Система регулирования геометрических размеров листов из термопласта

 

Изобретение относится к технике управления процессами получения полимеров методом экструзии. Целью изобретения является повьшение точности геометрических размеров листа. Система регулирования содержит датчики оборотов шнека, каландра, тянущего механизма , регуляторы оборотов шнека, каландра , тянущего механизма, шесть элементов сравнения, датчик тока привода шнека, датчики давления в камере шнека и в головке экструдера,регулятор производительности,который стабилизирует пульсацию массы на заданном уровне посредством изменения о боротов шнека, регулятор размеров для управления толщиной и шириной полотна посредством изменения скорости вращения каландра и тянущего механизма, оптимизатор заданий, предназначенный для изменения заданий по геометрическим размерам, оптимизатор производительности для вывода и поддержания оптимальной производительности экструдера с соблюдением технологических ограничений , 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„12820

А1 (50 4 G 05 D 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ., СССР по делАМ изОБРетений и ОткРытий (21) 3791515/24-24 (22) 12.09.84 (46) 07.01.87. Бюл. N - 1 (72) А.В. Архипов (53) 62-50(088.8) (56) Патент Великобритании и 1413676, кл. 6 05 D 5/06, 1972.

Авторское свидетельство СССР

9 830326, кл. С 05 D 5/06, 1981. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ЛИСТОВ ИЗ TEPMOIIJIACTA (57) Изобретение относится к технике управления процессами получения полимеров методом экструзии. Целью изобретения является повышение точности геометрических размеров листа. Система регулирования содержит датчики оборотов шнека, каландра, тянущего механизма, регуляторы оборотов шнека, каландра, тянущего механизма, шесть элементов сравнения, датчик тока привода шнека, датчики лавления в камере шнека и в головке экструдера, регулятор производительности, который стабилизирует пульсацию массы на заданном уровне посредством изменения оборотов шнека, регулятор размеров для управления толщиной и шириной полотна посредством изменения скорости вращения каландра и тянущего механизма, оптимизатор заданий, предназначенный для изменения заданий по геометрическим размерам, оптимизатор производительности для вывода и поддержания опти- ф мал ной производительности экструдера, с соблюдением технологических ограни- Ш чений. 1 ил.

1282090

< 3 ш ад("1 gcccl -i =cd +ь где

55 " u ад(1i) Изобретение относится к химической промышленности,в частности к технике управления технологическими процессами получения высококачественных полимерных материалов методом экструзии.;.

Цель изобретения — повышение точности геометрических размеров листа, т.е. снижение его разнотолщинности, получение максимального дохода за счет эконом.1и сырья и повышение сортности при оптимальной производительности с соблюдением технологических ограничений.

На чертеже изображена предлагаемая система.

Система содержит экструдер,состоящий из загрузочного бункера 1, шнека

2, который врашается в своей камере, датчик 3 скорости вращения шнека с электроприводом 4, головку 5, которая формирует полимерную ленту 6, валки

7 каландра, связанные с электроприводом и датчиком 8 скорости вращения каландра, датчик 9 ширины, толщиномер 10, тянущий механизм 11, связанный с электроприводом и датчиком 12 скорости вращения тянущего механизма, ножницы и укладчик 13 готовых листов, датчик 14 тока якоря электропривода

4 шнека, датчик 15 давления в камере шнека 2, датчик 16 давления до головки 5, регулятор 17 скорости вращения шнека, регулятор 18 производительности, предназначенный для стабилизации пульсаций массы на заданном уровне посредством изменения оборотов шнека, регулятор 19 оборотов каландра, регулятор 20 оборотов тянущего механизма, четвертый 21, первый 22, второй 23, третий 24, пятый 26 и шестой 28 элемент сравнения, регулятор 25 размеров предназначенный для поддержания геометрических размеров толщины и ширины посредством коррекции скоростей каландра и тянущего механизма, оптимизатор 27 заданий, предназначенный для оптимизации заданий по геометрическим размерам по экономическому критерию с целью снижения разнотолщинности листов и получения максимального дохода, оптимизатор 29 производительности, предназначенный для вывода и поддержания оптимальной производительности экструдера с соблюдением технологических ограничений, блок 30 задания и усреднитель 31.

