Система автоматического регулирования технологических параметров при намотке изделий из композиционных материалов

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ НАМОТКЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИ f .A% ОННЫХ МАТЕРИАЛОВ по авт.св. № 1075241 отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулиро-. вания технологических параметров, она содержит функциональный преобразователь , первый вход которого подключен к второму выходу блока контроля натяжения ленты, второй вход - к первому выходу блока контроля содержания связующего, а выход - к второму входу блока коррекции содержания связующего .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) (I I) (5))4 G 05 D 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Д т, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1075241 (21) 3738368/24-24 (22) 04.05.84 (46) 15. 12.85. Бюл. Ф 46 (72) С.А. Вотин, М.Е. Тенякова и А.Я. Чикильдин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1075241, G 05 D 27/02, 1982. (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАИЕТР0В ПРИ НАМОТКЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИ0HHblX МАТЕРИАЛОВ по авт.св. Ф 1075241 отличающаяся тем, что с целью повышения точности регулиро-. вания технологических параметров, она содержит функциональный преобразователь, первый вход которого подключен к второму выходу блока контроля натяжения ленты, второй вход — к первому выходу блока контроля содержания связующего, а выход - к второму входу блока коррекции содержания связующего.

4 119

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования технологических параметров и может быть использовано при изготовлении изделий из композиционных материалов методом намотки, Цель изобретения — повыщение точности регулирования технологических параметров.

На чертеже изображена структур, ная схема предлагаемой сист мы.

Система содержит блок 1 контроля натяжения ленты, первьф блок 2 коррекции, блок 3 регулирования натяжения ленты, блок 4 контроля скорости намотки, блок 5 контроля содержания связующего, второй блок 6 коррекции, блок 7 регулирования содержания связующего, блок 8 контроля вязкости связующего, блок 9 контроля температуры связующего, третий блок 10 кор" рекции, блок 11 регулирования температуры связующего и функциональный преобразователь 12.

Кроме того, на чертеже изображены пропитанная лента 13, объект конт- роля — сухая лента 14 и объект контроля и управления — связующее в пропиточной ванне 15.

Блок 1 контроля натяжения ленты состоит из датчика 16 натяжения, усилителя 17 сигнала датчика и преобразователей 18 и 19.

Первый блок 2 коррекции образуют нелинейные преобразователи 20-23, задатчик 24 натяжения и элемент 25 сравнения.

Блок 3 регулирования натяжения ленты содержит преобразователь-распределитель 26, формирователи 27 и 28 управляющих импульсов, тиристорный преобразователь 29 и исполнительный механизм 30.

Блок 4 контроля скорости намотки состоит из датчиков положения рабочих органов станка 31-33, дифференциаторов 34-36 и нелинейного преобразователя 37.

Блок 5 контроля содержания связующего содержит два датчика 38 и 39, преобразователи 39-41, схему 42 сравнения и преобразователи 43 и 44 в нормализованный сигнал.

Второй блок 6 коррекции образуют нелинейные преобразователи 45-47, задатчик 48 содержания связующего и схема 49 сравнения.

Блок 7 регулирования содержания связующего состоит из преобразовасигнал.

Третий блок 10 коррекции содержит нелинейные преобразователи 63 .и 64, задатчик 65 температуры и элемент

66 сравнения.

Блок 11 регулирования температу20 ры связующего состоит из преобразователя 67, формирователя 68 управляющих импульсов, тиристорного преобразователя 69 и нагревательного элемента 70.

Функциональный преобразователь

12 содержит интегратор 71, усилитель 72, блок 73 вычитания, блок 74 умножения и преобразователь 75 в нормализованный сигнал.

Система работает следующим образом.

Сформированная в начале намоточного тракта лента 14, проходя через пропиточную ванну со связующим 15 и далее, наматывается на оправку. Сигнал о натяжении пропитанной ленты 13 с блока 1 контроля натяжения ленты поступает на первый вход первого блока 2 коррекции, на второй, третий и четвертый входы которого пос40 тупают сигналы о величине содержания связующего от блока 5 контроля содержания связующего, о величине вязкости связующего от блока 8 контроля вязкости связующего и о величине

45 скорости движения ленты от блока 4 контроля скорости намотки соответственно. Преобразованные сигналы об этих параметрах с выходов нелинейных преобразователей 20-23 блока 2 коррекции поступают на входы элемента

25 сравнения, в который заводится также сигнал задатчика 24 натяжения.

