在吹塑薄膜生產(chǎn)過程中，薄膜厚薄均勻度是一個(gè)很關(guān)鍵的指標(biāo)，其中縱向厚薄均勻度可以通過擠出和牽引速度穩(wěn)定性加以控制，而薄膜橫向厚薄均勻度一般依耐于模頭精密制造，且隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)變化而變化，為了提高薄膜橫向厚薄均勻度，須引進(jìn)自動(dòng)橫向厚薄控制系統(tǒng)，常用控制方法有自動(dòng)模頭（熱膨脹螺絲控制）和自動(dòng)風(fēng)環(huán)，這里主要介紹自動(dòng)風(fēng)環(huán)原理與應(yīng)用。
1.基本原理：
自動(dòng)風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)上采用雙風(fēng)口方式，其中下風(fēng)口風(fēng)量保持恒定，上風(fēng)口圓周上分為若干個(gè)風(fēng)道，每個(gè)風(fēng)道由風(fēng)室、閥門、電機(jī)等組成，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門調(diào)整風(fēng)道開口度，控制每個(gè)風(fēng)道風(fēng)量大小。
控制過程中，由測(cè)厚探頭檢測(cè)到薄膜厚薄信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)把厚薄信號(hào)與當(dāng)前設(shè)定平均厚度進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)厚薄偏差量以及曲線變化趨勢(shì)進(jìn)行運(yùn)算，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門移動(dòng)，當(dāng)薄膜偏厚時(shí)，電機(jī)正向移動(dòng)，風(fēng)口關(guān)??；相反，電機(jī)反向移動(dòng)，風(fēng)口增大，通過改變風(fēng)環(huán)圓周上各點(diǎn)風(fēng)量大小，調(diào)整各點(diǎn)冷卻速度，使薄膜橫向厚薄偏差控制在目標(biāo)的范圍。
2.控制方案設(shè)計(jì)
自動(dòng)風(fēng)環(huán)是一種在線實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)被控對(duì)象為分布在風(fēng)環(huán)上的若干個(gè)電機(jī)。由風(fēng)機(jī)送來的冷卻氣流經(jīng)風(fēng)環(huán)風(fēng)室恒壓后分配到每個(gè)風(fēng)道上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門作開合運(yùn)動(dòng)以調(diào)整風(fēng)口及風(fēng)量的大小，改變模頭出料處膜坯的冷卻效果，從而控制薄膜厚度，從控制過程看，薄膜厚度變化與電機(jī)控制量之間找不到明確關(guān)系，不同厚度薄膜以及閥門不同位置厚薄變化與控制量之間程非線性無規(guī)律變化，每調(diào)整一個(gè)閥門時(shí)對(duì)相鄰點(diǎn)影響都很大，且調(diào)整有滯后性，使不同時(shí)刻之間又互相關(guān)聯(lián)，對(duì)于這種高度非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變性和控制不確定性系統(tǒng)，其精確數(shù)學(xué)模型幾乎無法建立，即使能建立數(shù)學(xué)模型，也非常復(fù)雜，難以求解，以致沒實(shí)用價(jià)值，而傳統(tǒng)控制對(duì)較確定控制模型控制效果較好，而對(duì)于高度非線性，不確定性，復(fù)雜反饋信息控制效果很差甚至無能為力。鑒于此我們選擇了模糊控制算法。同時(shí)采用改變模糊量化因子方式更好適應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)的改變。
3.模糊控制結(jié)構(gòu)原理及實(shí)施
模糊控制工作原理：
模糊控制過程中，根據(jù)厚度設(shè)定值s與反饋值y的偏差量e以及偏差量的變化率e’，按模糊控制算法運(yùn)算，得出輸出控制量u，再轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制脈沖，驅(qū)動(dòng)閥門開口量，調(diào)整風(fēng)量，控制薄膜厚薄度。
實(shí)際控制過程中，偏差量e及偏差量的變化率e’分別乘以量化因子Ke，Ke’得出模糊量E，E’再調(diào)用查表程序，從控制表中查出對(duì)應(yīng)模糊控制量的輸出值u，再乘以量化因子Ku得出實(shí)際控制量。
模糊控制量表是根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的控制規(guī)律，利用輸入輸出各量的隸屬函數(shù)表，計(jì)算出不同的E、E’和U對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系，并將它們關(guān)系合并，再經(jīng)過合并運(yùn)算，求出各種輸入狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的控制決策的隸屬函數(shù)向量，然后由隸屬函數(shù)最大原則進(jìn)行判斷，得出相應(yīng)控制量模糊值U，當(dāng)求出各種輸入狀態(tài)所對(duì)應(yīng)模糊控制量輸出值時(shí)，就可以得出模糊控制量表。
