Система автоматического управления процессом получения полимерной композиции при производстве винипора

 

Изобретение относится к устройствам автоматического управления процессом получения полимерной композиции при производстве винипора. Изобретение позволяет повысить качество управления указанным процессом и идентифицировать партии пластизоля по вязкости (достигается изменение времени достижения заданной вязкости +27, вместо ). Это осуществляется благодаря введению автоматичес

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AST0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3916262/23-05 (22) 14.06.85 (46) 30.11.86. Бюл. № 44 (71) Калининский ордена Трудового .

Красного Знамени политехнический институт (72) А. А. Малин, Л. П. Садова, А. Л. Розанов, Ю. Г. Быстров и В. П. Злоказов (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 719682, кл. В 01 Г 15/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1028519, кл. В 29 D 27/00, 1983.

„„SU„1273365 А1

15д 4 С 08 Т 3/18, G 05 D 27/00 (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЧ ПОЛИМЕРНОЙ

КОМПОЗИЦИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ BHHHIIOPA (57) Изобретение относится к устройствам автоматического управления процессом получения полимерной композиции при производстве винипора. Изобретение позволяет повысить качество управления указанным процессом и идентифицировать партии пластизоля по вязкости (достигается изменение времени достижения заданной вязкости +2X вместо +6X), Это осуществляется благодаря введению автоматичес1273365 кого контроля компонентов смеси по влажности, для чего система снабжена аппаратами 13 подготовки компонентов с встроенными в них датчиками

14 влажности, по информации от которых блок 19 контроля влажности сырья, включенный в логический блок 3, принимает решение о начале процесса, Определенный температурно-временный

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами химических производств, а именно к системам приготовления полимерных композиций, в частности 5 на стадии получения многокомпонентной полимерной композиции (пластизоля) для производства винипора. Оно может использоваться в химической и нефтехимической промьппленности. 10

Целью изобретения является повышение качества управления процессом и обеспечение идентификации партий пластизоля по вязкости.

На фиг; 1 изображена функциональная схема системы; на фиг. 2 — конфигурация вычислительных. средств системы.

Система автоматического управления содержит датчик 1 электрофизических параметров, первый выход которого соединен с входом измерителя

2 температуры (типа КСМ-4), который своим выходом подсоединен к первому

25 входу логического блока 3, реализованного вычислительными средствами, построенными на основе микро-ЭВМ

"Электроника С5-12" (см. фиг. 2), второй выход датчика электрофизических параметров соединен с первым вхо- ЗО дом измерителя 4 емкости (типа Е8-4), который первым своим выходом соединен с вторым входом логического блока 3, а вторым — с третьим входом указан" ного блока.

В цепи питания электродвигателя

5 мешалки (типа ВАО-071) установлен датчик 6 мощности (типа П005), выход которого подсоединен к фильтру 7 помех, первый выход которого связан с 40 четвертым входом логического блока режим поддерживается путем управления по двум каналам: каналу изменения скорости перемешивания, который реализует блок 8 управления электродвигателем, и каналу изменения расхода теплоносителя, реализованному блоком 15 управления охлаждением.

2 ил., 1 табл.

3, а второй — с первым входом блока

8 управления электродвигателем.

Первый выход логического блока 3 соединен с входом усилителя 9 мощности. Первый выход усилителя 9 мощности соединен с входом блока 10 управления исполнительными механизмами, выходы которых связаны с управляющи0932

14Н 917СТ второй — с первыми входами автоматических дозаторов 12 (типа РЦ-100), которые прямыми и обратными связями подключены к логическому блоку 3.

Входы автоматических дозаторов 12 подсоединены к выходам аппаратов 13 подготовки компонентов, в которых установлены датчики 14 влажности, выходы которых подсоединены к второму входу измерителя 4 емкости, Логический блок 3 связан, также, вторым выходом с блоком 15 управления охлаждением, который встроен в рубашку охлаждения аппарата 16 смешивания, а третьим выходом с вторым входом блока 8 управления электродвигателем, который своим выходом подсоединен к электродвигателю 5 мешалки.

Задающий блок 17, представляющий собой дисплейный модуль (типа "квант ), первым своим выходом подсоединен к пятому входу логического блока 3, вторым — к шестому, третьим — к седьмому и четвертым — к восьмому. Вход же задающего блока 17 подсоединен к четвертому выходу логического бло-.. ка 3.

