Устройство для управления тепловым режимом вулканизации изделий

 

Изобретение относится к автоматизации процессов изготовления резинотехнических изделий и может быть использовано в системах управления вулканизационным оборудованием. Цель изобретения - повышение качества вулканизируемых изделий путем оптимизации временного режима вулканизации . Устройство для управления тепловым режимом вулканизации содержит объект 1 управления, например форматорвулканизатор, термодатчики 2, 3, блоки 4, 7 сравнения, масштабные усилители 5, 8, сумматор 6, задатчик 9 температуры, преобразователь 10 напряжения в частоту, элементы И 21, 23, 24, ключ 22, командоаппарат 25, блок 28 исполнительных механизмов, счетчик 29, цифровой компаратор 30, задатчик 31 эквивалентного времени вулканизации, элементы ИЛИ 32, 43, 44, делитель 33 частоты, счетчик 34, дешифраторы 35, 37, триггеры 36-42 и формирователь 45 импульсов. I з. п. ф-лы, 3 ил. $ /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 D 23 19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (:Ь

hD

СР

CO 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4469650/24 (22) 01.08.88 (46) 15.01.91. Бюл. № 2 (71) Куйбышевское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения «Нефтехимавтоматика» (72) Г. Г. Воробьев, В. И. Сапрыкин, Н. Г. Сидоров, В. И. Муратов, А. А. Павловский и И. Е. Яковлев (53) 621.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 903187, кл. В 29 Н 5/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1171764, кл. G 05 D 23/19, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ ВУЛКАНИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к автоматизации процессов изготовления резинотехниче„„SU„„1621007 А 1 ских изделий и может быть использовано в системах управления вулканизационным оборудованием. Цель изобретения — повышение качества вулканизируемых изделий путем оптимизации временного режима вулканизации. Устройство для управления тепловым режимом вулканизации содержит объект 1 управления, например форматорвулканизатор, термодатчики 2, 3, блоки 4, 7 сравнения, масштабные усилители 5, 8, сумматор 6, задатчик 9 температуры, преобразователь 10 напряжения в частоту, элементы И 21, 23, 24, ключ 22, командоаппарат 25, блок 28 исполнительных механизмов, счетчик 29, цифровой компаратор 30, задатчик 31 эквивалентного времени вулканизации, элементы ИЛИ 32, 43, 44, делитель 33 частоты, счетчик 34, дешифраторы 35, 37, триггеры

36 — 42 и формирователь 45 импульсов. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

162!007

Изобретение относится к автоматизации процессов изготовления резинотехнических изделий и может быть использовано в системах управления вулканизационным оборудованием, в частности форматорами-вулканизаторами.

Цель изобретения — повышение качества вулканизируемых изделий путем оптимизации временного режима вулканизации.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие работу преобразователя напряжения в частоту.

Устройство содержит объект 1 управления (например, форматор-вулканизатор), имеющий диафрагму, паровую камеру и целый ряд подводящих и отводящих линий подачи теплоносителей (не показаны), термодатчики 2, 3, блок 4 сравнения, масштабный усилитель 5, сумматор 6, блок 7 сравнения, масштабный усилитель 8, задатчик 9 температуры, преобразователь 10 напряжения в частоту, содержащий управляемый масштабный усилитель 11, ключи 12 — 14, преобразователь 15 положительного напряжения в частоту, преобразователь 16 отрицательного напряжения в частоту, элементы

И 17, 18, частотный сумматор 19, генератор 20 импульсов и резисторы RO, Rl, R2, РЗ, элемент И 21, ключ 22, элементы И 23, 24, командоаппарат 25, содержащий счетчик 26 и дешифратор 27, блок 28 исполнительных механизмов, счетчик 29, цифровой компаратор 30, задатчик 31 эквивалентного времени вулканизации, элемент ИЛИ 32, делитель 33 частоты, счетчик 34, дешифратор 35, триггер 36, дешифратор 37, триггеры 38 — 42, элемент ИЛИ 43, элемент ИЛИ 44 и формирователь 45 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В вулканизатор (объект l ) помещают заготовку (будущую покрышку). На задатчике 31 устанавливают эквивалентное время вулканизации покрышки, т. е. время, за которое покрышка вулканизируется, если температура теплоносителей будет всегда равна заданной.

