Устройство для контроля и управления процессом изготовления резиновых смесей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ . РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащее последовательно соединенные датчик тока электродвигателя смесителя, умножитель , первый интегратор и первый компаратор , а также датчик напряжения электродвигателя смесителя, выходом связанный со вторым входом умножителя , и первый задающий блок, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения однородности смеси и точности определения длительности технологического процесса, в устройство введены второй задающий блок, последовательно соединенные третий задающий блок, второй компаратор и первый ключ, последовательно соединенные четвертый задающий блок, третий компаратор и первый таймер, последовательно соединенные пятый задающий блок, четвертый компаратор и блок сигнализации, последовательно соединенные пятый компаратор, второй таймер, шестой компаратор, второй интегратор, второй ключ и вычита-тель , вход и выход которого связаны соответственно с выходом первого задающего блока и со входом первого компаратора, причем второй задающий блок соединен.со вторым входом шестого компаратора, первый вход пятого компаратора, второй вход второго (Л компаратора и второй вход третьего компаратора соединены с выходом умножителя , второй вход пятого компаратора подключен к выходу третьего задающего блока, управляющий вход второго ключа соединен с выходом четвертого компарддора,, соединенного о со первым и вторым входом соответственно с выходом первого таймера и с пер вым входом шестого компаратора, другой вход второго интегратора подключен к выходу первого ключа, соединен ел ного управляющим входом с выходом пятого компаратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 05 D 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3454035/18-24 (22) 18.06.82 (46) 15.02.84. Бюл. Р 6 (72) Н.В.Ключников, A.П.Пухов и A.A.Âîëüíîâ (71) Научно-исследовательский ордена Ленина институт шинной промышленности (53) 62.50(088.8) (56) 1. Кондраков С.П. и Бачко A.И.

Перспективные процессы и оборудование для изготовления резиновых смесей, M., ЦИНТИ химнефтемаш, 1977, с. 33.

2. 11атент Великобритании, Р 1462430, кл. G 05 D 21/02, опублик, 1977 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ КОНТРОЛЯ И

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащее последовательно соединенные датчик тока электродвигателя смесителя, умножитель, первый интегратор и первый компаратор, а также датчик напряжения электродвигателя смесителя, выходом связанный со вторым входом умножителя, и первый задающий блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения однородности смеси и точности определения длительности технологического процесса, в устройство. введены второй задающий блок, после„„Я0„„1073757 А довательно соединенные третий задаю-" щий блок, второй компаратор и первый ключ, последовательно соединенные четвертый задающий блок, третий компаратор и первый таймер, последовательно соединенные пятый задающий блок, четвертый компаратор и блок сигнализации, последовательно соединенные пятый компаратор, второй таймер, шестой компаратор, второй интегратор, второй ключ и вычита-тель, вход и выход которого связаны соответственно с выходом первого задающего блока и со входом первого компаратора, причем второй задающий блок соединен со вторым входом шестого компаратора, первый вход пято- ж

С2 го компаратора, второй вход второго компаратора и второй вход третьего компаратора соединены с выходом умножнтяпя, ятороя вход пятого помня- ( ратора подключен к выходу третьего задающего блока, управляющий вход второго ключа соединен с выходом четвертого компаратора, соединенного первым и вторым входом соответствен- но с выходом первого таймера и с первым входом шестого компаратора, дру- а ) гой вход второго интегратора подклю- ©р чен к выходу первого ключа, соединен ного управляющим входом с выходом пятого компаратора. Ю

1073757

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в производстве шин и резино-техниче ских изделий.

Известно устройство для контроля изготовления резиновых смесей, со- 5 держащее потенциометр в паре с термопарой. По достижению заданной температуры потенциометр выдает сигнал на выгрузку смеси Г1 3.

Однако использование заданной 10 температуры в качестве критерия продолжительности изготовления смеси не всегда позволяет достичь требуемого качества смеси. Сигнал на выгрузку может быть выдан при недоста- 15 точном или избыточном смешении иэ-за неточных результатов измерения температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля и управления процессом переработки эластомеров (процеосом изготовления резиновых смесей) по количеству энергии, затрачиваемой на смешение.

