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[摘 要]平板式连续压机是一种框架结构的压机，有几十个机架固定组成。平板式连续压机中的主导机架装有三个位移传感器的机架。其中从机架装有两个位移传感器的机架。同时包含检测位置的传感器、检测压力的触感器和检测成品板厚度的测量仪，以实现区域控制和厚度的控制。
[关键词]平板式连续压机；主导机架；压力传感器；位移传感器
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）47-0374-01
如何利用平板式连续压机生产出高质量的板材，板坯的厚度控制至关重要。当纤维的材质、含水率等有变化时，单靠单个的机架常常会达不到控制要求，最终导致热态板坯的厚度达不到工艺要求。另外板坯在连续压机中的时候是热态状况，一旦离开了压机，板坯会冷却。板坯在由热变冷的过程中，厚度会发生变化，而每一段板坯的变化情况又是各不相同的，最终导致成型板的厚度达不到工艺要求。
1主导机架的位置控制系统的构建
主导机架的位置控制系统在国内外几十条平板式连续压机生产线中都有运用，为了实现将单个机架控制方式改变成由若干个机架组成的区域控制方式和结合厚度反馈控制方式，将成品板的厚度控制在工艺范围内[1]。本在将在以下三个方面进行研究：①主从机架确定合理的控制模式，是位置控制还是压力控制；②如何合理计算主导机架的厚度设定值，如何合理计算从机架的压力设定值。③如何根据冷板厚度的设定值和实际值（来自测厚仪），自动计算出动态的厚度干预量[2]。
对主导机架的位置控制系统研究的详细过程进行以下的说明，PROFIBUS1：连接平板式连续压机上的位移传感器。PROFIBUS2：连接液压站DP从站，阀和压力传感器连接到液压DP从站，操作界面HMI连接到太网卡，实现PC与PLC之间的数据通讯。CPU选用西门子公司的S400系列，以太网卡选用的是西门子公司的CP443系列。DP从站选用西门子的ET200S接口模块，并配以若个模拟量和数字量I/O模块[3]。
2主导机架的位置控制系统模块分析
2.1主导机架控制原理
由上面的框图可以看出，最终厚度设定值由二部分组成，一部分是热板厚度设定值，来自于配方界面的设定，另一部分是厚度干预量。这两部分相加得到最终热板厚度设定值A。其中厚度干预量是来自厚度控制系统，该系统根据实际和设定的冷板厚度，自动计算出一个不断变化的值，作为一个厚度干预量。PI控制环接受A和B两个不断变化的值，来控制液压阀[4]。
由图2主导机架控制原理，举例进行详细分析，热板厚度设定值：12mm，热板实际厚度：12.4mm；冷板厚度设定值：11mm，冷板实际厚度：11.3mm；最大极限压力设定值：300N/mm2，最小极限压力设定值：0 N/mm2；油缸实际压力：100 N/mm2；冷板厚度偏差值 = 冷板厚度设定值 - 冷板左侧实际厚度 = 11-11.3 = -0.3mm；通过厚度控制系统，得到一个逐渐减小的厚度干预量，例如从0减小到-0.2mm（厚度干预量的极限+/-0.2mm，可修改）。最终厚度设定值=热板厚度设定值+厚度干预量=12+（0...-0.2）=（12...11.8）mm。热板实际厚度是12.4mm，而要求的厚度是（12...11.8）mm，实际值>设定值，要求主导机架加压，而此时油缸实际压力是100 N/mm2，最大极限压力设定值时300 N/mm2，所有还有200 N/mm2的上升，为此主导机架加压激活，实际压力逐渐增加，板坯实际厚度逐渐减小，反之亦然[5]。
2.2從机架控制原理
