Система регулирования продолжительности вулканизации изделий

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.06.80 (21) 2939422/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

В 29 Н 5/02

G 05 D 27/00

Государственный комнтет

СССР

Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 17.02.82 (53) УДК 66.012.

=52 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

К. И. Диденко, Г. И. Загарий, Б. Т. Сытник, А. И. Курманов, Б. С. Левочко, В. Г. Пороцкий, А. И. Лукомская и В. Г. Воронов (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЪНОСТИ

ВУЛКАНИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к области автоматизации процессов изготовления резинотехнических изделий и может быть использовано в процессах вулканизаций изделий.

Известно устройство для контроля степени вулканизации, содержащее датчик температуры, устанавливаемый в заданной точке изделия, и блок определения показателя степени вулканизации, в котором происходит сравнение текущего и заданного показателей (1). о

Известно также устройство для корректировки режимов вулканизации изделий сложной конфигурации, содержащее датчики температуры теплоносителей, блоки задания начальных и граничных условий, электрическую сеточную модель вулканизуе- 15 мого изделия и блок определения показателя степени вулканизации (2).

Недостатком известного устройства является необходимость проведения параллельных с процессом вулканизации изделий испытаний резинового образца.

Наиболее близким из известных систем по технической сущности к изобретению является система регулирования продолжительности вулканизации изделИй, содержа2 щая датчики температуры, блок задания начальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которого соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока уставок. Управление режимами работы сеточной модели и блока определения степени вулканизации осуществляется по сигналу от реле, срабатывающего при закрытии и открытии вулканизационного процесса. На выходе компаратора, являющемся выходом устройства, формируется управляющее воздействие на окончание цикла вулканизации изделия (3) .

Недостатком известной системы является невозможность контроля параметров и регулирования продолжительности вулканизации группы одновременно вулканизуемых изделий. Поэтому в производственных условиях число работающих устройств должно быть равно числу одновременно вулканизуемых покрышек, что значительно удорожает их производство.

Целью изобретения является снижение стоимости системы.

903187

26 и

js

46

iS

3

Поставленная цель достигается тем, что известная система регулирования продолжительности вулканизации изделий, содержащая датчики температуры, блок задания начальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которой соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока уставок, снабжена блоком программно-логического управления, входным коммутатором, вы- 16 ходным коммутатором, регистром, элементом ИЛИ и таймером. Выходы датчиков температуры через входной коммутатор и блок программно-логического управления соединены со входом таймера, элемента ИЛИ, сеточной модели и выходного коммутатора.

Выход блока программно-логического управления соединен со входом входного коммутатора. Выход таймера соединен последовательно через элемент ИЛИ, сеточную модель и выходной коммутатор со входом регистра. Выход выходного коммутатора соединен.со входом блока программно-логического управления, входы выходного коммутатора соединены с выходами блока определения степени вулканизации и компаратора.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы для контроля параметров и регулирования продолжительности вулканизации изделий; на фиг. 2 — вариант функциональной схемы блока программно-логического управления; иа фиг. 3 — вариант функциональной схемы элемента блока задания начальных условий и элемента сеточной модели 10; на фиг. 4 — вариант функциональной схемы блока определения степени вулканизации.

Система регулирования продолжительности вулканизации изделий содержит группу оборудования 1, состоящую из отдельных единиц оборудования с установленными на каждой единице датчиками 2 температуры, блок 3 преобразователя сигналов датчиков

2 температуры, установленных на группе оборудования 1, состоящий из преобразователей 4 температура-напряжение, входной коммутатор 5, таймер 6, блок 7 задания начальных условий, блок 8 программно-логического управления, элемент ИЛИ 9, сеточную модель 10, блок 11 определения степени вулканизации, блок 12 уставок, компаратор

13, выходной коммутатор 14, регистр 15, блок

16 контроля и регистрации параметров.

Блок 8 программно-логического управления содержит блок 17 управления входным коммутатором 5, блок 18 памяти, блоки 19 и 20 цифроаналогового преобразования, блок 21 командно-аппаратного управления, программируемый счетчик 22, блок

23 управления входным коммутатором 14, блок 24 аналого-цифрового преобразования.

