模糊PID在XLPE电缆生产线控制系统中的应用

作     者：苗政 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郜峰利

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：系统工程 XLPE电缆 模糊PID控制 温度控制 

摘      要：交联聚乙烯电缆,简称为交联电缆(XLPE cable),是一种以聚乙烯为主要材料的立体网状结构新型高压电缆。该种电缆最大承受电压可达到500KV,具有质量轻、结构简单、电气性能优良等特点,在工业、军用、民用高压供电电网中有着广泛的应用。CCV法,全称为三层共挤出悬链法,是XLPE电缆最常用的生产方式之一。采用CCV法进行生产的XLPE电缆生产线,统称为XLPE-CCV生产线。该方法是通过三台不同型号的挤出机同时分层挤胶,再配合其它机械设备,经由交联、冷却等一系列工序制成成品电缆。其中,挤出机的加热效率、控制精度与稳定性都是决定生产出的成品电缆性能和质量的重要因素。目前国内的交联生产线大多采用PLC结合传统PID算法对挤出机温度系统进行控制,并根据操作人员的经验现场调整控制参数。但是该方法存在智能化程度不高、现场调整参数费时费力、加热效率低、抗扰动能力差等一系列问题。针对上述问题,本文基于模糊控制算法设计了一套新的温度控制系统。模糊控制是一种新型的自动控制器,它的优点是不用建立精确的数学模型,只根据技术人员的经验就可以设计系统实现对设备的控制。模糊PID控制是以传统PID控制为基础,通过设计规则来根据情况选择不同的PID控制参数。本文通过深入研究模糊控制算法,利用模糊控制算法实现了 PID参数在线自整定系统,并将该模糊PID控制系统移植到西门子S7-300系列PLC中,同时为适应新系统重新设计了 XLPE-CCV生产线HMI人机交互界面,并在白城福佳科技有限公司生产的XLPE-CCV交联电缆生产设备上进行了实机测试。测试中使用西门子WINCC人机交互软件进行了数据的在线监测分析,并与传统的控制方式进行了对比,验证了系统的可行性。本研究为XLPE-CCV三层共挤出交联生产线温度控制系统以及其他工业温控系统的优化设计提供了方案参考。