刘光新
苏州苏福马机械有限公司，江苏苏州215129
摘要：总结设备调试和生产实践经验，分析影响连续压机生产线刨花铺装纵向密度偏差的因素，并提出切实有效的解决方案，以满足企业生产重量偏差高精度刨花板的需求
关键词：刨花板；连续压机生产线；铺装纵向密度偏差；控制精度；PID
Brief Analysis on Improving Longitudinal Density Deviation Control Accuracy of PB Forming Machine used in production line with Conti-Press Technology
Liu Guangxin
Suzhou Sufoma Machinery Co., Ltd. Suzhou, Jiang Su
遥控大脚车Abstract: Summarize equipments debugging and experience of production practice. Analyze and research the factors which influence the longitudinal density deviation accuracy of forming machine in PB production line with conti-presss technology. Propose the ffective solutions to meet the high requirement from the company production of controlling the weight variance of the finished particle board.
Key words: PB (Particle board), Continuous press technology, Longitudinal density deviation of forming, Control Accuracy, PID
连续压机国产化标志着我国正式步入了国产连续压机时代，与其配套的主机全面国产化势在必行。连续压机生产线对国产刨花铺装机提出了更高的控制要求，苏州苏福马机械有限公司（以下简称苏福马）在总结分级式铺装机多年研发、制造经验的基础上，适时开发出了与连续压机生产线配套的大产能分级式铺装机，采用过程PID（比例-积分-微分）精确控制，对系统的传递函数进行修正，以快速地跟踪变化，消除稳态误差，大大提高了铺装控制精度，实现了与连续压机生产线的完美配套。其中，铺装纵向密度偏差的控制精度，直接影响板间重量误差。在市场竞争激烈、板材质量要求高、成本控制严格的情况下，提高铺装纵向密度偏差控制精度显得尤为重要，这也是生产企业节省成本、创造效益的诉求。
通过现场调试、实践分析，影响铺装纵向密度偏差的因素较多，下面分别对影响铺装纵
向密度偏差的因素进行深入分析，为用户提供一些切实有效的解决方案，以满足用户生产的需求。
1.连续压机
2.成型运输机
水溶液锂电池3.预压机
4.板坯秤
5.铺装机
图1 刨花板连续压机生产线热压成型工段
1 原料
目前，有很多刨花板厂为降低成本、提高竞争力，大量外购木片或工厂刨花、废单板、锯末等作为刨花板原料，品种较杂。不同的原料，密度不相同，加工成刨花进入系统后，刨花的堆积密度会发生变化，造成后续施胶、热压、工艺、称重等的不稳定，使得铺装纵向密度调整非常困难。建议将原料按树种、形态顺序堆放，在工艺允许、质量保证的前提下，采用配比料仓螺旋按一定比例添加，务必稳定上料，减少因原料混杂无序对生产各环节的影响，为生产工艺、板材质量的稳定创造条件，减少因原料密度的变化对铺装纵向密度偏差造成的影响。
2 成型成型运输机大皮带运输机大皮带运输机大皮带速度速度速度控制精度控制精度
成型运输机2（见图1）大皮带速度的精度直接影响纵向密度偏差，鉴于成型运输机大皮带速度采用伺服控制，通过伺服控制器进行速度饱和控制、扭矩限幅达到转动速度的精度控制，减少了中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度，响应速度快、跟踪精确、工作稳定，正常情况下控制精度≤±0.25%时，对铺装纵向密度精度影响不大；在主线速度较低，控制精度超过±0.25%达到±0.5%时，对铺装纵向密度精度的影响则比较大，成为主要影响因素之一。