Система регулирования размеров при изготовлении листов из термопластов работает следующим образом, Перед пуском системы опера-.ор вводит согласно технологическому регламенту посредством блока 30 задания задание<" ачерез элементы 24 и

5 21 сравнения регулятору 17, задание

<„,ä÷åðåç элемент 22 сравнения регулятору 19 оборотов каландра, задаHHed 1через элемент 23 сравнения регулятору 20 оборотов тянущего механизма, заданное значение пульсаций

Р регулятору 18 производительности, а также заданное значение толщины

Н „а, ширины L> q и предельно допусти15 мые значения толщины Н,„, ширины листа оптимизатору 27. Кроме того, задаются предельные значения скорости шнека, каландра и тянущего механизма по минимуму и максимуму, 20 предельные значения давлений Р„ и Р до фильтра и после фильтра, предельные значения границ допусков толщины и ширины, величину приращения 1 к заданию скорости шнека, оптимизатору

ZS 29 производительности (не показано).

Оператор вводит также коэффициент натяжения полотна регулятору 25, величину приращения толщины а,, стоимость листов первого типа С ., стоиf мость,листов второго типа С, стоимость сырья С„и номенклатурйые значения толщины Н и ширины 1.„ оптимизаh тору 27 (не показано) .

После ввода всех данных оператор производит начальный пуск системы 5 на минимальной производительности.

Далее включается оптимизатор 29 производительности. На входы оптимизатора 29 поступают сигналы от датчиков скорости шнека 3, каландра 7 и тянущего механизма 12, датчиков тока

14 якоря электропривода шнека, толщины 10 и ширины 9, давления 15 и 16 (не показано) и средние значения толщины и ширины с усреднителя 31.

Оптимизатор 29 но-шагово с интервалом примерно 1 мин дает приращение задания регулятору 17, которое поступает на элемент 24 сравнения и рас50 считывается по формуле

n — номер очередного шага; — рассчитанное значение задания регулятору оборотов шнека в текущем шаге; ,,1 „, — предыдущее значение задания регулятору оборотов шнека.

1282090

Проверяются условия технологических ограничений по формулам мин макс мин макс

<) (<() с ОЭ .,) (ш (<„) мин макс макс макс миН моКс (л )

Н „(Н(Н Н (Н (Н мин, маис предельно заданные значения по минимуму и максимуму скорости шнека; предельно заданные значения по минимуму и максимуму скорости каландра; предельно заданные значения по минимуму и максимуму скорости тянущего механизма; текущее значение скорости шнека; текущее значение скорос ти каландра; текущее значение скорос ти тянущего механизма; прецельно заданное значение тока якоря привод шнека; текущее значение тока якоря привода шнека; предельно заданные значения давления до и пос ле фильтра соответствен но; текущее значение давления после цилиндра текущее значение давления до головки предельно заданные значения по минимуму и максимуму толщины листа; текущее значение толщины где Ы ник,мокс а) к мнн, мокс и) т (Э ) 8 т У» д (<и ) К pa a< (11 )

) где ), а, ) — текущее рассчитанное

30 значение задания регулятору оборотов каландра; а „,)- предыдущее значение задания регулятору оборотов каландра;

35 ьО) )() величина приращения к заданию регулятору оборотов каландра; л

)„(„ „) — предыдущее среднее значение оборотов каландра

40 за N сканирований; л ,д („ „ — предыдущее среднее значение оборотов шнека за

N сканирований;

„) — текущее рассчитанное т- ad()

45 значение задания регулятору оборотов тянущего механизма; — коэффициент натяжения полотна., р В момент запуска регулятора 25 для выполнения расчетов на его выходы поступает информация: ((— величина приращения задания с оптимизатора 29 л через элемент 24 сравнения и о>„ и и

55 ) — средние значения оборотов каландра и оборотов шнека.

После завершения расчетов с выходов регулятора 25 расчетные значения заданий поступают на элементы 22 и и) т макс

I и макс мокс

P u P

1 2

P и

2 мин, мокс

Н листа; среднее значение толщины за время сканирования толщиномера; предельно заданные значеН мин,мако

L ния по минимуму и максимуму ширины полотна; текущее значение ширины полотна; среднее значение ширины полотна за И сканирований. сР мин макс мии макс (L(L; L (L (L

По завершен.;ю расчетов по формуле (1) с первого выхода оптимизатора 29 расчетное заданное значение )„, <„, поступает на элемент 24 сравнения, где расчетное заданное значение

„,)(„) сравнивается с текущим значением оборотов шнека <).. . Величина рассогласования через элемент 2! сравнения поступает в регулятор оборотов шнека.