Логический блок 3 представляет собой блок 18 запоминания .требуемой влажности сырья, представляющий со127336 . з бой ячейки памяти внешнего оперативного запоминающего устройства (ОЗУ} типа "Электроника С5-125", вход которого через шестой вход логическо го блока 3 подсоединен к второму выходу задающего блока 17, а выход свя-. зан с первым входом блока 19 оценки влажности сырья.

Блок 19 оценки влажности сырья

1 0 связан вторым входом через пятый вход логического блока 3 с первым выходом задающего блока 17, а третьим входом через третий вход логического блока 3 с втврым выходом измерителя

4 емкости. Выход блока 19 оценки влажности сырья присоединен к первому входу блока 20 контроля загрузки.

: Блок 19 оценки влажности сырья представляет собой три элемента сравне20 ния, выходы которых объединены элементом И. Элементы сравнения и логическая функция И реализованы программным путем.

Второй вход блока 20 контроля загрузки подсоединен к выходу блока 21 запоминания состава композиции, который своим первым входом связан через седьмой вход логического блока

3 с третьим выходом задающего блока

17 и представляет собой ячейки памяти внешнего ОЗУ типа "Электроника

С5-125".

Первый выход блока 20 контроля загрузки присоединен к первому входу таймера 22, второй — через первый вы-И ход логического блока 3 к входу усилителя 9 мощности, третий — к первому входу блока 23 определения управляющих воздействий, а четвертый— к первому входу блока 24 контроля однородности. Кроме того, блок 20 контроля загрузки присоединен прямой и обратной связью к автоматическим

12 дозаторам и представляет собой три оператора условного перехода, три ячейки памяти, запоминающие уже введенное количество компонентов смеси, а также три элемента вычитания для определения задания автоматическим 12 дозаторам. Блок содержит так- о же элемент И, на вход которого поступают сигналы с выходов автоматических 12 дозаторов. Все выше указанные элементы и операторы реализованы программным путем. SS

Блок 24 контроля однородности вторым входом через второй вход логического блока 3 соединен с.первым выходом измерителя 4 емкости, а выходом связан с nPpBIIM входом блока

25 коррекции состава композиции, который прямой и обратной связью присоединен к таймеру 22, а вторым входом к выходу блока 26 определения вязкости. Кроме того, блок 25 коррекции состава композиции связан прямой и обратной связью с блоком 21 запоминания состава композиции.

Блок 24 контроля однородности представляет собой элемент сравнения, реализуемый программно, а также занесенную в ОЗУ типа "Электроника С5125" подпрограмму вычисления относительного отклонения диэлектрической проницаемости.

Блок 25 коррекции состава композиции представляет собой подпрограмму расчета скорректированного значения количества вводимого пластификатора, записанной во внешнем ОЗУ, а также три элемента сравнения, выходы которых объединены схемой И.

Таймер 22 соединен прямой и обратной связью с блоком 27 задания темпев ратурного режима, а также первым выходом с первым входом блока 28 формирования коэффициентов и вторым выходом — через четвертый выход логического блока 3 с задающим блоком 17.

Таймер 22 представляет собой один из двух, имеющихся у "Электроники

С5-12", программно-управляемых таймеров.

Блок 28 формирования коэффициентов вторым входом присоединен к выходу блока 29 запоминания конечной вязкости, который через восьмой вход логического блока 3 связан с четвертым выходом задающего блока 17, а третьим входом - к выходу блока 26 определения вязкости, который через четвертый вход логического блока 3 соединен с первым, выходом фильтра 7 помех. Выход блока 28 формирования коэффициентов соединен с блоком 30 решения уравнения прогноза, который подсоединен к первому входу блока 27 задания температурного режима.

Блок 28 формирования коэффициентов реализован как массив запоминающих элементов внутреннего постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) "Электроники С5-12", а счетчик импульсов и подпрограмма расчета свободного члена занесена во внутреннее ОЗУ.

1273365

:ми своему среднему значению, 5

Блок 30 решения управления прогноза представляет собой подпрограмму решения квадратных уравнений, помещенную во внешнее ОЗУ типа "Электроника С5-125". Блок 19 запоминания конечной вязкости является ячейкой памяти во внешнем ОЗУ.

Блок 30 определения вязкости представляет собой массив значений, запомненных во внутреннем ПЗУ и описы- 10 вающих калиброванную зависимость вязкости от расходуемой мощности, а тактакже подпрограмму интерполяции вязкости по расходуемой мошности.