从机架的压力设定值 = Limit（最大极限压力，主导机架的压力实际值*压力耦合系数，最小极限压力）。压力控制量之间的相互关系：压力耦合系数和主导机架压力实际值相乘，得到从机架压力设定值。当从机架压力设定值大于从机架压力实际值时，从机架加压激活。当从机架压力设定值小于从机架实际压力时，从机架减压激活。由此也可以看出，从机架紧紧跟随主导机架，主导机架压力增加，从机架压力也增加，主导机架压力减小，从机架压力也减小。
由从机架控制原理举例，当压力耦合系数：1，主导机架压力实际值：100 N/mm2，极限压力设定值： 300N/mm2。从机架压力实际值：50 N/mm2，机架压力设定值 =压力耦合系数×主导机架压力实际值 = 1×100=100 N/mm2，从机架实际压力是50 N/mm2，而最大极限压力设定值时300 N/mm2，所有还有250 N/mm2的上升空间，为此从机架左侧加压激活，实际压力逐渐增加，实际厚度逐渐减小，反之亦然。
2.3控制方法说明
主导机架的左、中、右侧都采用厚度控制，要实现厚度控制，就要有厚度实际值和厚度设定值。主导机架的厚度实际值是通过位移传感器测量所得，在主导机架的左、中、右侧分别安装了位移传感器，分别测量主导机架下板坯的左中右厚度。主导机架的厚度设定值由两部分相加所得，一部分是在根据工艺要求设定，另一部分是根据厚度仪测量所得的冷板实际厚度值，计算而得的一个厚度干预量。当冷板实际厚度过大时，就得到一个逐渐减小的厚度干预量，厚度设定值也逐渐减小，主导机架下的板坯的厚度也逐渐减小。当冷板实际厚度过小时，就得到一个逐渐增加的厚度干预量，厚度设定值也逐渐增加，主导机架下的板坯的厚度也逐渐增加。厚度仪有左、中、右三个测厚探头，左、中、右的冷板厚度可以分别测量，根据这三个不同的冷板厚度，分别得到不同的左、中、右厚度干预量，最终主导机架得到不同的左、中、右厚度设定值。因为板坯由热变冷，板坯厚度会变化，造成板坯质量下降，测厚仪的厚度反馈干预主导机架的厚度控制，很好地改善了这一情况。
选择主导机架附近的机架作为从机架，从机架的数量不限，主要是根据实际情况选择。从机架的左、中、右都是压力控制，所有从机架的左、中、右侧都是分别跟随主导机架的左、中、右侧。当主导机架下的板厚度大于厚度设定值，主导机架油缸压力增加，从机架的压力跟随着也增加，帮助主导机架把减小板坯厚度，若主导机架压力达到最大极限值已无法再加压，所有的从机架的压力因为跟随主导机架，自然会得到一个较大的压力设定值，板坯在经过若干个从机架且从机架的油缸压力都很大时，最终板坯的厚度自然会减小。当主导机架下的板厚度小于厚度设定值，主导机架油缸压力减小，从机架的压力跟随着也减小，帮助主导机架增加板坯厚度，若主导机架压力达到最小极限值已无法再减压，所有的从机架的压力因为跟随主导机架，自然会得到一个较小的压力设定值，板坯在经过若干个从机架且从机架的油缸压力都很小时，最终板坯的厚度自然会增加。从机架的应用，证明了一点：一个区域的共同作用，其效果必然会好于单个机架。
3结论
本文详细的阐述了一种主导机架的位置控制系统，在此主导机架的位置控制系统主要实现对主导机架、从机架的控制来实现完成过程，当影响板坯的温度、湿度都相对平稳时，可以激活主导机架的位置控制方式，由此生产出来的板坯，其厚度控制的精度几乎都在+/-0.1mm的范围内，大大提高了板坯的质量，满足了用户的需求并为未来的研究提供了指导性思路。
参考文献：
[1]过志昌， 过常乐. 中国过滤技术的重大进展[J]. 化工装备技术， 2009， 30（5）：13-17.
[2]KIaus， Ahrweiler， 杨美鑫，等. KUSTERS连续式热压机[J]. 木材加工机械， 1987（S2）：3-11.
[3]姜征. 上海板机——BY74系列平压式连续压机通过鉴定[J]. 木材工业， 2010（6）：65.
[4]陈愈. 液压阀[M]. 中国铁道出版社， 1983.
[5]蔡军， 王磊. 精梳机机架结构在主运动激励作用下的动态特性优化设计[J].毛纺科技， 2017， 45（5）：68-73.