В исходном состоянии все триггеры и счетчики установлены в состояние логического «О». Все элементы И и ключ, за исключением элемента И 24, закрыты (это исходное состояние устройства приведено на фиг. 1) .

Будем считать, что работа начинается в условиях «холодного» пуска, т. е. это либо первый пуск, либо пуск после большого простоя, значительно большего, чем предусмотрено режимом. Обычно предусмотренный режимом простой (время перезарядки камеры) составляет на шинных заводах 3—

5 мин. При простое более 10 мин камера остывает до такой степени, что последующий пуск можно приравнять к «холодному пуску».

Импульсы генератора 20 через открытый элемент И 24, делитель ЗЗ, элемент ИЛИ 32 поступают на счетчик 34.

Инверсный выход дешифратора 35 срабатывает тогда, когда счетчик 34 наберет число эквивалентное большому простою (порядка

10 мин, конкретное значение этого времени зависит от типа, вулканизатора).

Таким образом, еще до начала пуска, в процессе счета импульсов счетчиком 34 наступает момент, когда срабатывает инверсный выход дешифратора 35 и элемент

И 24 закрывается. В таком состоянии ожидания все устройство будет находиться до прихода команды «Пуск».

С приходом команды «Пуск» триггер 42 устанавливается в состояние логической 1 по прямому выходу. Открываются элементы 21 — 23 и закрывается элемент 24 по второму входу. Импульсы генератора 20 через частотный сумматор 9 поступают через элемент. И 2! на вход счетчика 26 командоаппарата 25, через ключ 22 на вход счетчика 29 и через элемент И 23 на вход счетчика 34.

В процессе счета импульсов счетчиком 26 с выхода дешифратора 27 на блок 28 поступают первые команды (время 4 — t ) на вкл ючение и выключение вспомогательных механизмов. Одновременно счетчик 29 начинает отсчет эквивалентного времени вулканизации. Так же одновременно начинает счет импульсов, суммируя с ранее записанным числом, счетчик 34.

В процессе работы счетчика 26 командоаппарата 25 дешифратор 27 за время to — ti выдает все необходимые команды в блок 28 для управления вспомогательными механизмами, затем в момент t с дешифратора.27 поступает команда в блок 28 на подачу пара в диафрагму объекта 1. 3а время 3 — 4 под действием давления пара внешний слой покрышки заполняет ячейки паровой камеры.

При этом покрышка принимает свой товарный вид (заготовка имела вид цилиндра), а протекторная часть покрышки — заданную форму рисунка.

В момент времени 4 закрывается подача пара и в диафрагму поступает перегретая вода. С этого момента начинается тепловой режим вулканизации. С поступлением с дешифратора 27 команды 4 триггер 41 устанавливается в состояние логического «О» по инверсному выходу. При этом элемент

И 21 закрывается, а элементы И 17 и 18 открываются.

В связи с тем, что время простоя было больше чем заданное (более 10 мин против

3 мин по заданию), в счетчике 34 предварительно (до пуска) записалось большее (чем предусмотрено заданием) число. Поэтому команда с второго выхода дешифратора 35 (момент переполнения счетчика 34) появляется раньше заданного времени (tq вместо

4). В момент времени 6 командой с дешиф1621007 ратора 35 триггер 36 устанавливается в состояние логической «1» (по прямому выходу). Тем самым происходит срабатывание соответствующего исполнительного механизма в блоке 28, включающего подачу пара в паровую камеру. Опережение подачи пара

I (момент 4) рассчитывается так, чтобы к моменту 4 паровая камера могла нагреться до температуры, которая предусматривалась заданием для режима с заданной величиной запаздывания (порядка 3 мин). Одновременно со срабатыванием триггера 36 закрывается элемент И 23 сигналом с элемента ИЛИ 44.

Таким образом, в работе находится только счетчик 29. Подключенный к выходам разрядов счетчика 29 дешифратор 37 имеет три выхода. Каждый выход дешифратора соответствует заданному диапазону емкости счетчика 29, например, первый выход срабатывает, когда число в счетчике 29 составляет от О до ЗОЯ его емкости, второй — когда заполняется от 30 до 60", емкости счетчика 29, третий — при заполнении от 60 до

100О,, его емкости.

Поэтому в начале своей работы счетчик 29 с помощью дешифратора 37 (по первому его выходу) включает ключ 12 в преобразователе 10, подключая в цепь обратной связи масштабного усилителя 11 резистор RÇ, устанавливая определенный коэффициент усиления (Кl) масштабного усилителя 11.