Это устройство содержит датчики тока и напряжения, подключенные параллельно к умножителю, соединенному последовательно с интегратором, интегрирующим по времени переменные по величине сигналы мощности и соединенным последовательно с компаратором энергозатрат, сравнивающим вычисляемые интегратором величины энергозатрат с заданными величинами энергии, поступающими с задатчика 35 энергозатрат,и выдающим управляющие сигналы на исполнитеЛьные механизмы ввода ингредиентов в смеситель и выгрузки смеси f2 ).

Однако такое устройство не позво- 40 ляет контролировать ход всего процесса изготовления смеси с целью определения качества смеси и предотвращения нарушений технологии ее изготовления, не учитывает влияние изменений характеристик исходного сырья на продолжительность изготовления смеси, что особенно важно при смене типа смеси. Устройство не точно определяет продолжительность изготовления смесей, так как учитывает величину энергии резких, быстрых колебаний мощности, не участвующих в смешении и связанных, в основном, с проскальзыванием смеси при достиже-.. нии определенней однородной консис— тенции смеси. Несовершенство контроля и управления приводит к выпуску неоднородных по консистенции смесей.

Цель изобретения — повышение однородности смесей и точности определе- 60 ния длительности технологическoro процесса.

11оставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные датчик тока электродвигателя смесителя, умножитель, первый интегратор и первый компаратор, а также датчик напряжения электродвигателя смесителя, выходом связанный со вторым входом умножителя, и первый задающий блок, введены второй задающий блок, последовательно соединенные третий задающий блок, второй компаратор и первый ключ, последовательно соединенные четвертый задающий блок, третий компаратор и первый таймер, последовательно соединенные пятый задающий блок, четвертый компаратор и блок сигнализации, последовательно соединенные пятый компаратор, второй таймер, шестой компаратор, второй интегратор, второй ключ и вычитатель, вход и выход которого связаны соответственно с выходом первого задающего блока и со входом первогo компаратора, причем второй задающий блок соединен с вторым входом шестогс компаратора, первый вход пятого компаратора, второй вход второго ком паратора и второй вход третьего компаратора соединены с выходом умножителя, второй вход пятого компаратора подключен к выходу третьего задаю щего блока, управляющий вход второго ключа соединен с выходом четвертого компаратора, соединенного первым и вторым входом соответственно с выходом первого таймера и с первым входом шестого компаратора, второй вход втйрого интегратора подключен к выходу первого ключа, соединенного управляющим входом с выходом пятога компаратора.

На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля и управле ния процессом изготовления резиновых смесей, Устройcòво для контроля и управления процессом изготовления резиновых смесей содержит датчик тока 1 элект родвигателя смесителя и у.атчик напряжения 2 электродвигателя смесителя, измеряющие ТоУ и напряже:vc электродвигателя смесителя и подключ с ннь-е к вычисля:ощему 3 начения мof>, ности умножителю 3, выход ксторогo через подсчитыва.ощHi . энерг03атраты интегратор 4 соединен с компаратором 5, последовательно включенные компаратор „6, таймер /, компаратop 8 интегратор 9, ключ 10 и вычитатель 1 послецовательно соединенные задающий блок 12, компаратор 13 и таймер 14, последовательно связанные задающий блок 15, компаратор 16 и ключ 17, последовательно соединенные задаощий блок 18, компаратор 19 и блок сйгна— лизации 20, задающий блок 21, выходом связанный со вторым входом компаратора 8 и задающий блок 22, выход которого подключен ко второму входу вычитателя 11. Вторые входы компара1073757 ную длительности минимально учитываемого превышения значений верхней границы диапазона и равную постоянной интегрирования интегратора 9. В задающий блок 18 вводят верхнюю уставку времени равную длительности предельно допустимого превышения значений верхней границы диапазона допустимых отклонений мощности и устанавливаемую опытным путем.

По сигналу Пуск C блока управления работой устройства или с устройства местного управления (на чертеже не показаны), устройство контроля и управления начинает работать.

