[實用新型]機組式凹版印刷機的自適應PID張力控制系統

有效

• 申請號: 201120484376.6
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN202319278U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 龐少朋;練大偉
• 申請（專利權）人: 陜西北人印刷機械有限責任公司
• 主分類號: B41F33/16
• 分類號: B41F33/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本實用新型屬于印刷機械技術領域，涉及一種機組式凹版印刷機的自適應PID張力控制系統。

背景技術

由于PID調節器規律簡，運行可靠，易于實現，所以PID控制器仍然是目前工業生產過程控制系統中應用最廣泛的一類控制器。凹版印刷機中的張力控制是整個電氣控制系統設計中的核心內容，而PID控制器的參數整定又是張力控制器的重中之重，它是根據被控過程的特性來確定PID控制器的比例系數，積分時間以及微分時間的大小。

由于凹版印刷機的放卷和收卷的負載特性比較特殊，隨著印刷過程的進行，其相應的卷取半徑會發生變化，同樣其轉動慣量也跟著發生變化。另外，由于各種產品對工藝的要求各不相同，所以印刷速度也會隨著工藝的轉換而切換。同時凹版印刷機的工作過程就是一個不斷重復自動收放料，自動升降速的過程，實際就是各種不同狀態的相互切換。但現有的PID控制器的參數是在某個卷徑范圍內整出的一組固定的P、I、D參數，這樣的參數往往是一種折中的參數，這種折中的參數通常不能全部兼顧，從而影響印刷機的精度。

發明內容

本實用新型的目的是，提供一種機組式凹版印刷機的自適應PID張力控制系統，解決了現有技術中PID控制器的參數是在某個卷徑范圍內整出的一組固定的P、I、D參數，這種折中的參數通常不能全部兼顧，影響了印刷機的精度，導致產品的質量不穩定、產量低、廢品率高、原材料消耗大的問題。

本實用新型所采用的技術方案是，一種機組式凹版印刷機的自適應PID張力控制系統，包括設置在PLC中的PID控制器，PID控制器與變頻器連接，變頻器與變頻電機連接；在放料、引入、引出、收料部分分別設置有各自的擺輥電位器，PID控制器分別與所有的擺輥電位器連接，PLC還和人機界面連接。

本實用新型的有益效果是與背景技術相比，1)PID參數有原來的靜態變為動態，是凹版印刷機始終處于最佳工作狀態，提高印刷產品的質量。2)減少擺輥的調節時間，減少擺輥擺動幅度，提高響應時間。3)減少廢品率。

附圖說明

圖1是本實用新型機組式凹版印刷機的張力控制系統示意圖；

圖2是本實用新型系統的自適應PID參數啟動P值變化示意圖；

圖3是本實用新型系統的自適應PID參數啟動I值變化示意圖；

圖4是本實用新型系統得到的適合當前卷徑的P值示意圖；

圖5是本實用新型系統得到的適合當前卷徑的I值示意圖。

圖中，1.人機界面，2.PID控制器，3.變頻器，4.變頻電機，5.擺輥電位器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對進行詳細說明。

如圖1所示，本實用新型控制系統的結構是，包括設置在PLC中的PID控制器2，PID控制器2與變頻器3連接，變頻器3與變頻電機4連接；在放料、引入、引出、收料部分分別設置有各自的擺輥電位器5，PID控制器2另與所有的擺輥電位器5連接，人機界面與PLC連接。

人機界面1選用觸摸屏，實現人和機器的信息交換，設定和顯示機器運行時所必須的差數。PID控制器2用于完成整個系統的控制程序的編制，實現具體的工藝和數據處理。變頻器3通過速度給定信號還實現變頻電機4的變頻控制。擺輥電位器5通過擺輥電位器來檢測當前張力的變化，其輸入作為PID的偏差量。

凹版印刷機的張力控制由西門子PLC程序實現，通過人機界面顯示及設定相關參數，來實現交流矢量變頻電機驅動，組成一套完善的七變頻電機張力控制系統。在放料、引入、引出、收料分別裝有一個擺輥電位器，通過擺輥位置的變化來采集電位器上的電壓或電流的變化，達到采集張力反饋信號的目的。其輸入e(t)與輸出u(t)的關系為：

U(t)＝KP(e(t)+1/∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)，式中積分的上下限分別是0和t。

它的傳遞函數為：G(s)＝U(s)/E(s)＝KP(1+1/(TI*s)+TD*s)，其中KP為比例系數；TI為積分時間常數；TD為微分時間常數。

由PID控制器輸入e(t)與輸出u(t)的關系可得：當e(t)一定，且PID控制器中的各個參數固定不變，其輸出u(t)也固定不變。當卷取半徑逐漸增大時，其相應的慣性也增大，這樣固定的輸出將不在滿足控制系統的要求，使擺輥產生震蕩，使張力產生變化。