Kurzer Überblick
Im Blasfolienproduktionsprozess ist die Gleichmäßigkeit der Foliendicke ein entscheidender Indikator. Während die Gleichmäßigkeit der Dicke in Längsrichtung durch die Stabilität der Extrusions- und Zuggeschwindigkeiten gesteuert werden kann, hängt die Gleichmäßigkeit der Dicke in Querrichtung im Allgemeinen von der Präzisionsfertigung der Düse ab und variiert mit den Parametern des Produktionsprozesses. Um die Gleichmäßigkeit der Querdicke zu verbessern, muss ein automatisches Querdickenkontrollsystem eingeführt werden. Zu den gängigen Steuerungsmethoden gehören automatische Düsenköpfe und automatische Luftringe. In diesem Abschnitt werden hauptsächlich das Prinzip und die Anwendung automatischer Luftringe vorgestellt.
Grundprinzip
Die automatische Luftringstruktur verfügt über ein Dual--Auslassdesign. Der untere Auslass sorgt für einen konstanten Luftstrom, während der obere Auslass umlaufend in mehrere Luftkanäle unterteilt ist. Jeder Luftkanal besteht aus einer Luftkammer, Ventilen und einem Motor. Der Motor treibt die Ventile an, um die Luftkanalöffnung anzupassen und so den Luftstrom in jedem Kanal zu steuern. Während des Kontrollvorgangs wird das von der Dickensonde erfasste Dickensignal der dünnen Schicht an den Computer übertragen. Der Computer vergleicht das Dickensignal mit der aktuell eingestellten Durchschnittsdicke, berechnet anhand der Dickenabweichung und des Kurventrends und steuert den Motor, um das Ventil in Bewegung zu setzen. Wenn die Folie zu dünn ist, bewegt sich der Motor vorwärts und die Entlüftungsöffnung schließt sich; umgekehrt bewegt sich der Motor rückwärts und der Luftauslass weitet sich. Durch Ändern des Luftstroms an verschiedenen Punkten am Umfang des Luftrings wird die Abkühlrate an jedem Punkt angepasst, sodass die seitliche Dickenabweichung der Folie innerhalb des Zielbereichs bleibt.
Kontrollschema:
Der automatische Luftring ist ein Online-Echtzeit-Kontrollsystem. Die gesteuerten Objekte des Systems sind mehrere auf dem Luftring verteilte Motoren. Der Kühlluftstrom vom Lüfter wird auf jeden Luftkanal verteilt, nachdem er in der Luftringkammer auf konstantem Druck gehalten wird. Ein Motor treibt Ventile zum Öffnen und Schließen an und passt die Luftauslässe und den Luftstrom an, um den Kühleffekt auf den Vorformling am Düsenauslass zu verändern und so die Filmdicke zu steuern. Der Steuerungsprozess zeigt jedoch keinen klaren Zusammenhang zwischen der Variation der Filmdicke und der Motorsteuerungseingabe. Die Dickenschwankungen von Filmen unterschiedlicher Dicke und bei unterschiedlichen Ventilpositionen zeigen nichtlineare und unregelmäßige Änderungen mit der Steuereingabe. Die Anpassung jedes Ventils wirkt sich erheblich auf benachbarte Punkte aus, und die Anpassungen sind verzögerungsabhängig, wodurch Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Zeiten entstehen. Für ein solch hochgradig nichtlineares, stark gekoppeltes, zeitvariables System mit Kontrollunsicherheit ist es nahezu unmöglich, ein präzises mathematisches Modell zu erstellen. Selbst wenn ein mathematisches Modell erstellt werden kann, ist es äußerst komplex und schwer zu lösen, was es unpraktisch macht. Herkömmliche Steuerungsmethoden funktionieren gut mit relativ deterministischen Steuerungsmodellen, sind jedoch gegenüber stark nichtlinearen, unsicheren und komplexen Rückkopplungsinformationen ineffektiv oder sogar machtlos. Daher haben wir einen Fuzzy-Regelalgorithmus gewählt. Darüber hinaus verwendeten wir eine Methode zur Änderung des Fuzzy-Quantisierungsfaktors, um eine bessere Anpassung an Änderungen der Systemparameter zu ermöglichen.