Блок 27 задания температурного ре режима вторым входом присоединен через первый вход логического блока 3 к измерителю 2 температуры, а выходом — к второму входу блока 23 определения управляющих воздействий, который своим третьим входом через первый вход логического блока 3 связан с измерителем 2 температуры.

Первый выход блока 23 определения управляющих воздействий через второй

25 выход логического блока 3 соединен с блоком 15 управления охлаждением, а второй — через третий выход логического блока 3 с вторым входом блока

8 управления электродвигателем.

Блок 27 задания температурного режима представляет собой счетчик импульсов и подпрограмму определения скорости изменения температуры и требуемои температуры в данный момент 35 времени, которая занесена во внутреннее ОЗУ.

Блок 23 определения управляющих воздействий выполнен в виде подпрограммы, реализующей ПИ-закон управ- 40 ления.

В данный блок входит также алгоритм переключения каналов управления, который при скорости изменения температуры на данной стадии обработ-45 ки нуля выставляет по каналу изменения расхода теплоносителя среднее значение, а по каналу изменения скорости перемешивания обеспечивает изменение управляюшего воздействия по

ПИ вЂ” закону от ошибки по температуре, при скорости изменения температуры на данной стадии обработки меньше нуля наоборот фиксируется средняя скорость перемешивания, а расход тепло- 55 носителя изменяется по ПИ-закону, и наконец при скорости изменения температуры равной нулю значения скорости перемешивания и расхода теплоносителя на данном временном интервале обеспечиваются неизменными и равныВ системе управления выделены основные контуры: — контур управления температурновременным режимом получения пластизоля, который включает в себя 29 запоминания конечной вязкости, блок 28 формирования коэффициентов, блок 30 решения управления прогноза, блок 27 задания температурного режима, блок

23 определения управляющих воздействий. Все эти блоки реализованы в логическом блоке 3. Данный контур управления включает в себя также измеритель 2 температуры и датчик электрофизических параметров. Управление температурно-временным режимом получения пластизоля осуществляется по двум каналам: каналу изменения скорости перемешивания, который включает в себя электродвигатель 5, датчик

6 мощности, фильтр 7 помех и блок 8 управления электродвигателем, а также каналу изменения расхода теплоносителя, который состоит из блока 15 управления охлаждением, встроенного в рубашку 16 охлаждения аппарата; контур управления процессом подачи исходных компонентов в аппарат

16 смешения, основными элементами которого являются усилитель 9 мощности, блок 10 управления исполнительными механизмами, управляющие вентили 11, автоматические дозаторы 12, аппараты

13 подготовки компонентов, а также блок 20 контроля загрузки и блок 21 запоминания весового состава, которые являются частями логического блока 3; — контур управления влажностью исходных компонентов смеси, включающий в себя блок 19 оценки влажности сырья, блок 18 запоминания требуемой влажности сырья, реализованными в логическом блоке 3, а также датчики влажности 14 и измеритель емкости 4; — контур коррекции весового состава композиции, выполненный в виде блока 24 контроля однородности, блока 25 коррекции состава композиции, блока 21 запоминания весового состава, блока 26 определения вязкости, включенных в логический блок 3, а также измеритель 4 емкости, датчик 1

7 12733 электрофизических параметров, датчик

6 мощности и фильтр 7 помех.

Исходное состояние системы следующее.

Двигатель 5 мешалки отключен. Компоненты смеси находятся в аппаратах

13 подготовки компонентов, где происходит их обезвоживание путем вакуумирования. Логический блок 3 отключен, хотя на его первый вход поступает 10 аналоговый сигнал от измерителя 2 температуры, а на второй и третий входы логического блока 3 поступают аналоговые сигналы с первого и второго выходов измерителя 4 емкости со- 15 ответственно. Сигнал с первого выхода измерителя 4 емкости характеризует диэлектрическую проницаемость смеси, находящейся в аппарате 16 перемешивания, а сигнал с второго выхода 20

I измерителя 4 емкости характеризует диэлектрические проницаемости компонентов смеси, находящихся в аппаратах 13 подготовки компонентов.

Измерение диэлектрических проницаемостей компонентов и их смеси обусловлено применяемыми способами контроля влажности сырья и однородности смеси.

Суть способа контроля влажности состоит в резком отличии диэлектрических параметров воды (Е = 78,2;

Б = 4000х104) от диэлектрических параметров полимерной композиции (Е = 4,4-7,8; tg о = 2000-4000), по- 35 этому, чем меньше влажность компонентов смеси, тем, соответственно, меньше их диэлектрическая проницаемость. В блок 18 запоминания влажности сырья помещены такие значения 40 диэлектрических проницаемостей компонентов, которые соответствуют влажности 0,1-0,27.. Это соответствует технологическим требованиям.

