Система регулирования диаметра кабельных изделий

 

1.СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащая экструдер с двумя каналами управления , каждый из которых состоит из последовательно соединенных регулятора скорости, регулятора тока, блока управления , преобразователя напряжения и электродвигателя, а также датчиков тока и скорости электродвигателя, подключенньос в каждом канале управления к вторым входам регуляторов тока и первым входам регуляторов скоростя соответственно, кабестан, включенный между электродвигателем первого канала управления и первым входом экструдера, второй вход которого связан с электродвигателем второго канала , ванну охлаждения, связаннуюс первым выходом экструдера, и два датчика диаметра, первый из котороых установлен на первом выходе экструдера , а выходом связан с первым входом регулятора диаметра первого кангипа управления, а второй датчик диаметра установлен на выходе ванны охлаждения и подключен выходом к первому входу регулятора дис1метра второго канала управления, отличаю щая с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения системы путем обеспечения возможности изолирования ка1бельных изделий в широком диапазоне скоростей , она содержит последовательно соединенные датчик давления в головке экструдера и регулятор давления второго канала упрашления, последовательно соединез ные в первом канале управления эталонную модель экструдера , первый блок деления и блок умножения, последовательно соединенные во втором канале управления настраиваемую модель экструдера и ванны охлаждения, первый блок деления и блок умножения, а также блок определения коэффициента передачи ванны охлаждения и блок защатчиков, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам регуляторов диаметра первого и второго каналов управ-т (Л ления соответственно, третий и чет ;вертый выходы - к вторым входам рес гуляторов скорости первого и второго каналов управления соответствен§ но, пятый выход - к вторым входам преобразователей напряжения, а шестой выход - к первому входу настраиваемой модели экструдера и ванны охлаждения, входы блока определения коэффициента передачи эанны охлаждения соединены с выходами соответствующих датчиков дисьметра и вторыэо о: ми входами соответствующих первых блоков деления, а выход - с вторым входом настраиваемой модели экструдзра и ванны охлаждения, третий вход которой связан с вторым выходом рта лснкой модели экструдера, а четверлмй вход - с выходом электродвигателя второго канала,- вход этгшоиной модели экструдера подключен к выходу кабестана, вторрй вход блока умножения в первом кансше соединен с выходом регулятора диаметра, а выход с третьим входом регулятора скорости , второй вход блока умножения во втором канале соединен-с выходом регулятора диаметра, а выход - с втоj iM входом регулятора давления, свя

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3491271/18-24 (22) 07.09.82 (46) 15.10.84. Бюл. 9 38 (72) А.К.Бульхин, С.A.Êèæàåâ и A.A.Èoñêâè÷åâ (53) 62-50 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР . 9 388304, кл. G 05 D 5/03, 1973 г.

2.Кижаева С.A. Повышение точности систем стабилизации диаметра проводов и кабелей в процессе их производства.

В сб. Автоматическое управление непрерывными технологическими процессами, Куйбышев, КПТИ, 1977 (прототип). (54) (57) 1.СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащая экструдер с двумя каналами управления, каждый .из которых состоит из rioследовательно соединенных регулятора скорости, регулятора тока, блока управления, преобразователя напряжения и электродвигателя, а также датчиков тока и скорости электродвигателя, подключенных в каждом канале управ-. ления к вторым входам регуляторов тока и первым входам регуляторов скорости соответственно, кабестан, включенный между электродвигателем первого канала управления и первым входом экструдера, второй вход которого связан с электродвигателем второго канала, ванну охлаждения, .связанную с первым выходом экструдера, и два датчика диаметра, первый из котороых установлен на первом выходе экструдера, а выходом связан с первым входом регулятора диаметра первого канала управления, а второй датчик диаметра установлен на выходе ванны охлаждения и подключен выходом к первому входу регулятора диаметра второго канала управления, о т л и ч а ю щ ая с я. тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения системы путем обеспечения воэможности изолирования кабельных изделий в широком диапазоне скоростей, она содержит последовательно соединенные датчик давления в головке экструдера и регулятор давления второго канала управления, последовательно соединенные в первом канале управления эталонную модель экструдера, первый блок деления и блок умножения, последовательно соединен-. ные во втором канале управления настраиваемую модель экструдера и ванны охлаждения, первый блок деления и блок умножения, а также блок определения коэффициента передачи ванны охлаждения и блок задатчиков, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам регуляторов диамет- Е ра первого и второго каналов управ-. ления соответственно, третий и чет= ,вертый выходы — к вторым входам ре гуляторов скорости первого и второго каналов управления соответственно, пятый выход - к вторым входам .

