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塑料型材作为现代社会经济发展的一种基础性材料,其成型过程大多由塑料挤出机加工完成。在塑料型材生产过程中,挤出机温度控制精度对原料的塑化和混合效果有着直接而明显的影响。因此,研制一种高精度、快速响应的挤出机料筒温度控制系统对塑料机械行业具有重要的意义。本课题来源于大连某塑料建材有限公司--高效塑料型材生产工艺及专用设备研究项目。该项目以塑料挤出机料筒温度控制系统为核心研究内容,在分析系统各项性能指标的基础上,重点对挤出机温度控制算法进行研究。同时对控制系统硬件、软件进行设计,最终目标实现控制算法在挤出机上的应用,提高料筒温度的控制精度和系统稳定性。首先分析了塑料挤出机工艺流程和工作原理,设计了挤出机温度控制系统总体方案。采用阶跃响应曲线辨识法获取系统模型参数,建立料筒温度控制系统数学模型。利用MATLAB/Simulink对常规PID控制方法与模糊PID控制策略进行仿真,针对常规PID控制参数难以整定、超调量过大、调节时间长,模糊PID控制抗干扰能力差等问题。本文采用BP神经网络与传统PID相结合的控制策略,设计搭建3-5-3结构的BP神经网络PID控制器,提出引入惯性项、引入动量项、改进学习速率策略,实现对PID的比例、积分和微分三个参数的调节功能。在MATLAB/Simulink环境下搭建新型料筒温度控制系统仿真模型,进行系统仿真实验分析,仿真结果表明基于BP神经网络的PID控制器具有较好的温度控制效果及抗干扰能力。然后对挤出机温度控制系统进行硬件和软件设计。硬件部分详细分析PLC及扩展模块的总体配置并进行硬件组态,对控制系统温度传感器、料筒加热器、冷却装置等主要设备选型和电路设计;软件部分介绍了本控制系统的程序结构,运用STEP7编程软件对温度控制系统的主程序进行编写及BP-PID控制算法的实现。同时根据设计原则及用户要求,开发挤出机温度控制系统Win CC监控界面,实现人机交互和整个控制系统的在线监控,并完成实时温度参数的设定、修改、系统数据的存储、历史数据的显示、报警信息显示和查询等功能。最后,对所设计的挤出机温度控制系统进行了系统测试与性能评价。实验数据验证了本文控制方案设计的合理性,提高了料筒温度控制精度,具有较好的自适应能力和稳定性。