸出位置（AL1或AL2）可以編程指定。不同輸入回路的上限或下限報(bào)警信號(hào)即可編程為從同一報(bào)警通道輸出，也可從不同的通道輸出。 ● 具有12個(gè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置，用戶可以按自己的使用習(xí)慣自定義儀表的顯示參數(shù)。 ● 具備先進(jìn)的與計(jì)算機(jī)通訊功能，同常用AI-708人工智能調(diào)節(jié)器/溫度控制器通訊協(xié)議完全兼容，1臺(tái)AI-7048在通訊時(shí)可等同4臺(tái)獨(dú)立的測(cè)量及控制儀表。 ●7048系列中的70482型，4路編程測(cè)量輸入回路弱電信號(hào)互相隔離，適合負(fù)極與外殼相連的熱電偶。

2、AI-7048D5溫度控制模塊工作原理    四回路的PID溫度控制智能模塊可以看做是四個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，在一個(gè)采樣周期內(nèi), 溫度傳感器將檢測(cè)到的料筒與機(jī)頭溫度信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，得到偏差進(jìn)行PID運(yùn)算得出控制輸出值，從而達(dá)到精確控制溫度的目的，四個(gè)回路獨(dú)立工作，互不干擾，具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。宇電PID控制原理：AI人工智能控制算法，既對(duì)PID算法加以改進(jìn)和保留，加入模糊控制算法規(guī)則，并對(duì)給定值的變化加入了前饋調(diào)節(jié)。在誤差大時(shí)，運(yùn)用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以徹底消除PID飽和積分現(xiàn)象，如同熟練工人進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)誤差趨小時(shí)，采用改進(jìn)后的PID算法控制輸出。其控制參數(shù)采用被控對(duì)象特征描述方式。一組參數(shù)即可同時(shí)確定PID參數(shù)和模糊控制參數(shù)。系統(tǒng)具有無超調(diào)和高控制精度等特點(diǎn)。針對(duì)不穩(wěn)定的非線形復(fù)雜調(diào)節(jié)對(duì)象，表內(nèi)設(shè)有自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)則，可使系統(tǒng)進(jìn)一步加快響應(yīng)速度，改善控制品質(zhì)。針對(duì)控制參數(shù)較難確定的現(xiàn)實(shí)，表內(nèi)設(shè)有自整定專家系統(tǒng)，可使系統(tǒng)的控制參數(shù)確定簡單，準(zhǔn)確度提高，因此，自整定系統(tǒng)的引入，不僅使復(fù)雜勞動(dòng)簡化，節(jié)約了調(diào)試時(shí)間，而且提高了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。對(duì)于許多復(fù)雜的調(diào)節(jié)對(duì)象，例如電爐溫度控制中的電網(wǎng)電壓變化、外界干擾因素和工作環(huán)境多變等，針對(duì)有嚴(yán)重非線形的控制對(duì)象，國外儀表公司也推出了不少對(duì)策和方法。

在AI系列調(diào)節(jié)器中，針對(duì)有嚴(yán)重中非線性的控制對(duì)象，選擇了自適應(yīng)方式來解決。其改進(jìn)的特點(diǎn)是：當(dāng)控制偏差大于估計(jì)的誤差時(shí)，自適應(yīng)系統(tǒng)不是修改控制參數(shù)(國外儀表的自適應(yīng)功能是修改控制參數(shù))，而是修改輸出值來降低誤差。雖然修改范圍有限，但不會(huì)出現(xiàn)將原來正確控制參數(shù)改錯(cuò)的現(xiàn)象，使響應(yīng)速度加快，使控制精度大大提高。

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