С момента 1а (4) начинается усиленный разогрев диафрагмы и паровой камеры объекта 1. С помощь о термодатчиков 2 и 3 измеренная температура обоих теплоносителей (воды ti и пара 4), представленная напряжением постоянного тока, поступает на блоки 4, 7 сравнения, где сравнивается с заданными значениями, установленными в блоке 9.

Полученная разность через масштабные усилители 5 и 8 поступает на вход сумматора 6. Суммарный сигнал (AT) двух рассогласований Atl и Л4 через масштабный усилитель 11 поступает на входы преобразователей 15 и 16 напряжения в частоту. В зависимости от знака рассогласова ния Х Т срабатывает преобразователь 15 или 16, каждый из которых имеет свою кривую (зависимость напряжение — частота), поскольку влияние положительного и отрицательного выбросов температуры (относительно заданной величины) на длительность процесса вулканизации различно. В сумматоре 19 происходит либо суммирование (если работает преобразователь 15), либо вычитание (если работает преобразователь 18) дополнительной частоты (+Af или — Af) с основной частотой fo на выходе генератора 20.

Поэтому при положительном значении

AT (это означает, что суммарное влияние

t и t в данный момент на шину превышает заданный уровень нагрева, хотя в принципе одна из температур может быть даже ниже заданного значения на этот момент) в сумТем самым счетчик 29 осуществляет от1p . счет эквивалентного времени вулканизации, 55

50 маторе 19 происходит сложение частоты

Л((1) с fp. Тем самым повышается скорость счета импульсов счетчиком 29 и сокращается время вулканизации. И наоборот, прн отрицательном значении AT происходит вычитание Af(— ) из fp, а следовательно, и увеличение времени вулканизации. т. е. времени, скорректированного так. что полностью учтено влияние (отдельно) колебаний температур обоих теплоносителей (введением Më ø-.абных усилителей 5 и 8), влияние суммарного эффекта от колебаний температур теплоносителей на начальной стадии вулканизации, а также в середине временного участка вулканизации и в заключительной стадии- вулканизации (введением масштабного усилителя 1! с трехступенчатым управляемым по времени коэффициентом масштабирования) .

После первой (начальной) стадии вулканизации, когда счетчик 29 наберет согласно приведенному выше при мерх величину, равную ЗОО от об цего значения эквивалентного времени вулканизации, срабатывает триггер 39, который с помощью ключа 13 и резистора R2 изменяет коэффициент масштабирования усилителя 11, à следовательно, и степень влияния AT на длительность вулканизации.

На заключительном временном отрезке вулканизации срабатывает триггер 40, а коэффициент масштабирования усилителя 11 определяется резистором R l. Наступает момент, когда число в -четчике 29 сравняется с числом в задатчике 31. Срабатывает цифровой компаратор 30, триггер 36 устанавливается в состояние логического

«О» по прямому выходу. Это происходит в момент t4, если эквивалентное время совпало с текущим, либо в момент 1 или t<, если оно меньше или больше текущего.

Сигналом с инверсного выхода триггера 36 через элемент ИЛИ 43 осуществляется повторная установка в состояние логического «О» по прямому выходу триггера 41. Открывается элемент И 21 и закрываются элементы И 7 и 18, счетчик 26 продолжает свою работу. В течение времени 4 (или t или 4)—

4 блок 28 начинает выдавать команды на прекращение подачи воды в диафрагму, а пара — в паровую камеру, запускаются в работу вспомогательные механизмы.

После завершения всех заключительных операций последней командой lt,,) с дешифратора 27 осуществляется установка в состояние логического «О» триггера 42, при этом закрываются элементы 21 — 23,- а элемент И 24 подготавливается к открытию, срабатывает формирователь 45 импульсов, Счетчики 26, 29, 34 устанавливаются в состояние «0». При установке счетчика 34

1621007 срабатывает элемент ИЛИ 44, на его выходе и на инверсном выходе дешифратора 35 появляетсяся логи ческая «1». Открывается элемент И 24. Импульсы генератора 20, пройдя через делитель 33, элементы ИЛИ 32, поступают на вход счетчика 34, который начинает отсчитывать время простоя. к

После перезарядки вулканизатора оператор, подав команду «Пуск», повторяет цикл вулканизации для новой покрышки.