為了使薄膜不同工藝參數(shù)下能得到較好控制效果，量化因子Ke、Ke′、Ku根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)改變而自動(dòng)調(diào)節(jié)，在調(diào)試過程中，量化因子Ke、Ke′、Ku對(duì)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)影響規(guī)律如下：
a)Ke越大，穩(wěn)態(tài)情況下誤差較小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，但超調(diào)量會(huì)增加，甚至產(chǎn)生厚薄振動(dòng)現(xiàn)象，Ke越小則反之；
b)Ke’越大，系統(tǒng)快速性能減低，反映較慢，超調(diào)量會(huì)減小，對(duì)偏差量的變化率靈敏度增加，Ke`越小則反之；
c)Ku越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，超調(diào)量會(huì)增加，對(duì)輸出的反映最為明顯。
根據(jù)以上規(guī)律，為了顧及系統(tǒng)快速動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)精度，運(yùn)行過程中依據(jù)對(duì)被控制對(duì)象偏差值大小，對(duì)量化因子Ke、Ke’、Ku進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改，修改方法是預(yù)先對(duì)于不同偏差值的各個(gè)量化因子Ke、Ke’、Ku設(shè)置相應(yīng)分段曲線，控制過程中通過偏差值對(duì)應(yīng)找出Ke、Ke’、Ku，各條曲線是在生產(chǎn)過程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整后得出。
控制過程中另一個(gè)難點(diǎn)是自動(dòng)找點(diǎn)，厚度檢測(cè)反饋信號(hào)與風(fēng)環(huán)上風(fēng)道是否對(duì)應(yīng)將影響整個(gè)控制，每一次投入自動(dòng)前都必須做一次自動(dòng)找點(diǎn)，控制上是選擇檢測(cè)到曲線中變化比較平緩，且較能反映控制效果的那一段區(qū)域做為檢測(cè)對(duì)象，將相鄰3個(gè)風(fēng)道風(fēng)量調(diào)小，其中中間風(fēng)道為全關(guān)閉狀態(tài)，左右開口度為50％，經(jīng)過幾周掃描測(cè)量穩(wěn)定后，檢測(cè)出區(qū)域內(nèi)最薄點(diǎn)，該點(diǎn)就是對(duì)應(yīng)全關(guān)閉狀態(tài)的風(fēng)道，控制軟件再根據(jù)檢測(cè)出來的偏移量進(jìn)行補(bǔ)償，另外，自動(dòng)找點(diǎn)還與旋轉(zhuǎn)牽引旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)方向，以及測(cè)厚傳感器旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，軟件對(duì)這些都要進(jìn)行補(bǔ)償。
4.系統(tǒng)組成
電氣控制系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)掃描式測(cè)厚傳感器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制器（PCC）、顯示器、驅(qū)動(dòng)器、控制器及電機(jī)、風(fēng)道風(fēng)口位置檢測(cè)傳感器等組成。
5．硬件簡介
旋轉(zhuǎn)掃描式測(cè)厚傳感器采用電容式測(cè)厚儀，根據(jù)不同厚度薄膜介電常數(shù)不同原理進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量范圍為0~200um，本系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)、PCC控制器。其中cpu采用CP380，CP476,步進(jìn)控制采用高速I/O模塊DO135，開關(guān)輸入輸出采用DM465模塊，系統(tǒng)采用多cpu CAN網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)與PCC之間采用以太網(wǎng)連接，PCC與掃描式測(cè)厚傳感器之間采用PCD-LINK通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，CP380主要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集運(yùn)算處理，CP476，DO135主要完成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)主要完成測(cè)厚傳感器數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)記錄，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等。
經(jīng)過多次試驗(yàn)、調(diào)試，自動(dòng)風(fēng)環(huán)研發(fā)獲得成功，從使用情況上，可以使吹塑薄膜厚薄均勻都提高3~5%，平均極限偏差達(dá)到4%，取得較好控制效果。