Каждый элемент блока 7 задания начальных условий и элемент сеточной модели содержит порядковый номер узловой точки и элемента, резистор R>, переменный резистор R>, резисторы R> и R> в узле элемента моделирующей RC-сетки, ключи 25 — 27, широтно-импульсный модулятор 28, логическую схему И-29, нелинейный преобразователь 30, повторитель напряжения 31, инвертор 32 и блок установки ЗЗ, на фиг. 3 обозначены х, x„ сигналы на входах 1, 2, 3 и 4 элемента сеточной модели соответственно.

Блок 11 определения степени вулканизации содержит функциональные преобразователи 34„(j = 1, 2 ... К), каждый из которых включает нелинейный блок 35, логический блок И 36, ключ 37, операционный усилитель 38, резистор R и конденсатор С, включенные по схеме интегратора напряжения и селектор 39 минимального сигнала, на фиг. 4 — обозначены х,, х,. — входные сигналы на входах и 2 блока 11, ч; — выходной сигнал блока 35: „ — выходной сигнал соответствующего преобразователя 34 у — выходной сигнал селектора 39, который является выходным сигналом блока Il.

Система регулирования продолжительности вулканизации изделия работает следующим образом.

Сигналы от датчиков 2 температуры (по два сигнала), установленных на каждой единице оборудования, объединенного в группу оборудования 1, поступают на преобразователи 4, объединенные в блок 3 преобразователей сигналов датчиков 2 температуры.

Выходы преобразователей 4 подключены на вход коммутатора 5, который управляется сигналами с выхода блока 8. Назначение входного коммутатора 5 — последовательно, согласно заданной программе, осуществлять коммутацию сигналов, поступающих от преобразователей 4 блока 3 на вход блока 8, который реализует функции программно-логического управления входами коммутатора

5 и выходами коммутатора 14, соответственно таймером 6 через элемент сеточной модели 10 и блоком ll, а также преобразование, хранение и выдачу информации в виде аналоговых сигналов напряжения на входы сеточной модели 10. При этом информация, выдаваемая из блока 8 в сеточную модель 10 содержит предисторию ведения технологического процесса для каждой единицы оборудования по всей группе оборудования l. Назначение сеточной модели 10— совместно с блоком 7 задания начальных условий определять неизотермические условия в изделии для каждой единицы оборудования на каждый момент реального времени, Поскольку сеточная модель 10 воспроизводит ход технологического процесса в (быстром) машинном масштабе времени, это позволяет организовать контроль параметров и регулирование продолжительности процесса вулканизации для группы вулкани903187 зуемых покрышек квазиодновременно, т.е. величинами временных задержек на воспроизведение хода технологических процессов на сеточной модели 10 вместе с сервисными операциями по отношению к ходу технологического процесса, протекающего в реальном масштабе времени, можно пренебречь.

Сигналы х1 (j = 1, 2 ...К), получаемые от заранее выбранных К узловых точек сеточной модели 10, число которых определяется возможным размером области изделия, лимитирующей процесс вулканизации, поступают на соответствующие входы

1 блока 11 определения степени вулканизации, который преобразует полученные сигналы Х, в выходной У в соответствии с выражением у= мк

У = ) 2 " сГ к т„,)

1 р где ҄— постоянная времени интегрирования интегратора 38, i, i„7 — продолжительность процесса вулканизации (моменты начала и конца вулканизационного цикла соответственно) .

Таким образом, на выходе блока 11 формируется сигнал, пропорциональный минимальной степени вулканизации изделия, так ак осуществляется поиск лимитирующей процесс вулканизации узловой точки сеточной модели 10, находящейся среди К узловых точек, составляющих область возможного поиска.

Сформированный выходной сигнал У с выхода блока 11 поступает на вход компаратора 13, на вход которого также заведены сигналы с выхода блока 12 уставок. Эти же сигналы поданы на входы выходного коммутатора 14, который управляется по входу с выхода блока 8. Сигнал Х с выхода сеточной модели 10 также поступает на вход коммутатора 14. Эти сигналы регистрируются и контролируются в блоке 16 контроля и регистрации параметров.