С целью соблюдения соотношения скоростей шнека, каландра и тянущего механизма на каждом шаге оптимизации производительности оптимизатор 29. через элемент 24 сравнения запускает регулятор 25 и на каждом шаге приращения задания регулятору 17 рассчитываются значения регулятору 19 оборотов каландра и регулятору 20 оборотов тянущего механизма по следующим формулам: и) = u3 + uJ к рад(м) K Яао (м-g) К;.а()

1Л)

25 (Ъ)

aI (n-1) 1282090

23 сравнения, где расчетные значения заданий для регуляторов оборотов каландра и тянущего механизма, поступающие с выходов регулятора 25 на входы элементов 22 и 23 сравнения сравниваются с текущими значениями оборотов каландра ) и тянущего механизма ), и их величины рассогласований поступают на входы регуляторов

19 и 20.

Одновременно с запуском регулятора g5 на каждом шаге оптимизации с второго выхода оптимизатора 29 поступает запрет на работу регулятору производительности. Работа оптимизатора 29 продолжается до тех пор,пока соблюдаются технологические ограничения.

При невыполнении любого условия рассчитанного по формулам (2), задания регуляторам 1/, 19 и 20 принимаются равными старым значениям и работа блока 29 заканчивается, а работа регулятора 25 продолжается с циклом в Ы сканирований толщиномера, цикл сканирования толщиномера 10 примерно размен 30 с.

Число сканирований М зависит от величины транспортного запаздывания, связанного с временем прохождения листа от головки 5 до толщиномера 10.

Регулятор 25 рассчитывает изменения скоростей каландру 7 и тянущему механизму 11 в зависимости от изменения толщины и ширины полотна.

Коррекция скоростей каландру и тянущему механизму осуществляется посредством. изменения величины задания на элементах 22 и 23 сравнения по сле, дующим формулам:

cd (.г.) + О)

I(э„г:ц3 <г,) К.Зад <г -1) c" I((I„) г и н cd

) К(гг)

IC (I) ) 1 г1 и

О) Н -Н

<г ) Зо. (- г) (гi ) + ьиЭ

Ic 3cccI<>) к. У (-г) () п

2 (() К<г) ь(«) )" *

< г«) где ди) — приращение к заданию

К (гг) оборотов каландра относительно изменения толщины или ширины;

5 (),, — текущее среднее значение оборотов каландра за N сканирований толщиномера;

Н вЂ” текущая средняя толщина (г) полотна за N сканирований толщиномера; аН <„ — рассогласование средней толщины относительно

15 задания;

Н „, — предыдущее задание по толщине; и

L — текущая средняя ширина (и) полотна за И сканирований толщиномера; аЬ(„) — рассогласование средней ширины относительно задания; — предыдущее задание по а г3 < гг - s I

25 ширине.

Выбор формул для расчета величины заданий определяет оператор на основе технологического регламента и журнала заданий.

Расчетньге значения заданий регулятор 25 пересылает на входы элементов

22 и 23 сравнения, где они сравнива-. ются с текущими значениями скоростей каландра О)„ и тянущего механизма () и величины рассогласований поступают

35 ня регуляторы 19 и 20.

Для выполнения всех необходимых расчетов с целью коррекции заданий на элементах .22 и 23 сравнения блок 25 опрашивает элементы 28 и 26 сравнения, с выходов которых на входы блока 26 поступают значения рассогласований средней толщины и ширины относительно

45 заданий. Кроме того, блок 25 опрашивает оптимизатор 27 заданий, с выхода которого на входы элементов 26 и

28 сравнения поступают задания по толщине и ширине и одновременно опра- шивЯет усреДнитель 31 с ВыхОДЯ кОтОрого на входы элементов 26 и 28 сравнения и блок 25 поступают средние значения толщины и ширины. Кроме средней толщины и ширины с усреднителя 31 на входы регулятора 25 посту пают средние значения оборотов каландра и тянущего механизма. Одновременно с завершением работы оптимизатора 29 с циклом примерно 4 с начи7 1282090

I нает работу регулятор 18 производительности.

Коррекция пульсаций производительности производится за счет изменения скорости вращения шнека ° Изменение скорости вращения шнека производится посредством изменения велич.|ны

1 рассогласования в элементе 21 сравнения, поступающего с выхода элемента 24 сравнения, где величина рассо- 10 гласования складывается с приращением скорости шнека, которое рассчитывается в регуляторе 18 по следующим формулам

С вЂ” цена продукции первого типа;

С, — цена продукции второго типа; . р — продукция первого типа за К

) 1 сканирований; — продукция второго типа за

К . сканирований;

Н вЂ” средняя толщина за К сканирований; — средняя ширина за К сканирований;

С„ — цена сырья; — удельный вес полистирола;

Н а — заданное значение толщины;

L — заданное значение ширины.

