粉末涂料双螺杆挤出机控制系统的设计与研究

摘要

随着我国对环保问题的重视，作为主要涂料的油漆正逐步被粉末涂料取缔。而挤出机作为粉末涂料生产过程中熔融混炼的必需设备，其性能优劣直接影响粉末涂料生产的质量与效率。所以对挤出机工作特点以及其控制系统的研究具有非常重要的意义。
　　本文以热固性粉末涂料生产中最常用的双螺杆挤出机为研究对象，针对热固性粉末涂料的性能特点，介绍了双螺杆挤出机的工作原理以及挤出工艺过程，分析了挤出机螺杆的结构，得出温度和螺杆转速是影响挤出机性能的主要因素，并从控制机筒温度和螺杆转速以及人机交互方面设计了该挤出机的整体控制方案。然后针对该挤出机控制系统的加热装置、冷却装置、温度检测装置、电机的变频控制、控制系统以及操作界面六大部分进行了详细设计与分析。通过STEP7软件对其进行编程，同时实现HMI与PLC之间的通信，在实时监测挤出机运行过程的同时，还可进行参数设置。本文还对比PID控制、模糊控制及参数自整定模糊控制PID控制三种温度控制方案进行研究与仿真，结合三种控制方案在MATLAB中的仿真结果，验证了模糊PID控制可实现系统超调量小、调节时间减少以及减小静差的理想性能指标，因此最终确定模糊PID控制为温度控制系统的优化方案。
　　该挤出机的控制系统运行可靠、稳定、人机界面友好，有效的提高了粉末涂料生产挤出工艺的质量与效率，为挤出机控制系统的设计与研究提供了理论基础。

目录

声明

1绪 论

1.1 挤出机控制系统的研究意义

1.2 挤出机的国内外研究现状

1.3 挤出机的分类

1.4 研究内容与技术路线

1.5 课题研究任务和论文布局安排

2挤出机温控系统的分析研究

2.1 粉末涂料挤出机的生产材料分析

2.2 双螺杆挤出机结构分析

2.3 粉末涂料挤出工艺的关键要素分析

2.4 粉末涂料挤出机控制方案的设计

2.5 本章小结

3粉末涂料挤出机控制系统的设计研究

3.1 挤出机加热执行器的选择

3.2 挤出机冷却装置

3.3 挤出机温度检测装置

3.4 挤出机变频调速系统的设计

3.5 本章小结

4挤出机控制系统软件设计、人机界面及其通讯

4.1 系统STEP7编程软件的编程步骤

4.2 编程语言的选择

4.3 PLC的程序结构与执行

4.4 控制系统人机界面的设计

4.5 触摸屏与PLC之间的通信

4.6 本章小结

5温度控制的优化过程

5.1 挤出机PID控制器

5.2 模糊控制器设计及模糊推理方法

5.3 模糊PID控制器设计

5.4 本章小结

6总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

攻读硕士期间主要成果