Измеряемые датчиком 1 ток и датчиком 2 напряжение электродвигателя смесителя перемножаются в умножителе 3 с учетом коэффициента мощности двигателя. Полученные значения мощности с умножителя 3 поступают в интегратор 4, на компараторы 6 и 13, на компаратор 16.. Интегратор 4 интегрирует измеряемую величину мощности по времени и получает значения энергозатрат в процессе изготовления смеси. Эти значения энергозатрат поступают в компаратор 5, где сравниваются с заданными значениями энергозатрат, поступаюцими с задающего блока 22, через вычитатель 11.

Если измеряемая величина энергозатрат не достигла заданной величины энергозатрат, то компаратор 5 выдает на исполнительные механизмы (на блок-схеме не показаны) сигналы логического 0 ., если измеряемая величина энергозатрат достигла заданной величины энергозатрат, то компаратор 5 выдает сигнал логической 1 на исполнительный механизм, который при этом срабатывает, смесь выгружается из камеры смесителя.

Б компараторе 6 поступающие с умножителя 3 значения мощности электродвигателя смесителя сравниваются со соответствующими значениями временной функции максимальных допустимых значений мощности, поступающими из задающего блока 15, а в компараторе 13 значения измеряемой мощности сравниваются со значениями временной функции минимальных допустимых 3начений мощности, поступающими из задаюцего блока 12.

B компараторе 16 значения измеряемой мощности вычитаются из значений временной функции максимальных допустимых значений мощности поступающих из задающего блока 15, значения разности поступают на информационный вход ключа 17.

В случае изменения мощности электродвигателя смесителя в процессе изготовления резиновых смесей в пределах (границах) диапазона допустимых отклонений мощности, кбмпараторов 6,13 и 16 соединены с выходом умножителя 3, выход компаратора 6 подключен к управляющему входу ключа 17, выходом связанного со вторым входом интегратора 9, выходы таймеров 7 и 14 соединены соответственно 5 с первым и вторым входом компаратора

19, выходом связанного с управляющим входол ключа 10.

Работа устройства для контроля и управления процессом изготовления ре-t0 зиновых смесей осуществляется следующим образом, Для каждого типа смесей до их изготовления подбираются опытным путем. диапазон допустимых значений мощности электродвигателя, изменяющихся в зависимости от времени и величины энергозатрат, требуемых для получения однородной смеси.

Диапазон допустимых значений мощности устанавливают следующим путем.

При изготовлении смесей заданного типа с заданныли пластоэластическими и физико-механическими свойствами получают ряд характеристик мощности электродвигателя смесителя, которые отличаются друг от друга из-за нестационарного протекания процесса изготовления смеси, колебаний в свойствах исходных ингредиентов, отклонений теплового режима, колебаний во взаимодействии ингредиентов и т.д.

Совокупность этих характеристик образует диапазон допустимых значений мощности, ограниченный временными функциями максимальных и минимальных 35 допустимых значений мощности за период изготовления смеси.

Эти временные функции максимальных и минимальных допустимых значений мощности задаются в задающем блоке 4()

1.5 и 13 соответственно. А в задающий блок 22 заносится значение величины энергозатрат, ло достижении которой осуществляется выгрузка смеси.

Если измеряемая мощность в процес;4 се изготовления резиновой смеси отклоняется за границы диапазона допусти мых значений мощности, то это свидетельствует о нарушении технологии изготовления резиновой смеси и в результате получается резиновая смесь, которая нуждается в дополнительной переработке или бракуется.

Однако при этом допускаются резкие, быстрые колебания мощности за пределы верхнего диапазона допусти- 55 мых значений мощности, не участвующие в смешении и не приводящие к нарушению технологии. Чтобы исключить влияние .указанных колебаний на определение длительности технологическо- 60 го процесса, корректируют заданную. величину энергозатрат„ требуемых для получения однородной смеси.