С выхода коммутатора 14 на вход блока

8 поступают сигналы, управляющие режимами работы и состояниями коммутатора 14.

С выхода коммутатора 14 выходные сигналы коммутатора 13 последовательно, по заданной программе, запоминаются в регистре 15, с выходов которого осуществляется выдача сигналов об окончании процессов вулканизации на соответствующие исполнительные механизмы группы оборудования 1.

Таймер 6 управляется сигналами, поступающими с выхода блока 8. При этом организуется асинхронная работа системы в режиме воспроизведения технологического процесса вулканизации на сеточной модели 10 для каждой единицы оборудования 2 из группы оборудования 1.

Блок 8 программно-логического управления работает следующим образом.

Блок 21 командно-аппаратного управления, получив команду начала работы, приводит в исходное состояние все блоки и

)o узлы системы. Блок 17 управления входным коммутатором 5 по команде от блока 21 командно-аппаратного управления производит опрос готовности оборудования и выдает полученную информацию в блок 21.

При наличии хотя бы одного положительного ответа блок 21 переходит к выполнению программы, реализующей контроль параметров данного технологического процесса, и регулирует продолжительность вулканизации изделия на соответствующем оборудовании. Сигналы, поступающие на вход блока 8, подаются на управляемый блок 24 аналого-цифрового преобразования, выходы которого подключены к блоку 18 памяти. По команде от блока 21 информация вводится в область памяти блока 18, отведенную для

25 соответствующей единицы оборудования.

Ввод информации осуществляется циклически, с некоторым шагом квантования дт„в, причем на весь период ведения процесса количество шагов L остается постоянным, и выбирается в соответствии с допустимой погрешностью 4 регулирования продолжительности вулканизации. Тогда

ЬткВ (ЬТH3M+ ЬТмю) N где Ь „в„— время измерения значений параметров на единице оборудо35 вания;

Ь Mow — время моделирования показателя вулканизации;

H — число изделий (единиц) оборудования).

При этом погрешность Ь определяется

4р по формуле твулк 1. Ь . в., где ву„- расчетное время вулканизации.

После занесения в блок 18 памяти текущей информации, блок 21 выдает последовательность команд для реализации режима

45 моделирования. В этом режиме от блоков

19 и 20 цифроаналогового преобразования в темпе машинного времени, определяемом сеточной моделью 10, на входы блока 8 поступают сигналы, воспроизводящие предисто50 рию процесса вулканизации определенного изделия. В программируемом счетчике 22 производится последовательное уменьшение на единицу числа прошедших в начала вулканизации изделия циклов моделирования.

При обнулении программируемого счетчика 22 на выходе блока 8 появляется сигнал для прекращения моделирования и подготовки сеточной модели 10 к следующему циклу. Этим же сигналом таймер 6 устанавли9031ь!

) вается в исходное состояние. Блок 23 управления выходным коммутатором 14, получив команду об окончании цикла моделирования от блока 21, осуществляет изменение своего состояния и выдает сигнал на коммутатор 14, которым осуществляется подключение соответствующего триггера регистра 15 и занесение информации о состоянии компаратора 13 в этот триггер.

Функциона„ьная схема, представленная на фиг. 3 работает следующим образом.

На входы широтно-импульсного модулятора 28 поступают соответственно управляющие напряжения с вь(хода блока 33 усгановки и выхода нелинейного преобразователя 30, определяющие закон изменения величины эквивалентной емкости в узловой точке О;: экв — т ("ы "зо где У, — напряжение на выходах блоков 33 и 30.

Модулятор 28 вырабатывает импульсы, длительности которых Ж» является функцией входных напряжений. При этом вид функциональной зависимости Ь („(Ч +у задается в преобразователе 30, йсходя из вида решаемого нелинейного дифференциального уравнения в частных производных.