3 成型运输机成型运输机大大皮带打滑
成型运输机大皮带速度不仅要与连续压机主线速度保持同步，而且还需保证自身速度的精准控制。由于成型运输机大皮带长度一般达60m ，甚至更长，而皮带本身具有一定的延伸率，张紧比较困难；并且因尾部张紧辊包胶层老化，纹路磨损等因素，皮带与张紧辊之间的摩擦系数减小，不可避免地造成皮带微量打滑，使得皮带实际运行速度发生改变。尽管伺服电机驱动控制精度非常高，但因皮带打滑，造成皮带实际速度改变，当皮带实际速度超过一定的误差范围时，皮带打滑则成为不可忽视的影响因素。所以要选用定伸强度高、延伸率小的进口品牌PU 带，以减少打滑现象；注意检查辊筒包胶层的硬度、老化情况及包胶层纹路的磨损程度；定期检查运输皮带的张紧力，始终保持张紧状态，从而减少对铺装纵向密度精度的影响。
4 铺装铺装机机计量带速度
铺装机5（见图1）的计量带速度和成型线主线速度根据不同板厚按一定比例运行，铺装机计量带的实际速度慢快直接决定了下料量的多少，而计量带的张紧程度，计量料仓内刨花料量的多少，计量仓密封对计量带阻力的大小，则直接决定了皮带打滑程度大小，从而影响计量带实际速度的变化，间接的造成了铺装纵向密度的变化。生产过程中要注意检查计量带的张紧情况，保持张紧状态；计量料仓内保持适当的料位，不宜在过高料位状态下运行，减少物料对计量带的阻力；也可采取包胶辊或增大辊径的方式，增加计量带的摩擦力，从而减
少打滑情况的发生，提高铺装纵向密度控制精度。
5 称重
板坯大都采用板坯秤进行称重，称重设备的称重及安装方式，直接决定了称重的精度，从而影响到铺装纵向密度控制精度的高低。
5.1 称重方式
刨花板连续压机生产线的板坯称重方式与中密度纤维板连续压机生产线有所不同，中密度纤维板只有一种纤维物料，比较容易控制，有一台板坯称4（见图1）即可；而刨花板采用分级式铺装机铺装，分上下表层刨花、上下芯层刨花，需要分别称重计量，工艺上至少采用两台板坯秤（见图1），布置在
最后上表层铺装机的前后各一台。通过两台板坯秤的差值计算出上表层铺装的上表层刨花量，从而计算出下表层的刨花量，再通过总量减去两表层的刨花量得出上下芯层刨花的重量值，当纵向密度发生改变时，通过PID 实时调整芯层铺装机计量带的速度来调节纵向板坯重量的波动值。
5.2 称重设备
5.2.1称重称重设备设备设备要求要求
1）称重仪器要求称重面积大，提高称重精度。
2）称重模块要求动载，消除动态倾覆力矩的影响。
5.2.2称重称重设备设备设备安装方式安装方式
1）称重仪器安装尽量避免安装在落料区域。
2）称重仪器安装与两侧区域离开一定距离，使皮带上板坯落在有效的称重范围内。
3）称重仪器与其他设备分离开，减少其他设备震动的影响。
6 工艺稳定性
生产过程中，工艺稳定性对所生产刨花板质量的稳定起着非常关键的作用，是不可忽视的重要影响因素，直接或间接地影响着铺装纵向密度偏差的控制精度。
6.1 干燥干燥刨花刨花刨花终含终含终含水水率的稳定性
干燥后的刨花终含水率一般控制在±2%左右，如果含水率过低，将导致干燥出口温度过高，除了容易引发火情外，在运输及拌胶过程中容易破坏刨花形态，施胶时还容易过量吸水吸胶，使得刨花表面缺胶，降低了刨花板内结合强度，增加了胶耗，同时也降低了板坯热传导速率；含水率过高，热压刨花板容易分层鼓泡，所以工艺上需要控制刨花含水率的稳定，同时也减少了干燥后刨花重量的波动。
6.2 施胶后施胶后刨花刨花刨花含水率的稳定性含水率的稳定性
施胶后表芯层刨花的含水率，以及铺装后表芯层刨花的含水率一般要进行实时监控，含水率的变化较大时，即使在原料稳定、干燥后刨花的堆积密度不变的情况下，含水率的高低，也会导致施胶后刨花堆积密度发生变化。
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6.3 刨花刨花拌胶均匀性拌胶均匀性
连续压机生产线配套的拌胶机大都通过调整拌胶机出料口的阀板开度，控制驱动电机电流的大小，从而控制拌胶机内刨花的充实系数，形成拌胶环，使刨花拌胶均匀，阀板控制精度的高低，对刨花施胶
的均匀性及含水率均会产生较大的影响。
6.4 施胶稳定性和均匀性
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胶泵选型流量不宜过大，供胶管路不宜过长，胶泵距拌胶机的高度不宜过高，否则，极易造成施胶忽多忽少，严重影响施胶的稳定性和均匀性，使得单位时间内的施胶刨花重量不同，刨花堆积密度发生变化，会造成铺装后纵向密度的波动。