Способ контроля однородности сме- 45 си по изменению ее диэлектрической проницаемости основан на следующем.

В начальный момент перемешивания диэлектрическая проницаемость смеси близка к Е =макс (Е;), где с, — ди- 50 электрические проницаемости компонентов смеси, а при однородности

1 = 1 диэлектрическая проницаемость может быть рассчитана по формуле

Е„= Е, где Ч; — объемная доля 55 д-го компонента смеси.

Таким образом, измеряя диэлектрическую проницаемость смеси можно оп65 8 ределить ее однородность в данный момент, чем меньше . л1, тем ближе однородность композиции к 1. Оценка однородности смеси по ее диэлектрической проницаемости выбрана с целью унификации измерительной аппаратуры.

Система работает следующим образом.

Оператором с помощью задающего блока 17, представляющего дисплейный модуль, устанавливаются исходные данные по параметрам технологического режима: допустимые влажности исходных компонентов, которые помещаются в блоке 18 запоминания требуемой влажности сырья логического блока 3, рецептура полимерной композиции, пределы варьирования композиции по каждому компоненту-, заданное начальное значение вязкости смеси, а также вязкости пластификаторов и допустимая точность при достижении заданного начального значения вязкости, все эти данные заносятся в блок 21 запоминания весового состава логического блока 3, оператором также с пульта задается конечная вязкость пластизоля, помещаемая в блок 29 запоминания конечной вязкости логического блока

3, и диэлектрические проницаемости неоднородной смеси, идеально однородной смеси и практически однородной смеси, которые помещаются в запоминающие ячейки блока 24 контроля однородности логического блока 3.

По сигналу "Пуск" оператора с пульта управления, поступающего с первого выхода задающего блока 17 через пятый вход логического блока 3 на блок 19 оценки влажности сырья, начинается сравнение допустимых значений влажности исходных компонентов, запомненных в блоке 18 запоминания требуемой влажности сырья со значениями, поступающими в блок 19 оценки влажности сырья через второй вход и второй выход измерителя 4 емкости от датчиков 14 влажности, помещенных в аппаратах 13 подготовки компонентов, в которых происходит обезвоживание сырья.

В случае нахождения влажности исходных компонентов в заданных пределах на выходе блока 19 оценки влажности сырья появляется сигнал, который в качестве управляющего подается на первый вход. блока 20 контроля загрузки. С поступлением данного сиг1273365

10 нала блок 20 контроля загрузки вырабатывает задание автоматическим дозатором 12. Это задание формируется как разность между уже поступившим в смеситель в предыдущую загрузку количеством компонентов, значения которых сохраняются в запоминаюших элементах блока 20 контроля загрузки, и количеством компонентов, требуемых рецептурой, Данные значения помещены 10 в блоке 21 запоминания весового сос" тава. После поступления сигналов от автоматических дозаторов 121 подтвевс ждающих выполнение задания, блок 20 контроля загрузки через первый выход логического блока 3 подает сигнал на усилитель 9 мощности, которым вырабатываются управляющие сигналы на включение блока 10 управления исполнительными механизмами, связанного с управляющими 11 вентилями, и выгрузку автоматических дозаторов 12, разрешая подачу исходных компонентов в аппарат 16 смешения. Таким образом функционирует контур управления пода25 чей исходных компонентов в аппарат

l6 смешения. Одновременно с сигналом, разрешающим загрузку, блок 20 контроля загрузки подает сигнал с третьего своего выхода на первый вход бло- ЗО ка 23 определения управляющих Bos действий, Последний с поступлением сигнала выдает со своего первого выхода через второй выход логического блока 3 сигнал на блок 15 управле-35 ния охлаждением, а с второго выхода блока 23 определения управляющих воздействий через третий выход логического блока 3 управляющий сигнал поступает на второй вход блока 8 управления электродвигателем. Указанные сигналы обеспечивают включения электродвигателя 5 мешалки и перемешивание с частотой п, а также включают в работу систему охлаждения с расходом теплоносителя 0 .

