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双螺杆挤出机温度控制系统的设计与优化
作者：陈营来源：《科学与财富》2017年第32期
摘要：下面以双螺杆挤出机作为研究对象，选取与其应用关系密切的温度控制系统展开具体说明。论述中首先说明温度控制系统的设计中相关要素，包括系统组成、基本原理、数学模型；然后，再控制优化需求指出两种PID控制原理，并通过仿真模型加以分析，最后做出优化选择并结合实验举例进行说明。
关键词：双螺杆挤出机；温度控制系统；设计；优化
由于现代生活形态与生活方式中对于塑料产品的需求日益增加，因此，双螺杆挤出机在现代工业中的应用范围也越来越受到关注。一般的经验表明该类型机体的运作除了稳定性、参数精确性之外，其中影响产品形态与质量的最关键因子是温度，所以有必要针对现阶段的生产需求从温度控制的角度对其做出分析。
一、系统组成
从系统结构层面分析，双螺杆挤出机温度控制系统多9个部分组成；其结构设计的目的是为了令各段温度有一个可满足物料塑化与混合的温度梯度，因此，会在各个段匹配设置相应的温度采集器、加热装置、冷却装置，从而达到预期的分段控制目标。所以9个部分先选择了一个挤出机机体，为其配置了一个可以控制整体运行的“大脑”，即PC机软件操作平台系统；然后，根据各段匹配需要，安排了数字量输出控制卡、模拟量信号采集卡；同时在形态、温度传感方面则设计了固态继电器、温度采集传感器。在这6个部分确定后，只需要按照其分段温度梯度控制需要匹配设计加热器、冷却水管、冷却水电磁阀即可。
二、基本原理
在双螺杆挤出机工作过程中，其温度控制系统的工作程序主要通过温度传感器模拟信息采集卡计算机智能控制算法调节加热器固态继电器和冷却水电磁阀控制。因此，它属于一个闭环控制类型的温度控制系统。从其原理分析，要求在整个闭环控制系统之内设计四大部分，第一部分是设定温度及指标灯；第二部是温度控制算法、加热系统执行器或冷却系统执行器、机体温度；第三部分是温度传感器；第四部分是空气散热。其中，只需要将空气散热部分与机体温度关联，温度传感器与机体温度、设定温度指标灯关联即将四个部分密切结合起来，令其在闭环控制系统之内完成温度控制的工作运行。
三、数学模型
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在双螺杆挤出机温度控制系统中所使用的数学模型主要是根据与其温度传递函数近似一阶惯性，因此其公式就可以用G1K（tS1）表示并加以计算。其中，G1即当作温度r