作者简介
邱冬梅 （1973-），女，汉族，上海市人，本科学历，上海人造板机器厂有限公司 电气设计，电气设计员，工程师，主要从事研究方向：电气自动化控制。
[关键词]平板式连续压机；主导机架；压力传感器；位移传感器
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）47-0374-01
如何利用平板式连续压机生产出高质量的板材，板坯的厚度控制至关重要。当纤维的材质、含水率等有变化时，单靠单个的机架常常会达不到控制要求，最终导致热态板坯的厚度达不到工艺要求。另外板坯在连续压机中的时候是热态状况，一旦离开了压机，板坯会冷却。板坯在由热变冷的过程中，厚度会发生变化，而每一段板坯的变化情况又是各不相同的，最终导致成型板的厚度达不到工艺要求。
1主导机架的位置控制系统的构建
主导机架的位置控制系统在国内外几十条平板式连续压机生产线中都有运用，为了实现将单个机架控制方式改变成由若干个机架组成的区域控制方式和结合厚度反馈控制方式，将成品板的厚度控制在工艺范围内[1]。本在将在以下三个方面进行研究：①主从机架确定合理的控制模式，是位置控制还是压力控制；②如何合理计算主导机架的厚度设定值，如何合理计算从机架的压力设定值。③如何根据冷板厚度的设定值和实际值（来自测厚仪），自动计算出动态的厚度干预量[2]。
对主导机架的位置控制系统研究的详细过程进行以下的说明，PROFIBUS1：连接平板式连续压机上的位移传感器。PROFIBUS2：连接液压站DP从站，阀和压力传感器连接到液压DP从站，操作界面HMI连接到太网卡，实现PC与PLC之间的数据通讯。CPU选用西门子公司的S400系列，以太网卡选用的是西门子公司的CP443系列。DP从站选用西门子的ET200S接口模块，并配以若个模拟量和数字量I/O模块[3]。
2主导机架的位置控制系统模块分析
2.1主导机架控制原理
由上面的框图可以看出，最终厚度设定值由二部分组成，一部分是热板厚度设定值，来自于配方界面的设定，另一部分是厚度干预量。这两部分相加得到最终热板厚度设定值A。其中厚度干预量是来自厚度控制系统，该系统根据实际和设定的冷板厚度，自动计算出一个不断变化的值，作为一个厚度干预量。PI控制环接受A和B两个不断变化的值，来控制液压阀[4]。
由图2主导机架控制原理，举例进行详细分析，热板厚度设定值：12mm，热板实际厚度：12.4mm；冷板厚度设定值：11mm，冷板实际厚度：11.3mm；最大极限压力设定值：300N/mm2，最小极限压力设定值：0 N/mm2；油缸实际压力：100 N/mm2；冷板厚度偏差值 = 冷板厚度设定值 - 冷板左侧实际厚度 = 11-11.3 = -0.3mm；通过厚度控制系统，得到一个逐渐减小的厚度干预量，例如从0减小到-0.2mm（厚度干预量的极限+/-0.2mm，可修改）。最终厚度设定值=热板厚度设定值+厚度干预量=12+（0...-0.2）=（12...11.8）mm。热板实际厚度是12.4mm，而要求的厚度是（12...11.8）mm，实际值>设定值，要求主导机架加压，而此时油缸实际压力是100 N/mm2，最大极限压力设定值时300 N/mm2，所有还有200 N/mm2的上升，为此主导机架加压激活，实际压力逐渐增加，板坯实际厚度逐渐减小，反之亦然[5]。
2.2從机架控制原理
从机架的压力设定值 = Limit（最大极限压力，主导机架的压力实际值*压力耦合系数，最小极限压力）。压力控制量之间的相互关系：压力耦合系数和主导机架压力实际值相乘，得到从机架压力设定值。当从机架压力设定值大于从机架压力实际值时，从机架加压激活。当从机架压力设定值小于从机架实际压力时，从机架减压激活。由此也可以看出，从机架紧紧跟随主导机架，主导机架压力增加，从机架压力也增加，主导机架压力减小，从机架压力也减小。