Значения и,. и G подобраны таким образом, чтобы количество теплоты, выделяющееся при вязком трении, было равно количеству теплоты, отводимому 5О системой охлаждения, расчет производится согласно уравнению теплового баланса с тем, чтобы обеспечить неизменность температуры. В этот же момент времени блок 20 контроля за-. грузки вырабатывает сигнал, включающий таймер 22, и сигнал, передаюший управление блоку 24 контроля однородности, что соответствует включению в работу контура коррекции весового состава.

Контур коррекции весового состава работает следующим образом.

С поступлением сигнала на первый вход блока 24 контроля однородности с определенной частотой начинают производиться измерения диэлектрической проницаемости композиции. Ее значения поступают на второй вход блока 24 контроля однородности через второй вход логического блока 3 и через первый вход и первый выход измерителя 2 емкости со второго входа датчика I электрофизических параметров.

В блоке 24 контроля однородности происходит вычисление hl, что осуществляется подпрограммой, записанной во внешнем ОЗУ, и сравнение полученной величины с заданным значением

41, g. При выполнении условия а1

< а 1 „э необходимость однородности считается достигнутой и вырабатывает ся сигнал, активизирующий блок 25 коррекции весового состава. Данный блок позволяет в течение времени ь 1 производить коррекцию весового состава композиции по отклоне- . нию текущей вязкости 1 от своего тек заданного значения 1 а

Измерение вязкости осуществляется следующим образом.

Потребляемая электродвигателем мощность P при стабилизированном напряжении питания двигателя U зависит от вязкости полимерной композиции ч

P = f (ql при U„„ = const., Потребляемая мощность измеряется датчиком 6 мощности, выходной сигнал с которого через фильтр 7 помех сглаживается и поступает через четвертый вход логического 3 блока на вход блока 30 определения вязкости, где сравнивается с калиброванной зависимостью Р = r (1) (при 11

= const). По ней и определяется текущее значение ) вязкости политек мерной композиции.

Если отклонение вязкости по абсолютному значению удовлетворяет требуемой точности (h тек ) или то процесс коррекции весового состава считается законченным и в подтверждение этого по прямой связи к тайЯБЧ Р +М

ЯБФ >

ЯАФ ДБ Р

Ч

ДБ Р 1

*БР 1ек 1 3с В)

Я А<Р

*A%

V Д А1Р

ДДФ

ДА Р ДБЧ

I I где ц, р „, — скорректированные значения объемных долей пластифика- 20 торов. а также Б11, необходймые для соответствующих расчетов, поступают по обратной связи с блока 21 запоминания состава композиции, а по прямой связи в блок 21 запоминания состава композиции поступают скорректированные значения y „ и ч вместо преДАР ДВ Р жних значений р и ч . Данные 30

ДАУ AБ P расчеты производятся в подпрограммах, записанных во внешнем ОЗУ, на них же возложена реализация ограничений . на дополнительное введение пластификаторов. 35

С поступлением новых значений и V> блок 21 контроля загрузки

Д4 Р A6 P вырабатывает сигнал автоматическим дозаторам 12 в форме

40 аУ „=Ч, -Ч Д, ДБ Р Д 6<Р ЯБ Р

После получения подтверждающих сигналов of> отработке этого задания .

45 управление передается на контур коррекции весового состава. Данный контур функционирует до тех пор, пока не выполнится одно из условий 1 >

>ЯМ э g < "3 1 tA11 )(Aq, проверяемых в блоке 25 коррекции состава композиции, после чего таймер

22 по своему первому выходу активизирует блок 28 формирования коэффициентов и таким образом включает в работу контур управления температурll 12733 меру 22 от блока 25 коррекции весового состава поступает сигнал готовности, который служит требованием активизировать контур управления температурно-временным режимом получения пластиэоля. В случае невыполнения указанных условий и если t < происходит пересчет рецептуры пластификаторов на основании соотношений

l2

65 но-временным режимом получения пластизоля.

По характеру изменения вязкости композиции процесс приготовления пла- стизоля можно подразделить на четыре стадии. На первой стадии, когда температура композиции меньше температуры начала диффузии (0-22 С), изменение вязкости с достаточной точностью описывается законом Аррениуса 1 = 1,„е где Š— энергия активации;

R — - универсальная газовая постоянная.

Здесь вязкость при определенной температуре полностью определяется весовым составом композиции.