Сформированный на выходе первого блока 2 коррекции сигнал поступает на вход блока 3 регулирования натяжения ленты.

B зависимости от. величины сигнала управления, получаемого от эле8482 з теля-распределителя 50, формирователей 51 и 52 управляющих импульсов, тиристорного преобразователя 53 и исполнительного механизма 54.

5 Блок 8 контроля вязкости связующего содержит датчик 55 вязкости связующего, генератор 56 высокой частоты, усилитель-преобразователь

57 и преобразователь 58.

10 Блок 9 контроля температуры связующего образован датчиком 59 температуры, преобразователем 60 и преобразователями 61 и 62 в нормализованный

1198482

Н = " Ъ (1)

П2 где Н вЂ” относительное содержание связующего в пропитанном 40 материале;

П = пй — сигнал, пропорциональный объему пропитанного материала .в зоне датчика 38;

U нй„ - сигнал, пропорциональный 4 объему сухого материала в зоне датчика 39;

m — коэффициент пропорциональности канала измерения содержания связующего;

S — сечение пропитанного мате2 риала в зоне датчика 38;

S — сечение сухого материала в зоне датчика 39.

В общем случае сечение пропитанной ленты состоит иэ сечения сухой ленты и сечения нанесенного связующего. Формула (1) верна для случая, ког.— мента 25 сравнения первого блока 2 коррекции, в преобразователе-распределителе 26 блока 3 формируется прямоугольный импульс, время запуска которого относительно начала полу- 5 волны сетевого напряжения зависит от величины сигнала управления, в зависимости от его знака выбирается тот или иной формирователь 28 или

27 импульсов„ в котором формируются 0 импульсы для управления тиристорами тиристорного преобразователя 29, напряжение с которого поступает на вход исполнительного механизма 30, принцип действия которого эаключа- 15 ется в изменении угла охвата исполнительного органа скользящей по нему пропитанной лентой 13.

В основу измерения содержания связующего положена зависимость электрической емкости датчиков 38 и 39 блока 5 контроля содержания связующего от объема материала, проходящего в зоне измерения датчика.

Изменения электрической емкости дат- 25 чика 39, контролирующего сухой материал, и датчика 38, контролирующего пропитанный материал, преобразуется в изменение частоты электрических колебаний, далее частоты пре- 3б образуются в код на преобразователях 40 и 41, вычитаются, делятся на схеме 42 сравнения и преобразуются преобразователями 43 и 44 в нормализованный сигнал, пропорциональный относительному содержанию связующего да сечения сухого материала равны в зонах обоих датчиков, однако, так как величина натяжения N< ленты в зоне датчика 38, в 10-15 раз превьплает натяжение в зоне датчика 39, сечения сухого материала в зонах измерения датчиков будут разные. Изменения сечения в зависимости от натяжения в первом приближении можно выразить линейным законом: (IT ) Ф (2)

Sè (1 - IN, ) S

S где S„, сечение в зоне датчика 39 при натяжении равном нулю; сечение в зоне датчика 38 при натяжении равном нулю; натяжение ленты в зоне. датчика 39; натяжение ленты в зоне датчика 38; коэффициент пропорциональности для конкретного материала.

Пересчитывая формулу (1) с исполь— зованием (2), получают

Н„= Н + с (1 - Н), (3) (N2- N1 ) где

1 — IN

Н вЂ” содержанке связующего, измеренное блоком 5;

Н., — истинная величина содержания связующего, т.к.

Поскольку М„ сс N,то значением N можно пренебречь. При этом по1 лучают

I d"= N Ð.

Сигнал с первого выхода блока 5 контроля содержания связующего посту пает на блок 73 вычитания функционального преобразователя 12. На вход интегратора 71, постоянная времени которого согласована со временем измерения блока 5 контроля содержания связующего, поступает сигнал от блока 1 контроля натяжения ленты, сигнал с интегратора 71 поступает на вход усилителя 72, с выхода которого сигнал поступает на первый вход блока 74 умножения, на второй вход которого подается сигнал от блока 73 вычитания, результирующий сигнал подается на вход преобразователя 75. На выходе преобразователя 75 блока 12 формируется нормализованный сигнал, соответствующий величине:

1 19848?

Н,=,Г(1- Н), где Н =. Н вЂ” Н.