O преобразователей напряжения, а шестой выход - к первому входу настраиваемой модели экструдера и ванны охлаждения, входы блока определения коэффициента передачи ванны охлажде-; ния соединены с выходами соответствующих датчиков диаметра и вторыми входами соответствующих первых блоков деления, а выход — с вторым входом настраиваемой модели экструде.ра и ванны охлаждения, третий вход которой связан с вторым выходом эта- . лонной модели экструдера, а четвертый вход — с выходом электродвигателя второго канала, вход эталонной модели экструдера подключен к выходу кабестана, второй вход блока умножения s первом канале соединен с выходом регулятора диаметра, а выходс третьим входом регулятора скорости, второй вход блока умножения во втором канале соединен.с выходом регулятора диаметра, а выход - с вторым входом регулятора давления, свя1118967 занного выходом с третьим входом регулятора скорости, второй выход преобразователя напряжения первого канала подключен к третьему входу регулятора тока и четвертому входу регулятора скорости данного канала, а второй выход преобразователя напряжения второго канала подключен к третьему входу регулятора тока, четвертому входу регулятора скорости, третьему входу регулятора давления и третьему входу регулятора диаметра данного канала.

2. Система по п.l, о т л и ч а в— щ а я с я тем, что эталонная модель экструдера содержит последовательно соединенные цифровой датчик скорости, цифроаналоговый преобразователь и первое апериодическое звено, выход которого связан с первым выходом модели, выход цифроаналогового преобИзобретение относится к автомати- ческому регулированию и может быть использовано при изготовлении проводов и кабелей.

Известна система регулирования диаметра, работа которой основана на определенных заранее установленных законах управления, т.е. на априорной информации об объекте управления )lj .

Однако характеристики этого объек- 0 та могут изменяться в очень широких пределах по не известному заранее закону управления. Так, например, износ инструмента и шнека экструдера, применение материалов с меняю- 15 щимся коэффициентом расплава, изготовление нескольких типоразмеров кабелей приводит к резкому снижению качества функционирования системы и снижению ее функциональных возмож- 20 ностей.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система стабилизации диаметра прово- да, содержащая экструдер с двумя каналами управления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных регулятора скорости, регулятора тока, блока управления, преобразователя напряжения и электродвигателя, а также датчиков тока и скорости электродвигателя, подключенных в каждом канале управления .к вторым входам регуляторов тока и первым входам регуляторов скорости соответственно, кабестан, включен.ный между электродвигателем первого разователя соединен с вторым выходом модели, а вход цифрового датчика скорости подключен к входу модели.

3. Система по п.l, о т л и ч а ю " щ а я с я тем, что настраиваемая модель экструдера и ванны охлажде. ния содержит последовательно соединенные второе апериодическое звено, безынерционное звено, второй блок деления,и блок задержки, а также ,компаратор, первый вход которого подключен к первому входу модели, второй вход — к второму входу блока .задержки и третьему входу модели, а выход — к третьему входу блока задержки, выход которого подключен к выходу модели, второй вход второго блока деления соединен с вторым входом модели, а вход второго апериодического звена связан с четвертым входом модели. канала управления и первым входом экструдера, второй вход которого связан с электродвигателем второго канала управления, ванну охлаждения связанную с первым выходом экструдера, и два датчика диаметра, первый из которых установлен на первом выходе экструдера, а выходом связан с первым входом регулятора диаметра первого канала управления, а второй датчик диаметра установлен на выходе ванны охлаждения и подключен выходом к первому входу регулятора диаметра второго канала управления )2) .

Данная система не характеризуется высоким быстродействием и предназначена в основном для изготовления провода одного размера при строго установленных технологических режимах.

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширения области применения системы путем обеспечения воэможности изолирования кабельных изделий в широком диапазоне скоростей.

Указанная цель достигается тем, что система снабжена последовательно соединенными датчиком давления в головке зкструдера и регулятором давления второго канала управления, последовательно соединенными в первом канале управления эталонной мо" делью экструдера, первым блоком деления и блоком умножения, последовательно соединенными во втором канале управления настраиваемой моделью экструдера и ванной охлаждения, пер1118967 вым блоком деления и блоком умножения, а также блоком определения коэффициента передачи ванны охлаждения и блоком задатчиков, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам регуляторов диаметра первого и второго каналов управлениясоответственно, третий и четвертый выходы — к вторым входам регуляторов скорости первого и второго каналов управления соответственно, пятый вы- 10 ход — к вторым входам преобразователей напряжения,а шестой выход — к первому входу настраиваемой модели экструдера и ванны охлаждения, входы блока определения коэффициента передачи ванны охлаждения соединены с выходами соответствующих датчиков диаметра и вторыми входами соответствующих первых блоков деления,а Вйходс вторым входом настраиваемой модели экструдера и ванны охлаждения, третий вход которой связан с вторым выходом эталонной модели экструдера, а четвертый вход — с выходом электродвигателя второго канала управления, .вход эталонной модели экструдера подключен к выходу кабестана, второй вход блока умножения в первом канале соединен с выходом регулятора диаметра, а выход — с третьим входом регулятора скорости, второй вход бло-ЗО ка умножения во втором канале соединен с выходом регулятора диаметра, а выход — с вторым входом регулято.ра давления, связанного .выходом с третьим входом регулятора скорости, 35 второй выход преобразователя напряжения первого канала подключен к третьему входу регулятора тока и четвертому входу регулятора скорости данного канала, а второй выход 4О преобразователя напряжения второго канала подключен к третьему входу . регулятора тока, четвертому входу регулятора скорости, третьему входу регулятора давления и третьему вхо.— ду регулятора диаметра данного канала.