Вторая стадия представляет собой нагрев пластизоля до температуры 3536 С. Третья стадия соответствует стабилизации температуры на уровне

32-36 С, и четвертая стадия характеризуется значительным снижением температуры (до значения 19-20 С). В этих случаях аналитическое описание изменения вязкости затруднено процессом диффузии пластификатора в полимер. Был произведен регрессионный анализ экспериментальных данных, который позволил получить зависимость вязкости от температуры и времени для трех последний стадий в следу1 - . щей форме

Ао (A„- + А t + A3 t

"(В 8. Т + В, ° T ) li 2i - 3i где 11 . — вязкость, измеренная в начале i-й стадии А,, А ., А ., А ., О11 1 1 3

В,, В -, В . — коэффициенты уравнения множественной регрессии для i-й стадии.

Время окончания каждой стадии фиксированно технологией, поэтому приведенное выше уравнение можно интерпретировать для окончания i-й стадии следующим образом

А, (В,, + В. Г. + В . T) о 1i 1i к| 31

xt. ), к; — время окончания i-й стадии;

T . — температура в конце i-й стадии. к1

Целью управления является получение пластиэоля с заданной конечной вязкостью 1 чего можно достигкон1 нуть поддерживая следующий режим наращивания вязкости:

1273365

)1 =11„„

t, = t к

t =-t к! при Т = Т з,а. к!

0,5 Ч

+ н2 кок

)1 =- 0,85 )1

T. приС + gt х (t 4в„, ), при,t. à t a коР в кор

Н! коР т -т„ х (t-t„, ), Т +

02 с t с

Н2

Т (t)

К2 Н! т„ т

ОЬ сt

КЯ l3

Ко К2 т,- т.

НЗ ко к! кЗ ч ь„) -с„. где То, Т,, Т,з, Т, — температуры,, измеренные в начале соответствующей стадии получения пластизоля;

Т вЂ” температура в конце первой к! о стадии, задается равной 20-22 С.

Температуры Т„,. Т., ТН4 рассчитываются решением квадратного уравнения Ф за в хт.+в.zт.+(в - )=o

2 К ."1

З! К! 2! !!, И.:А. !

Oi где при i = 2- К,. = 0 5; i = 3 К, = О 85 i = 4 К = 1. в в в

С целью унификации программного обеспечения значения Т тоже следует

К! получать. из квадратного уравнения, тогда Вз = О, В = 1, К = О, В„

20-22 (С).

В соответствии с изложенным конту40 ром управления температурно-временным режимом работает следующим образом.

На первом выходе таймера 22 формируются импульсы в моменты времени

45 в момент времени t„ появляется также сигнал на втором выходе таймера 22, извещающий об окончании процесса. Каждый импульс изменяет показания счетчика i помещенного в блоке 28 формирования коэффициентов на единицу, и в соответствии со значением i из массива значений В, А;,,1!

К;, помещенных в ПЗУ, выбираются кон- 55 кретные значения коэффициентов квадратного уравнения. В этом же блоке производится вычисление свободного

Этого в свою очередь можно достигнуть, поддерживая следующий температурно-временной режим: члена квадратного уравнения, для чего используется значение вязкости в данный момент времени, поступающее на.третий вход блока 28 формирования коэффициентов с выхода блока 26 определения вязкости. Конечное значение вязкости (1 „ поступает на второй вход (с выхода блока 29 запоминания конечной вязкости.

Значения коэффициентов квадратного уравнения в качестве управляющих сигналов поступают на вход блока 30 решения уравнения прогноза, где с помощью подпрограммы решения квадратных уравнений, записанной во внешнем

ОЗУ, отыскивается значение Т ..

Н!

Это значение в качестве управляющего сигнала поступает на первый вход блока 27 задания температурного режима. В данном блоке фиксируется температура смеси в момент поступления управляющего сигнала Т ., после

ei чего вычисляется необходимая скорость изменения температуры V на данной стадии получения пластизоля

После вычислений блок 27 задания температурного режима по прямой связи передает таймеру 22 сигнал готовности, в ответ на который тот по обратной связи начинает генерировать последовательность импульсов с периодом а!, соответствующей дискретности системы управления. Каждый та15

12733 кой импульс увеличивает значение счетчика L на единицу, после чего происходит вычисление Т нФ основаа нии соотношения Тр = Т . + 7 L ai а

Значения Т и V поступают в качеа 5 стве управляющих сигналов на второй вход блока 23 определения управляющих,воздействий. В данном блоке происходит выбор канала управления; если V > О, управление идет по каналу 10 изменения скорости перемешивания (n), а при V (О температурным режимом управляют при помощи изменения расхода теплоносителя, .В этих случаях по неработающему каналу управления выставляются средние значения управляющих переменных либо и, либо G, .