由从机架控制原理举例，当压力耦合系数：1，主导机架压力实际值：100 N/mm2，极限压力设定值： 300N/mm2。从机架压力实际值：50 N/mm2，机架压力设定值 =压力耦合系数×主导机架压力实际值 = 1×100=100 N/mm2，从机架实际压力是50 N/mm2，而最大极限压力设定值时300 N/mm2，所有还有250 N/mm2的上升空间，为此从机架左侧加压激活，实际压力逐渐增加，实际厚度逐渐减小，反之亦然。
2.3控制方法说明
主导机架的左、中、右侧都采用厚度控制，要实现厚度控制，就要有厚度实际值和厚度设定值。主导机架的厚度实际值是通过位移传感器测量所得，在主导机架的左、中、右侧分别安装了位移传感器，分别测量主导机架下板坯的左中右厚度。主导机架的厚度设定值由两部分相加所得，一部分是在根据工艺要求设定，另一部分是根据厚度仪测量所得的冷板实际厚度值，计算而得的一个厚度干预量。当冷板实际厚度过大时，就得到一个逐渐减小的厚度干预量，厚度设定值也逐渐减小，主导机架下的板坯的厚度也逐渐减小。当冷板实际厚度过小时，就得到一个逐渐增加的厚度干预量，厚度设定值也逐渐增加，主导机架下的板坯的厚度也逐渐增加。厚度仪有左、中、右三个测厚探头，左、中、右的冷板厚度可以分别测量，根据这三个不同的冷板厚度，分别得到不同的左、中、右厚度干预量，最终主导机架得到不同的左、中、右厚度设定值。因为板坯由热变冷，板坯厚度会变化，造成板坯质量下降，测厚仪的厚度反馈干预主导机架的厚度控制，很好地改善了这一情况。
选择主导机架附近的机架作为从机架，从机架的数量不限，主要是根据实际情况选择。从机架的左、中、右都是压力控制，所有从机架的左、中、右侧都是分别跟随主导机架的左、中、右侧。当主导机架下的板厚度大于厚度设定值，主导机架油缸压力增加，从机架的压力跟随着也增加，帮助主导机架把减小板坯厚度，若主导机架压力达到最大极限值已无法再加压，所有的从机架的压力因为跟随主导机架，自然会得到一个较大的压力设定值，板坯在经过若干个从机架且从机架的油缸压力都很大时，最终板坯的厚度自然会减小。当主导机架下的板厚度小于厚度设定值，主导机架油缸压力减小，从机架的压力跟随着也减小，帮助主导机架增加板坯厚度，若主导机架压力达到最小极限值已无法再减压，所有的从机架的压力因为跟随主导机架，自然会得到一个较小的压力设定值，板坯在经过若干个从机架且从机架的油缸压力都很小时，最终板坯的厚度自然会增加。从机架的应用，证明了一点：一个区域的共同作用，其效果必然会好于单个机架。
3结论
本文详细的阐述了一种主导机架的位置控制系统，在此主导机架的位置控制系统主要实现对主导机架、从机架的控制来实现完成过程，当影响板坯的温度、湿度都相对平稳时，可以激活主导机架的位置控制方式，由此生产出来的板坯，其厚度控制的精度几乎都在+/-0.1mm的范围内，大大提高了板坯的质量，满足了用户的需求并为未来的研究提供了指导性思路。
参考文献：
[1]过志昌， 过常乐. 中国过滤技术的重大进展[J]. 化工装备技术， 2009， 30（5）：13-17.
[2]KIaus， Ahrweiler， 杨美鑫，等. KUSTERS连续式热压机[J]. 木材加工机械， 1987（S2）：3-11.
[3]姜征. 上海板机——BY74系列平压式连续压机通过鉴定[J]. 木材工业， 2010（6）：65.
[4]陈愈. 液压阀[M]. 中国铁道出版社， 1983.
[5]蔡军， 王磊. 精梳机机架结构在主运动激励作用下的动态特性优化设计[J].毛纺科技， 2017， 45（5）：68-73.
作者简介
邱冬梅 （1973-），女，汉族，上海市人，本科学历，上海人造板机器厂有限公司 电气设计，电气设计员，工程师，主要从事研究方向：电气自动化控制。