Этот сигнал подается ha второй вход второго блока 6 коррекции, где суммируется с сигналом Н, вырабатываемым блоком 5 контроля содержания связующего. На первый и третий входы блока 6 коррекции поступают сигналы о величинах натяжения ленты и скорости движения ленты от блока 1 контроля натяжения ленты и блока 4 контроля скорости намотки соответственно.

Преобразованные сигналы о величине содержания связующего и скорости движения ленты с выходов нелинейных преобразователей 45-47 второго блока

6 коррекции поступают на входы элемента 49 сравнения, туда же заведен сигнал о величине задания содержания связующего от задатчика 48 содержания связующего.

Сигнал управления содержанием связующего с выхода элемента 49 сравнения поступает на вход блока 7 pery- >5 лирования содержания связующего. В преобразователе-распределителе 50 блока 7 формируются прямоугольные импульсы, время запуска которых зависит от величины сигнала управления, в зависимости от знака сигнала управления выбирается тот или иной формирователь управляющих импульсов 51 или 52, в котором формируются импульсы управления тиристорами тиристорно35

ro п еобразователя 53, напряжение управления с которого поступает на вход исполнительного механизма 54, принцип действия которого заключается в изменении сечения отверстий, через которые пропускают пряди, из которых состоит лента.

В основу метода измерения температуры связующего положена зависимость изменения сопротивления чувствитель45 ного элемента датчика 59 температуры от температуры теплоносителя. Сигнал датчика 59 температуры преобразуется в аналоговый электрический сигнал с помощью усилителя-преобра50 эователя 60 и преобразуются в нормализованный сигнал управления в преобразователях 61 и 62. Сигнал с первого выхода блока 9 контроля температуры связующего поступает на вход

55 третьего блока 10 коррекции, на второй вход которого поступает сигнал

0I блока 4 контроля скорости намотки. Преобразованные сигналы о величине температуры связующего и скорости намотки с выходов нелинейных преобразователей 63-64 поступают на вход элемента бб . сравнения, на который подается сигнал о задании температуры связующего от задатчика 65 температуры связующего, Сигнал управления температурой связующего с выхода элемента 66 сравнения третьего блока 10 коррекции поступает на вход блока 11 регулирования температуры связующего. В преобразователе 67 блока 11 регулирования температуры связующего формируются прямоугольные импульсы, время запуска которых относительно начала полуволны сетевого напряжения зависит от величины сигнала управления.

В формирователе 68 управляющих импульсов формируются импульсы для управления тиристорами тиристорного преобразователя 69, напряжение с которого поступает на вход нагревательного элемента 70.

В основу метода измерения вязкости связующего положена регистрация амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через связующий состав. В генераторе высокой частоты 56 формируется высокочастотный сигнал, модулируемый двумя сдвинутыми друг относительно друга импульсами с различной амплитудой. Высокочастотные сигналы, поданные на излучающую пластину пьезокерамики датчика 55 вязкости связующего вызывают акустические колебания ультразвуковой частоты, амплитуда которых затухает пропорционально вязкости связующего. Принятые сигналы с приемной пьезокерамики датчика 55 вязкости связующего поступают на усилитель-преобразователь 57, в котором усиливаются, детектируются, разделяются на два, выпрямляются и вычитаются.

На выходе усилителя-преобразователя

57 получается ана эговый сигнал, пропорциональынй величине вязкости, который поступает на первый вход преобразователя 58, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный температуре связующего от блока 9 контроля температуры связующего; В преобразователе 58 при формировании нормализованного сигнала вязкости связующего учитывается сигнал, полученный от схемы измерения вязкости

7 11 и сигнал, пропорциональный температуре связующего. Полученный сигнал поступает на третий вход первого блока

2 коррекции, где используется как корректирующий сигнал для определения изменения натяжения при изменении коэффициента трения пропитанной ленты 13 о направляющие ролики от вязкости связующего.

Сигналы от датчиков 31-39 блока 4 контроля скорости намотки поступают

98482

8 на входы дифференциаторов 34-36, где дифференцируются и подаются на входы нелинейного преобразователя 37, в котором осуществляется преобразова5 ние в нормированный сигнал величины скорости движения ленты как функции производных от сигналов датчиков

31-33 положений рабочих органов станка. Сигналы с выходов блока 4 контро® ля скорости намотки поступают на вход первого, второго и третьего блоков коррекции.

1198482

ВНИИПИ Заказ 77 18/46 Тираж 862 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 !