Управляющие же воздействия формируются по пропорционально-интегральному закону от ошибки по температуре E = 20

= Т вЂ” Т„ . Измеренное значение температуры Т„ поступает на третий вход блока 23 определения управляющих воздействий через первый вход логического блока 3 с выхода измерите- 25 ля 2 температуры. Оптимальные значения настроек ПИ-регулятора как по каналу и, так и по каналу G, хранятся во внутреннем-ПЗУ, здесь же помещены значения ограничений на управляющие gp воздействия n,,n,,Г, С сии макс мим макс обеспечивающие нахождение рассчитанных управляющих воздействий в рамках неравенств и, с n c n иы, макс 35 G сG < G мин м акс .

Управляющие воздействия по каналу изменения скорости перемешивания поступают в качестве управляющих сигна-40 лов с второго выхода блока 23 определения управляющих воздействий через третий выход логического блока 3 на второй вход блока 8 управления электродвигателем, который представляет 45 собой тиристорный преобразователь

Изменение рецеп- Измерение рецептуры в режиме туры в оптимальобучения, % ном режиме, %

3,5

+ 1,2

+ 2,0

+ 2,4

Поливинилхлорид 100

Диакрилфталат 29

Дибутилфталат 51

7,62

7,9

Рецептура стандартная, вес.ч.

65 16 част ты и напряжения. Управляющее воздействие по каналу изменения расхода теплоносителя подается в качестве управляющего сигнала с первого выхода блока 23 определения управляющих воздействий через второй выход логического блока 3 на вход блока 15 управления охлаждением, который представляет собой управляющий вентиль.

При температуре 35аС начинается интенсивный процесс диффузии исходных компонентов (эффект Киркендолла), что приводит к значительному росту вязкости с 1-2 Па.с до 6-10 Па,с.

Однако с ростом вязкости растет потребляемая электродвигателем 5 мощность, поэтому до ее снижения до оптимального значения подается сигнал на первый вход блока 8 управления электродвигателем через второй выход фильтра 7 помех от датчика 6 мощности.

В момент времени t таймер 22 кс формирует на своем втором выходе сигнал, который через четвертый выход логического блока 3 поступает на вход задающего блока 17. Таким образом, оператору сообщается об окончании процесса, затем оператор разгружает аппарат 16 смешения. Последующая загрузка проводится по команде оператора с задающего блока 17 без изменения рецептуры композиции, подобранной для предыдущей партии пластизоля. Таким образом, на первой партии получения пластизоля идет режим облучения системы управления, а на последующих партиях система управления работает в режиме, близком к оптимальному.

Диапазон изменения масс исходных компонентов для стандартной рецептуры полимерной композиции в зависимости от режима управления находится в пределах

365

Результаты функционирования сравниваемых . устройств

Состав вес,ч. Партия

Предлагаемая система

Известная система

Время достижения заданной вязкости

Полученная конеч

Время достижения заданной вязкости, мин

Полученная конечная вязкость, Па.с: ная вязкость>

Па.с мин

7,5 245+6%

7 9 220+2X

100, ПВХ

ДАФ 789- 29

8,02 260+5X

7,7 250+3%

7,8 220+2%

8,15 220+2%

17 ) 273

По сравнению с известными системами данная система обладает преимущео ствами, состоящими в том, что введение в систему контура управления процессом подачи исходных компонентов в аппарат 16 перемешивания засчет включения в логический блок 3 блока 20 конг троля .загрузки, автоматических доза— торов 12 и аппаратов 13 подготовки компонентов позволило повысить качество регулирования процесса приготовления пластизоля за счет уменьшения колебаний его состава относительно заданных значений, Введение в систему контура управ15 ления процессом получения пластизоля с блоком 8 управления электродвигателем позволило вести нагрев пластизоля эа счет плавного изменения числа оборотов электродвигателя 5, что снижает энергозатраты на нагрев пластиэоля íà 20%. А включение в систему блока 15 управления охлаждением дало возможность повысить точность

25 управления и обеспечить необходимый температурно-временной режим наращивания вязкости пластизоля до заданного значения.

Введение в систему- управления контура контроля влажности исходных компонентов создало условия для однообразного протекания процесса получения пластизоля у различных партий, так как было обеспечено одинаковое влияние влажности компонентов на качество получаемого пластизоля.