В задающий блок 21 вводят минимальную нижнюю уставку времени, Рав- 65

1073757 тор 6 выдает сигнал логической 1 на управляющий вход ключа 17 и вход таймера 7, а компаратор 13 выдает сигнал логического 0 на вход таймера 14, при этом ключ 17 закрывается и разность мощностей с компаратора 16 не проходит на интегратор

9, таймер 7 от сигнала логической 1 не выдает счетные импульсы на компараторы 19 и 8, таймер 14 от сигнала логического 0 не выдает 10 счетных импульсов на компаратор 19, При этом с компараторов 19 и 8 выдаются сигналы логического 0, от которых не срабатывают интегратор 9, блок сигнализации 20 и находится в открытом положении ключ 10. Таким образом, хотя ключ 10 находится в открытом положении, с интегратора 9 пот информации на вычитатель 11 и компаратор 5 работает так, как было описано ранее. В случае отклонения измеряемой мощности электродвигателя смесителя в процессе изготовления резиновой смеси от верхней гарницы диапазона допустимых значений мощности компаратор 6 выдает сигнал логического 0 на управляющий вход ключа 17 и вход таймера 7. Сигнал логического 0 открывает ключ 17 и включает таймер 7.

При этом абсолютные значения разности, поступающие с компаратора 16, проходят через ключ 17 на интегратор 9, таймер 7 начинает выдавать счетные импульсы на компараторы 19 и 8. Когда время, отсчитываемое счет-З5 ными импульсами, становится paBHblM величине нижней уставки времени, поступающей с задающего блока ?1, компаратор 8 выдает сигнал логической ! l на интегратор 9, при этом на- 40 чипающий интегрировать по времени

"-начения разности мощностей, получая величину энергозатрат, соответствующую отклонению мощности от верхней гарницы диапазона допустимых значений мощности. Полученная величина энергозатрат поступает на информационный вход ключа 10, который находится в открытом положении и пропускает сигнал величины энергозатрат на вычитатель 11, где он вычитается из заданного значения величины энергозатрат на изготовление смеси, поступающего с задающего блока 22.

Откорректированное значение величины. энергозатрат поступает на компара55 тор 5, который при достижении измеряемыми величинами энергозатрат откорректированного значения величины энергозатрат выдает сигнал логической 1 на выгрузку смеси, Когда время, отсчитываемое счетными импульсами становится равным величине верхней уставки времени, поступающей с задающего блока 18, компаратор 19 выдает сигнал гогиче- ской 1 на блок сигнализации 20 и на управляющий вход ключа 10, При этом блок сигнализации 20 выдает сигнал (звуковой, световой) о нарушении технологии изготовления резиновой смеси, а ключ 10 закрывается и значения энергии с интегратора 9 не поступают на вычитатель ll, В случае отклонения измеряемой мошности в процессе изготовления резиновой смеси от нижней границы диапазона допустимых значений мощности, компаратор 13 выдает сигнал логической 1 на вход таймера 14, который начинает выдавать, счетные импульсы на вход компаратора 19. Когда время, отсчитываемое счетными импульсами, становится равным величине верхней уставки времени, компаратор

19 выдает сигнал логической 1 на блок сигналиэации 20 и на управляющий вход ключа 10. При этом блок сигнализации 20 выдает сигнал о нарушении технологии изготовления резиновой смеси, а ключ 10 закрывается. При изменении характеристик исход— ного сырья устройство контроля и управления позволяет перейти к соответствующей заданному диапазону допустимых значений мощности величине энер— гозатрат, соответствующей получению однородной смеси определенной консистенции, что дает возможность целенаправленно корректировать продолжительность изготовления смесей и осуществлять выгрузку смеси по достижению смесью определенной консистенции, соответствующей заданным значениям мощности, затрачиваемой электродвигателем на смешение.

Применение устройства контроля и управления также позволяет определить нарушения технологии изготовления резиновой смеси с целью их предотвращения при изготовлении последующих смесей и регулировать продолжительность изготовления смесей.

1073757

Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 329/47

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Составитель H.Ìèãàëåíêo

Редактор A.Долинич Техред С.Мигунова К рр р

Ко ектор A ..Зимокосов