Page 89 - 《橡塑技术与装备》2025年10期

工艺与设备
PROCESS AND EQUIPMENTS

旋转螺旋缠绕。 微分常数也会依次减小，且不会出现因为微分常数大
2.2 挤出胶料稳流量装置 而产生周期震荡，这就可以有效地防止外部的突变干
挤出机通过螺杆的旋转运动把胶料推向挤出机 扰 [4] 。
头，由于受到螺杆旋向、螺杆与机筒间隙不均匀及挤 在进行 PLC 程序编写时首先设置好不完全微分
出喂料不稳定性的影响，导致智能压延机压出胶片产 PID 的环路数、扫面环路、采样周期、比例常数、积
生波动，影响巨型工程胎断面轮廓的缠绕精度。为了 分常数、微分常数，以及微分增益等参数，具体设置
提升智能压延机压出胶片精度的稳定性，通过在挤出 如图 6 所示。
机筒与挤出机头间增加齿轮泵系统（见图 5），将来自
挤出机的高温胶料增压，经过齿轮泵的稳压后流量稳
定地送入挤出机头，再供料给智能压延机，能够大幅
度减少压出胶片的波动。

1— 机筒 ； 2— 螺杆 ； 3— 齿轮泵组件 ； 4— 挤出机头 ；
5— 智能压延机
图 5 挤出胶料稳流量系统
挤出机挤出胶料的压力一般为 10 MPa 左右，经
过齿轮泵组件的增加压力后，挤出胶料压力可以达到
35 MPa，提升了智能压延机压出胶片的紧密性 ；挤出
胶料经过齿轮泵组件两个外啮合的圆柱齿轮相对转动 图 6 PID 控制参数设置
来输送，达到挤出胶料的近线性输出，从而使智能压 通过现场反复调试验证，缠绕成型系统 PID 调节
延机压出胶片的精度相比之前大幅度提升。 的比例常数值在 100 左右，积分常数值在 40 左右，微
2.3 压出胶片闭环控制系统 分常数值在 10 左右。
巨型工程胎半制品部件缠绕成型系统的上位机控 2.3.2 设备速度斜坡控制
制算法是基于智能压延机压片胶片的尺寸为基准进行 经过不完全微分 PID 控制得到稳定宽度的压出胶
计算，压出胶片闭环系统的控制，主要是从以下两方 片，在生产过程中，既要保证缠绕启动和停止时不能
面进行优化设计。 出现断料及压出胶片宽度异常变化，又要保证压出胶
2.3.1 不完全微分 PID 控制 片在生产过程中不能出现拉伸或堆积现象。需要解决
通过测量智能压延机压出胶条的宽度，运用 PID 缠绕启停过程中的设备各部件的加减速匹配控制，以
控制的方式来动态调节压出胶条宽度。在智能压延机 及匀速缠绕过程中各设备速度的匹配控制。
出口处设计有激光测宽传感器，收集的压出胶片宽度 2.3.2.1 加减速斜坡控制
信号反馈给 PLC，PLC 通过调节伺服驱动动态响应灵 由于挤出机螺杆的转动惯量与智能压延机的辊筒
敏的压延机辊筒速度来拉伸或压缩压出胶片，从而使 转动惯量差距巨大，常规手段的线性曲线调节螺杆转
压出胶片宽度时刻保持在设定误差范围内。 速和辊筒速度时，会造成堵胶、缺料等不良现象。加
为了改善常规 PID 控制容易受到外部突变干扰的 减速时间设置的合理与否对电机的启动、停止运行及
缺陷，在微分控制环节加入一个低通滤波器，采用不 调速系统的响应速度都有重大影响 [5] 。
完全微分 PID 控制。相较于完全微分，不完全微分在 首先，进行挤出机螺杆转速和压延机辊筒速度加
生产过程中，受到外部连续干扰时，微分依然起作用， 减速斜坡控制，压延机辊筒速度按公式（1）进行控制：

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