Эталонная модель экструдера содержит последовательно соединенные цифровой датчик скорости, цифроаналого- 50 вый преобразователь и первое апериодическое звено, выход которого связан с первым выходом модели, выход цифроаналогового преобразователя соединен с.вторым выходом модели, а 55 вход цифрового датчика скорости подключен к входу модели.

Настраиваемая модель экструдера и ванны охлаждения содержит последова- 60 тельно соединенные второе апериодическое звено, безынерционное звено, второй блок деления и блок задержки, а также компаратор,первый вход которого подключен к первому входу моделист второй вход — к второму входу блока задержки и третьему входу модели, а выход — к третьему входу блока задержки, выход которого подключен к выходу модели, второй вход блока деления соединен с вторым входом модели, а вход второго апериодического звена связан с четвертым входом модели.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы регулирования диаметра кабельных иэделий; на фиг. 2 — блоксхема эталонной модели экструдера; на фиг. 3 — блок-схема настраиваемой модели экструдера.

Система регулирования диаметра кабельных изделий содержит регуляторы l и 2 диаметра, блоки 3 и 4 умножения, регуляторы 5 и 6 скорости, регуляторы 7 и 8 тока, блоки 9 и 10 управления, преобразователи 11 и 12 напряжения, электродвигатель 13 первого канала управления, электродвигатель 14 второго канала управления, датчики 15 и 16 тока, датчики 17 и 18 скорости электродвигателей, кабестан 19, эталонную модель экструдера 20 первого канала управления, первые блоки 21 и 22 деления соответственно первого и второго каналов управления, датчики 23 и 24 диаметра, регулятор 25 давления, экструдер 26, ванну 27 охлаждения, датчик 28 давления в головке экструдера, настраиваемую модель 29 экструдера и ванны охлаждения, блок 30 определения коэффициента передачи ванны охлаждения и блок 31 задатчиков.

Блок-схема эталонной модели 20 экструдера содержит цифровой датчик

32 скорости, цифроаналоговый преобразователь 33 и первое апериодическое звено 34.

Блок-схема настраиваемой модели

29 экструдера и ванны охлаждения содержит второе апериодическое звено

35, безынерционное звено 36, второй блок .37 деления, блок 38 задержки и компаратор 39.

Эталонная модель зкструдера предназначена для выявления отклонения диаметра кабельного изделия во времени при отсутствии изменения скорости движения изделия через головку экструдера, т.е. она учитывает изменение внутренних свойств объекта регулирования — экструдера. Циф- . ровой датчик скорости эталонной модели экструдера измеряет линейную скорость кабельного изделия. Цифроаналоговый преобразователь преобразует импульсы с датчика в напряжение постоянного тока. На выходе преобразователя включено апериодическое звено, передаточная функция которого равна передаточной функции экструдера.

1118967

Настраиваемая модель экструдера .и ванны охлаждения предназначена для выявления отклонения диаметра кабеля на выходе ванны охлаждения при отсутствии изменений на входе экструдера. Модель представляет собой модель экструдера — апериодическое звено и ванны охлаждения — последовательно соединенные безынерционное звено с коэффициентом передачи, равным коэффициенту передачи ванны ох- t0 лаждения, и блок задержки сигнала с постоянной времени, равной постоянной времени ванны охлаждения. Эта модель внешними сигналами подстраивается нод объекты регулированияэкструдер -и ванну охлаждения. Сигналом от модели 20 подстраивается постоянная времени по третьему входу, а ат блока 30 подстраивается коэффициент передачи модели 29 по второму входу. Коэффициент передачи модели

29 подстраивается с помощью блока

37 деления, постоянная времени .— с помощью блока 38 задержки. Компаратор 39 модели 29 предназначен для включения блока задержки 38 в работу при равенстве заданного значения скорости изолирования кабельного изделия установившемуся фактическому значению скорости кабестана.