При этом время вулканизации будет оптимальным, т. е. с учетом времени простоя, колебаний температур обоих теплоносителей с коррекцией этого влияния в зависимости от того, на каком временном участке заданного процесса вулканизации возникает изменение температурного режима, т. е. данное решение позволяет повысить качество вулканизируемых изделий.

Формула изобретения

l. Устройство для управления тепловым режимом вулканизации изделий, содержагцее последовательно соединенные сумматор, преобразователь напряжения в частоту, ключ и первый счетчик, подключенный разрядными выходами к первой группе входов цифрового компаратора, соединенного второй группой входов с соответствующими разрядными выходами задатчика эквивалентного времени вулканизации, а выходом — с входом нулевой установки первого триггера, и блок исполнительных механизмов, связанный с объектом управления, на котором установлены два термодатчика, каждый из которых подключен выходом через соответствующие последовательно соединенные блок сравнения и масштабный усилитель к соответствуюшему входу сумматора, а также задатчик температуры, подключенный первым и вторым выходами к вторым входам соответствующих блоков сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества вулканизируемых изделий путем оптимизации временного режима вулканизации, в него введены второй и третий счетчики, три дешифратора, формирователь импульсов, два элемента ИЛИ, делитель частоты, элемент НЕ, пять триггеров и три элемента И, причем разрядные выходы первого счетчика соединены с соответствующими входами первого дешифратора, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами единичной установки соответственно второго, третьего и четвертого триггеров, подключенных выходами к соответствующим входам группы управляющих входов преобразователя напряжения в частоту, а входами нулевой установки — к выходу первого элемента ИЛИ и входу нулевой установки пятого триггера, соединенного инверс- . ным выходом с первым входом первого элемента И, а входом единичной установки— с управляющим входом преобразователя напряжения в частоту и соответствующим выходом второго дешифратора, у которого выходы соединены с соответствующими входами блока исполнительных механизмов, а входы — с соответствующими разрядными выходами второго счетчика, подключенного счетным входом к выходу первого элемента

И, подключенного вторым входом к выходу преобразователя напряжения в частоту, а третьим входом — к управляющему входу ключа, первому входу второго элемента И, прямому выходу шестого триггера и входу формирователя импульсов, соединенного выходом с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков, счетный вход третьего счетчика подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а его разрядные выходы — к соответствующим входам третьего дешифратора, соединенного инверсным выходом с первым входом третьего элемента И, а прямым выходом — с входом единичной установки первого триггера и входом элемента

НЕ, подключенного выходом к второму входу второго элемента И, соединенного выходом с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, соединенного входом с выходом третьего элемента И, подключенного вторым входом к третьему входу второго элемента И и выходу преобразователя напряжения в частоту, а третьим входом— к первому входу первого элемента ИЛИ и инверсному выходу шестого триггера, у которого вход нулевой установки соединен с соответствующим выходом второго дешифратора, а вход единичной установки — с шиной «Пуск», прямой выход первого триггера соединен с соответствующим входом блока исполнительных механизмов, а инверсный выход — с вторым входом первого элемента ИЛИ.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь напряжения в частоту содержит управляющий масштабный усилитель, три ключа, преобразователь положительного напряжения в частоту, преобразователь отрицательного напряжения в частоту, два элемента И, частотный сумматор и генератор импульсов, подключенный выходом к тактовому входу частотного сумматора, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И, а вычитаюший вход — с выходом второго элемента И, первые входы первого и второго элементов И подключены к выходам соответственно преобразователя положительного напряжения в частоту и преобразователя отрицательного напряжения в частоту, входы которых соединены с выходом масштабного усилителя, причем вход управляемого масштабного усилителя является входом преобразователя, управляющие входы управляемого масштабно1621007

10 го усилителя являются группой управляющих входов преобразователя, объединенные вторые входы первого и второго элементов И

9 иггер 2

Кто апарт

Enoroe.

/ЮИ7/ФЗ У

Пар а

606PP0PfY являются управляющим входом преобразователя, а выход частотного сумматора является выходом преобразователя.

1621,007

На 8ax., Составитель В. Прямицын

Редактор А. Маковская Техред А. Кравчук Корректор С. Шевкун

Заказ 4246 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат сПатент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101