機組式凹印機PID控制 讓穿料工作輕松自如

我們知道，機組式凹印機的印刷色組較多，且在烘干過程中料膜需要經(jīng)過一段較長距離的烘道，這給操作人員的穿料工作帶來了諸多麻煩，尤其是當發(fā)生斷料或第一次穿料時，操作人員必須關(guān)掉放料電源或通過軸切換才能完成穿料工作。為了使穿料工作更加輕松自如，筆者根據(jù)我公司生產(chǎn)的機組式凹印機的結(jié)構(gòu)形式，利用PID控制穿料系統(tǒng)，有效避免了斷料或積料情況的發(fā)生。在此，筆者就將PID控制的實現(xiàn)原理和控制過程與大家分享。

實現(xiàn)原理

利用PID控制機組式凹印機的穿料系統(tǒng)，實際上是利用PID控制放料擺輥當前位置的方法，以此通過控制放料電機使其實現(xiàn)主動放料的過程。機組式凹印機穿料系統(tǒng)的走料路線圖如圖1所示，為保證穿料工作的順利進行，首要的前提就是解決斷料問題。如果在印刷過程中因操作不當或其他原因而導(dǎo)致斷料發(fā)生時，收料電機和放料電機便會因此而失去張力，此時，收料擺輥和放料擺輥在氣缸的作用下將擺至前極限位置。受放料擺輥的影響，放料當前軸發(fā)生反轉(zhuǎn)而將料膜回卷；收料當前軸加速正轉(zhuǎn)而將料膜回卷。

當發(fā)生斷料時按下急停按鈕，為使收料當前軸和放料當前軸保持當前狀態(tài)，此時應(yīng)將二者的PID控制量清零，這樣可避免料膜發(fā)生回卷從而節(jié)約穿料長度。

接下來便是穿料工作，首先將“穿料”旋鈕撥到“ON”，使放料當前軸接通并處于工作狀態(tài)（此時放料當前軸不受急停按鈕的控制，而是受PID控制）；收料、收放料牽引、主電機變頻器的使能應(yīng)斷開，并對其控制量進行清零。

穿料起始一般會采取人工拉料的方式，在人工拉料的作用下放料擺輥會來回擺動，放料擺輥的位置會隨著拉力大小和拉料速度而變化，而PID控制量會隨著放料擺輥位置的變化而變化，此時，可通過擺輥電位器檢測放料擺輥的位置，以及改變放料電機的PID控制量，來實現(xiàn)輕松穿料。

控制過程

穿料時放料電機不能反轉(zhuǎn)，須一直處于電動放料狀態(tài)，速度大小與放料擺輥當前的PID控制量有關(guān)，其中，PID控制量應(yīng)大于或者等于零。也就是說，穿料時保證放料電機始終處于一種去掉放料擺輥負方向的PID閉環(huán)控制模式。穿料控制系統(tǒng)放料電機PID控制程序框圖如圖2所示，其具體控制過程如下。

放料擺輥運動過程圖如圖3所示，穿料時放料擺輥處于前極限位置，放料電機處于正轉(zhuǎn)零速狀態(tài)，人工進行拉料時，放料電機的使能接通，而人工拉動不足以使放料電機運轉(zhuǎn)，只能通過人工拉動料膜將放料擺輥拉向后極限位置。在此過程中，根據(jù)放料速度的不同，會出現(xiàn)以下兩種情況。

（1）當放料速度大于人工拉料的速度時，放料加快，放料擺輥則從后極限位置向前極限位置擺動，經(jīng)過零位后，放料擺輥電位器檢測到偏差為負，在PID控制下，放料電機的控制量逐漸變小，放料電機正轉(zhuǎn)速度變慢。

（2）當放料速度小于人工拉料速度時，放料減慢，放料擺輥則從前極限位置向后極限位置擺動，放料擺輥過零位后，在PID控制下，放料電機的放料速度逐漸變快，從而實現(xiàn)主動放料，同時也可避免出現(xiàn)積料或斷料的現(xiàn)象。

注意事項

（1）為了讓放料電機一直處于主動放料狀態(tài)，應(yīng)使放料擺輥從后極限位置向前極限位置擺動過程中的PID控制量逐漸變小，當PID控制量<0時，需將其清零，只有PID控制量不為負數(shù)時，才能保證放料電機正轉(zhuǎn)放料，以使穿料工作更易于進行。

（2）放料擺輥從前極限位置向后極限位置的擺動過程中，需要對其控制量進行限幅，以不至于使放料過快而出現(xiàn)積料現(xiàn)象。

（3）穿料時調(diào)用單獨的PID控制參數(shù)以便實現(xiàn)實際操作和調(diào)整，PID控制參數(shù)及限幅的大小都可在試驗過程中進行調(diào)整。

上述PID控制方法是筆者在長期的工作中總結(jié)出來的，通過多次試驗和論證，該方法已廣泛應(yīng)用于我公司生產(chǎn)的機組式凹印機中。經(jīng)過實踐證明，利用PID對穿料系統(tǒng)進行控制，不僅縮短了穿料時間，有效提高了工作效率，還降低了操作人員的勞動強度，使設(shè)備的操作更加人性化。