Блок 30 предназначен для определе-30 ния коэффициента передачи ванны охлаждения, который может изменяться в значительных пределах в зависимости от изменения, температуры охлаждающей среды, марок применяеввях мате- 35 риалов, температуры расплава массы, давления воды и т.д. Этот блок выполнен на последовательно соединенных элементе деления и масштабном усилителе. 40

Блоки 21 и 22 деления предназначены для выявления несоответствия между эталонной моделью экструдера в первом канале управления.и экструдером между настраиваемой моделью 45 экструдера и ванны охлаждения во втором канале управления и экструдером и ванной охлаждения. При этом производится корректировка коэффициентов передачи регуляторов 1 и 2 с помощью блоков 3 и 4 умножения.

Система регулирования диаметра кабельных изделий работает следующим образом, На блоке задатчиков устанавливают тумблером требуемый режим работы, например автоматический, а также задания по скорости изолирования и оборотам экструдера и выбирают требуемые диаметры на выходах экструдера и ванны охлаждения. Кнопкой 60 Пуск в автоматическом режиме запускают систему в работу. При этом включаются контакторы в преобразователях ll и 12 напряжения, которые включают промежуточное реле, размы- 65 кающие своими размыкающимися контак-тами конденсаторы 2, 5, 7, 25, б и

8. Одновременно в блоке задатчиков главный моторизированный потенциометр подключется к сети и начинает- ся разгон системы. При этом сигнал с этого потенциометра поступает на входы регуляторов скорости через предварительно установленные в требуемые положения два других потенциометра. Поэтому разгон системы идет при выбранном соотношении оборотов экструдера и скорости кабестана при.почти одинаковых диаметрах на выходах системы. Одновременно из блока задатчиков на регуляторы 1 и 2 диаметра подаются сигналы задания по диаметрам первого и второго каналов управления. Процесс установ-.ления диаметров кабельного изделия на входе и выходе ванны охлаждения практически является апериодическим из-за совместного разгона двух контуров с наперед установленным соотношением числа оборотов экструдера и скорости кабестана. В экструдере происходит наложение изоляции с установленными диаметрами. В ванне охлаждения изоляция охлаждается.

Замер диаметров изоляции до ванны охлаждения и после нее производится с помощью датчиков диаметра. Напряжения, пропорциональные диаметрам изоляции, подаются на входы регуляторов 1 и 2 диаметра„ где происходит их сравнение с заданными значениями в блоке задатчиков. Возмущения, возникающие на входах экструдера, отрабатываются с помощью регуляторов 1 и 2, причем по первому контуру отработки ведется значительно быстрее,так как он имеет большее быстродействие. Если коэффициент передачи экструдера изменяется, например, изнашивается шнек экструдера или его инструмент, то одновременно через блоки 21 и 22 деления отрабатываются возникшие возмущения, что значительно повышает быстродействие системы. Кроме того, если изменяется коэффициент передачи ванны охлаждения, то его оценивает блок .30, который подстраивает коэффициент передачи модели 29 под истинное значение. При работе на разных скоростях ванна охлаждения имеет различное время транспортного запаздывания. Чтобы компенсировать его изменение в эталонной модели, измеряют скорость движения кабельного изделия. Сигнал подается в блок задержки сигнала модели 29. Тем самим модель 29 подстраивается под истинное время запаздывания, что также повышает качество регулирования при работе систеьы на различных скоростях изолирования. Датчик 28 и регулятор

25 давления стабилизируют давления расплава в головке экструдера и orг

1118967

8аАоР

4Риг.5

Составитель Л.Цаллагова

Техред A.Áàáèêåö.: . Корректор Е.Сирохман

Редактор Л.Пчелинская

Заказ 7451/34 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,.Ж-.35, Раушская наб., д.4/5 е ° ° .Филиал.ППП. . .Патент, r.Óìãîðîä, ул.Проектная,4 раничивают давление в экструдере при форсированных режимах управления, предохраняя экструдер от возникновения неисправностей. Эталонная модедь 20 экструдера производят быструю отработку легких возмущений внут- 5 ри экструдера через датчик диаметра, регулятор диаметра и бпок деления, что позволяЕт исключить возникнове-. ние колебаний во втором менее быстродействующем контуре. При работе на 10 других скоростях изолирования с друI гнми диаметрами кабельных изделий устанавливаются в блоке задатчиков нужные установки и система регулирования диаметра кабельных изделий запускается аналогичным образом.

Таким образом, во-первых, расширяется область применения, так как предлагаемую систему можно применять на одном прессе в широком диапазоне скоростей изолирования; во-вторых, значительно повышается быстродействие система;