Это способствовало в свою очередь индентификации пластизоля различных партий по вязкости, Введение в систему управления контура коррекции весового состава способствовало приобретению системой свойств обучаемости, что позволило повышать качество управления для каждой последующей партии и добиться стабильности процесса наращивания вязкости °

Возможность широкого варьирования параметрами технологического режима позволяет использовать систему в широком классе технологических процессов химической промышленности.

Все это повышает качество управления процессом, увеличивает производительность аппарата перемешивания и идентифицирует партии пластизоля по вязкости и однородности. Достижение заданной вязкости пластизоля представлено в таблице.

65 пературе.

19 12733

Таким образом, производительность системы управленмя увеличилась на

15-20 за счет изменения режима нагрева пластизоля путем регулирования числа оборотов электродвигателя и

5 перевода системы на адаптивный режим управления. Это позволило снизить разброс по вязкости íà 10 повысить качество регулирования процесса приготовления пластнзоля за счет более быстрых и эффективных воздействий, направленных на компенсацию отклонений пластизоля по вязкости и темФормула изобретения

Система автоматического управления процессом получения полимерной композиции нри производстве винипо20 ра, содержащая логический блок и датчик электрофизических параметров, первый выход которого соединен с измерителем температуры, присоединен25 ным к первому входу логического блока, а второй выход — с первым входом измерителя емкости, соединенным первым выходом с вторым входом логического блока, а вторым выходом— с третьим входом логического блока, 30 и последовательно соединенные двигатель мешалки, датчик мощности, фильтр помех, первый выход которого соединен с четвертым входом логического блока, первый выход которого соединен с вхо-З5 ! . дом усилителя мощности, первый выход которого соединен с входом блока управления исполнительными механизмами, выходы которого связаны с управляющими вентилями, а второй выход— с первыми входами автоматических дозаторов, отличающаяся тем, что, с целью повьппения качества

4р управления и обеспечения идентичности партий полимерной композиции по вяэ- 45 кости, она снабжена задающим блоком, который своим первым выходом присоединен к пятому входу логического блока, вторым выходом — к шестому входу логического блока, третьим выходом— к седьмому входу логического блока, четвертым выходом — к восьмому входу логического блока, а входом — к четвертому выходу логического блока, который прямой и обратной связью соеди-55 нен с автоматическими дозаторами, связанными с аппаратами подготовки компонентов, в которых установленыдатчики влажности, подсоединенные к второму входу измерителя емкости, блоком управления охлаждением, вход которого подключен к второму выходу логического блока, и блоком управления электродвигателем, первый вход которого соединен с вторым входом фильтра помех, а второй вход — C третьим выходом логического блока, а логический блок выполнен в виде блока запоминания требуемой влажности сырья, вход которого является шестым входом логического блока, а выход присоединен к первому входу блока оценки влажности сырья блока запоминания состава композиции, вход которого является седьмым входом логического блока, а также соединенного прямой и обратной связью с блоком коррекции состава композиции, блока запоминания конечной вязкости, вход которого является восьмым входом логического блока, а выход соединен с вторым входом блока формирования коэффициентов, блока оценки влажности сырья, второй вход которого является пятым входом логического блока, третий вход этого блока является третьим входом логического блока, а выход подсоединен к первому входу блока контроля загрузки, который вторым входом связан с блоком запоминания состава композиции, первым выходом — с первым входом таймера, вторым выходом — с усилителем мощности, третьим выходом — с первым входом блока определения управляющих воздействий, четвертым выходом — с первым входом блока контроля однородности, причем блок контроля загрузки подключен прямой и обратной связью к автоматическим дозаторам, блока контроля однородности, втЬрой вход которого является вторым . входом логического блока, а выход подсоединен к первому входу блока коррекции состава композиции, который связан прямой и обратной связью с таймером, а вторым входом подключен к, выходу блока определения вязкости, вход которого является четвертым входом логического блока, таймера, подключенного первым выходом к первому входу блока формирования коэффициентов, вторым выходом — к входу задающего блока, и прямой и обратной связью к блоку задания температурного режима, блока формирования коэффициентов, 22

1273365

Составитель В. Иувалов

Редактор А. Долинич Техред М.Ходанич Корректор В. сутяга

Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6387/19

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединенных третьим входом с выходом блока определения вязкости, а выходом — с блоком решения уравнения прогноза, который соединен своим выходом с первым входом блока задания температурного режима, второй вход которого является первым входом логического блока, а выход — к второму входу блока определения управляющих воздействий, третий вход которого является первым входом логического блока, а первый и второй выходы являются первым и вторым выходами логического блока.