7 铺装铺装计量计量计量料仓料仓料仓料位料位料位高低高低高低变化变化
铺装计量料仓内料位的高低，直接引起料仓内施胶刨花堆积密度的变化，造成相同计量带速度、转耙耙齿与计量带之间相等截面积的情况下，刨花流量不同，从而造成板坯纵向密
度偏差的变化，所以在程序设计及生产操作上，应注意调整施胶刨花流量PID控制，保证施胶刨花流量的稳定。使施胶刨花的进料量与铺装需要施胶刨花量保持平衡，尽量使铺装时工作料位保持不变或变化不大，此时计量料仓的料量基本稳定在铺装需要料量的范围内，从而减少因堆积密度的变化造成对板坯纵向密度偏差的影响。
分料PID控制精度
8 铺装
铺装分料
当施胶刨花进料量与铺装需要施胶刨花量保持平衡时，要求两铺装表层（两芯层）计量料仓内分配的料量基本相等，保证两铺装表层（两芯层）在同样转速、同样截面积的情况下，下料量也基本相等。分料也需进行PID控制，实时对两表层（两芯层）物料重量进行比较采样，当两表层（两芯层）物料重量相差5～10kg(工艺上可设定)时，分料推杆电机开始动作，分料阀板将多分一些物料至重量轻的料仓内，直至两表层（两芯层）达到工艺控制的重量误差范围之内，为纵向密度偏差精度的提高创造条件。
主线PID调整
穿针引线器控制
调整控制
9 成型
成型主线
盲点监测系统以上各种综合因素对纵向密度偏差的影响，最终都靠成型主线PID调整将其控制在一定的误差范围内，
所以尽量减少各种影响环节的影响，为成型主线PID调整创造有力条件，使得成型主线PID控制起来更加容易，精度更高。
PID控制属于闭环控制，是指将被控量的检测信号(即由传感器测得的实际值)反馈到变频器，与被控量的目标信号进行比例、积分、微分运算，来调整变频器的输出频率，如尚未达到，则根据两者的差值进行调整，使被控量始终稳定在目标量上，控制原理见图2。
图2 PID控制原理
9.1 比例P的选取
由于比例P的大小直接影响到系统的超调量、过渡时间和稳态误差，因此P的选取尤为重要。P减小，系统反应速度加快，超调量增大，振荡次数增多，调节时间越长。P增大，系统会趋向平稳，若P太大，会使系统动作缓慢，P的大小与稳态误差呈反比关系。减小比例作用，可减小稳态误差，提高控制精度。
9.2 积分时间I的选取
引入积分环节的主要目的是为了消除静差、提高控制精度，积分时间I与积分作用的强弱是反比关系，I太小积分作用太强，使系统不稳定，振荡次数较多；而I太大对系统性能影响减弱，以至不能消除稳态误差。所以在调节过程的开始、结束或大幅增加设定值时，会产生积分积累引起系统较大的超调甚至振荡，使系统的稳定性下降。为了消除积分作用的负面影响，增强系统的稳定性，在调节过程初期，应减弱积分作用，防止产生饱和现象；而到调节过程后期，应增加积分作用，以提高控制精度。因此采取积分分离的控制算法，即在适当的时候加入或去掉积分作用，以提高铺装纵向密度控制精度。
9.3 微分时间D的选取
微分作用能够预测偏差，产生超前校正作用，可以较好地改善动态性能。
由以上所述可以看出，比例作用的快速性，积分作用的彻底性，微分作用的超前性3个参数相互影响、相互制约。另外，PID的取值与系统惯性大小有很大关系。因此，很难一次调定，在许多要求不高的控制系统中，微分功能D可以不用，保持变频器的出厂值不变，使系统运转起来，观察其工作情况。如重量波动一直上升或下降难以恢复，说明反应太慢，应加大比例增益P，直至比较满意为止；在增大P后，虽然反应快了，却容易在目标值附近波动，说明系
统有振荡，应加大积分时间，直至基本不振荡为止。
总之，在反应太慢时，应调大比例系数减小积分时间；在发生振荡时，应调小比例系数加大积分时间。反应太滞后时可考虑增大微分环节。
当主线速度变化时，速度增量需严格控制，并且注意在重量稳定后，方可再进行调速，尽量避免成型主线速度频繁加减。
适当减少调整环节，可加入调整死区，当重量在设定误差范围内时，重量不予调整，减小重量的频繁波动。
PID控制效果见图3 PID纵向板坯重量控制曲线，图4 板坯纵向重量波动曲线
图3 PID纵向板坯重量控制曲线（绿曲线1#板坯秤，红曲线2#板坯秤）
图4 板坯纵向重量波动曲线（黄曲线）
通过分析以上影响铺装纵向密度偏差的主要因素，企业可以从这些方面入手，减少它们
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