Импульсы с выхода модулятора 28 подаются на управляющий вход ключа 26 через логическую схему И 29 непосредственно и через инвертор 32 на управляющий вход ключа 27. На второй вход схемы И 29 и на управляющий вход ключа 25 подается сигнал. При сигнале «1» ключ 25 замкнут и напряжение с выхода блока 7 задания начальных условий подается через ключ 25 на конденсатор С, а импульсы с выхода модулятора 28 не поступают на управляющий вход ключа 26. При сигнале, равном нулю ключ 25 разомкнут и импульсы с выхода

9 модулятора 28 поступают на управляющий вход ключа 26. При этом ключ 25 замыкается на время длительности импульса, а ключ 27 размыкается. При отсутствии импульсов напряжение с конденсатора С, подключенного к узловой точке О, через повторитель напряжения 31 с большим входным сопротивлением подается в узловую точку. Так как повторитель напряжения 31 представляет собой источник напряжения постоянного тока с нулевым выходным сопротивлением, напряжение в узловой точке при отсутствии импульсов остается неизменным и не зависит от процессов, происходящих в соседних узловых точках. Напряжение в i -й узловой точке при одинаковых резистивных элементах R„, К описывается следую цим выражением: 1(пт)-,Я (;-, (пТ) у;, (пт)) .

g(v Ф ч )т

" (1- — ; — -,— p}, где 1 - номер узловой точки, ; с; — резистивные и емкостные элементы;

Формула изобретения

Система регулирования продолжительности вулка низа ции изделий, содержащая датчики температуры, блок задания наЧ;(пт),v; (п )напряжения в i, i-i, i+ — узловых точках по координатам

ХиУ; и(и+ я

Я 301=

-коэффициент заполнения модулятора 28, = (,2...-число периодов;

Т вЂ” период следования импульсов; . — постоянный коэффициент, харак10 теризующий соотношения резисторов R, подключенных к-й узловой точке; и,-начальные условия (напряжение на выходе блока 7).

Блок 11 определения степени вулкани15 зации работает следующим образом.

От группы из К узловых точек сеточной модели О сигналы X j (j = 1, 2, ... К) через преобразователь 34 подаются на селектор 39 минимального сигнала. Выход

20 селектора 39 является выходом блока 11 определения степени вулканизации.

Все функциональные преобразователи 34 выполнены по одной схеме и работают следующим образом. Входной сигнал х1) из

j -й узловой точки поступает на нелинейный блок 35, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный интенсивности вулканизации, определяемый выражением

У =2

1 где (и — постоянные коэффициенты.

30 На выходе интегратора 38 формируется сигнал, пропорциональный показателю степени вулканизации к, —, v, (я (-.

При наличии на выходе логического блока И 36 сигнала, размыкающего ключ 37, состояние «О», «1» блока И 36 определяется выходными сигналами Х и У . Интегратор находится в режиме интегрирования, если сигналы Х . и У превышают некоторую на.(и перед задайную величину. Когда это условие не выполняется, на выходе блока И 36 формируется сигнал логического нуля и интегратор обнуляется, а на выходе блока 11 формируется сигнал.

При одинаковом качестве контроля параметров и регулировании продолжительности процесса, описываемая система может обслуживать оборудование, на котором одновременно вулканизуется не одно, а группа изделий.

При этом стоимость описываемой системы в два раза меньше стоимости известной системы.

903187

9 чальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которой соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока установок, отличающаяся тем, что, с целью организации контроля параметров и регулирования продолжительности процесса квазиодновременно для группы вулканизуемых изделий, она снабжена блоком программнологического управления, входным коммутатором, выходным коммутатором, регистром, элементом ИЛИ и таймером, причем выходы датчиков температуры через входной коммутатор и блок программно-логического управления соединены со входами таймера, элемента ИЛИ, сеточной модели, выходного коммутатора, выход блока программно-ло10 гического управления соединен со входом входного коммутатора, выход таймера соединен последовательно через элемент ИЛИ, сеточную модель, выходной коммутатор со входом регистра; выход выходного коммутатора соединен со входом блока программнологического управления, входы выходного коммутатора соединены с выходами блока определения степени вулканизации и компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2033979, кл. В 29 Н 5/00, опубл. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 467835, кл. В 29 Н 5/24, 1976.

3. Патент США № 4044600, кл. В 29 Н 5/02, опубл. 1977 (прототип).

903187

Составитель Л. Александров

Редактор Л. Утехина Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 12557 26 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4