[实用新型]机组式凹版印刷机的自适应PID张力控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于印刷机械技术领域，涉及一种机组式凹版印刷机的自适应PID张力控制系统。

背景技术

由于PID调节器规律简，运行可靠，易于实现，所以PID控制器仍然是目前工业生产过程控制系统中应用最广泛的一类控制器。凹版印刷机中的张力控制是整个电气控制系统设计中的核心内容，而PID控制器的参数整定又是张力控制器的重中之重，它是根据被控过程的特性来确定PID控制器的比例系数，积分时间以及微分时间的大小。

由于凹版印刷机的放卷和收卷的负载特性比较特殊，随着印刷过程的进行，其相应的卷取半径会发生变化，同样其转动惯量也跟着发生变化。另外，由于各种产品对工艺的要求各不相同，所以印刷速度也会随着工艺的转换而切换。同时凹版印刷机的工作过程就是一个不断重复自动收放料，自动升降速的过程，实际就是各种不同状态的相互切换。但现有的PID控制器的参数是在某个卷径范围内整出的一组固定的P、I、D参数，这样的参数往往是一种折中的参数，这种折中的参数通常不能全部兼顾，从而影响印刷机的精度。

发明内容

本实用新型的目的是，提供一种机组式凹版印刷机的自适应PID张力控制系统，解决了现有技术中PID控制器的参数是在某个卷径范围内整出的一组固定的P、I、D参数，这种折中的参数通常不能全部兼顾，影响了印刷机的精度，导致产品的质量不稳定、产量低、废品率高、原材料消耗大的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种机组式凹版印刷机的自适应PID张力控制系统，包括设置在PLC中的PID控制器，PID控制器与变频器连接，变频器与变频电机连接；在放料、引入、引出、收料部分分别设置有各自的摆辊电位器，PID控制器分别与所有的摆辊电位器连接，PLC还和人机界面连接。

本实用新型的有益效果是与背景技术相比，1)PID参数有原来的静态变为动态，是凹版印刷机始终处于最佳工作状态，提高印刷产品的质量。2)减少摆辊的调节时间，减少摆辊摆动幅度，提高响应时间。3)减少废品率。

附图说明

图1是本实用新型机组式凹版印刷机的张力控制系统示意图；

图2是本实用新型系统的自适应PID参数启动P值变化示意图；

图3是本实用新型系统的自适应PID参数启动I值变化示意图；

图4是本实用新型系统得到的适合当前卷径的P值示意图；

图5是本实用新型系统得到的适合当前卷径的I值示意图。

图中，1.人机界面，2.PID控制器，3.变频器，4.变频电机，5.摆辊电位器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对进行详细说明。

如图1所示，本实用新型控制系统的结构是，包括设置在PLC中的PID控制器2，PID控制器2与变频器3连接，变频器3与变频电机4连接；在放料、引入、引出、收料部分分别设置有各自的摆辊电位器5，PID控制器2另与所有的摆辊电位器5连接，人机界面与PLC连接。

人机界面1选用触摸屏，实现人和机器的信息交换，设定和显示机器运行时所必须的差数。PID控制器2用于完成整个系统的控制程序的编制，实现具体的工艺和数据处理。变频器3通过速度给定信号还实现变频电机4的变频控制。摆辊电位器5通过摆辊电位器来检测当前张力的变化，其输入作为PID的偏差量。

凹版印刷机的张力控制由西门子PLC程序实现，通过人机界面显示及设定相关参数，来实现交流矢量变频电机驱动，组成一套完善的七变频电机张力控制系统。在放料、引入、引出、收料分别装有一个摆辊电位器，通过摆辊位置的变化来采集电位器上的电压或电流的变化，达到采集张力反馈信号的目的。其输入e(t)与输出u(t)的关系为：

U(t)＝KP(e(t)+1/∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)，式中积分的上下限分别是0和t。

它的传递函数为：G(s)＝U(s)/E(s)＝KP(1+1/(TI*s)+TD*s)，其中KP为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。

由PID控制器输入e(t)与输出u(t)的关系可得：当e(t)一定，且PID控制器中的各个参数固定不变，其输出u(t)也固定不变。当卷取半径逐渐增大时，其相应的惯性也增大，这样固定的输出将不在满足控制系统的要求，使摆辊产生震荡，使张力产生变化。