15 Количество продукции P„ H P, первого и второго типов рассчитываются по следующим формулам: (6) P,=К с; где 3a — расчетное значение прира- 20

))) щения скорости шнека, поступающее на вход элемента 21 сравнения; текущее значение (среднее) давления;

Р2ср — предыдущее значение (среднее) давления;

P — заданное значение пульса ад

G,ий .

По завершению расчетов регулято30 ром 18 информация поступает на эле- мент 21 сравнения, где складывается значение рассогласования, поступающее с элемента 24 сравнения с приращением скорости шнека с регулятора

18. Суммарное значение коррекций по-, ступает в регулятор 17.

Для выполнения регулятором 18 производительности всех необходимых расчетов с целью стабилизации пульсаций производительнОсти на его входы поступают сигналы с датчиков давления, а с выхода оптимизатора 29 возможный запрет на его работу.

После завершения работы оптимиза45 тора 29 и запуска в работу блоков

18 и 25 с циклом сканирования М запускается оптимизатор заданий с целью получения максимального дохода.

Максимальный доход в опти изаторе 50

27 рассчитывается по формуле (8) К t (9) Величина h,задается оператором на основе экспериментальных данных,эта

40 величина примерно равна

Р -С,р )+(Н,L -HL)C„q)(7)

- максимальный доход за К сканирований; вЂ, средняя скорость тянущего механизма за К сканирований;

Т(1 где 3

Через N сканирований вычисляется новое значение Э, по формуле (7). ) О) Ь) =

u) 1ср аР =Р -(P — P ())1 $c).c 2сР 1ср где К вЂ” число сканирований с толщи1 ной и шириной, допустимой на листы первого типа;

К вЂ” число сканирований с толщиZ ной и шириной, допустимой на листы второго типа„ вЂ” время сканирования, равное примерно 30 с.

При запуске оптимизатора 27 заданий рассчитывается значение Э по формуле (7). Дается приращение заданию толщины .на величину 6 по формуле о

-0,05Н /6.

После расчета Н„ а оптимизатор 27 запускает регулятор 25.

Рассчитанное значение Н а толщины

„, а в элементе 28 сравнения сравнивается с средним значением толщины за N сканирований. Величина рассогласования поступает в регулятор 25.где по формуле (4) рассчитываются задания элементам 22 и 23 сравнения,с выхода которых величины рассогласований между рассчитываемыми заданиями и измеренными оборотами каландра 7 и тянущего механизма 11 поступают в регуляторы

19 и 20.

1282090

Сравниваются значения Э и Э, . Если

Э, Э, то дается новое приращение задания . Если Э „ с Э, то приращение задания вычисляется по формуле (10)

Н =Н -6 я. ад зад а где д = вЂ, и т,д, Н

В каждом цикле работы оптимизатора 27 проверяются условия выпуска полотна первого и второго типа. Для чего измеренные значения толщины Н и ширины L сравниваются с допустимыми значениями Н,„ и 1.,„ на листы . второго типа.

При выходе толщины Н и ширины L за допустимые пределы И,„ и Ь,„ блокируется приращение задания Н „» а величина Н принимает предыдущее

3 значение.

Для выполнения всех необходимых вычислений на входы блока 27 поступают сигналы с датчиков толщины и шири-25 ны, заданные значения толщины и ширины Н, и Ь, допустимые значения

- Я.О а.д толщины и ширины Н:,„и L д, а также средняя скорость вращения тянущего л механизма, средняя толщина Н и ширинаЭ0 л

Ь за N сканирований толщиномера.пена продукции первого и второго типа,цена сырья и удельный вес сырья (не показано).

Для выполнения всех необходимых 35 расчетов блоками 18, 25, 27 и 29 с циклом примерно 1 с работает усреднитель 31, где на интервале 4 с и N сканирований происходит усреднение поступающей информации. 40

Блоки 18, 25, 27 и 29 реализуются на микроЭВМ с модулями устройств со" пряжения с объектом.

Общий диспетчер системы реализуется исполнительной мультипрограм- .. мной операционной системой, посредством чего организуется также циклическая работа блоков и работа по передаче управления с блока на блок.

Ввод информации с датчиков и вывод на исполнительные механизмы осуществляется посредством драйверов.

Введение дополнительных элементов сравнения, датчиков давления, регулятора производительности,и оптимизатора заданий позволяют повысить качество продукции — уменьшить разнотолщинность и получить максимальный доход.

Формула изобретения

Система регулирования геометрических размеров листов из термопласта, содержащая экструдер со шнеком, загрузочным бункером и головкой,оснащенный электроприводом шнека с датчиком тока якоря, электропривод валков каландра, тянущий механизм с электроприводом, укладчик готовых листов, толщиномер и шириномер,датчик числа оборотов каландра, датчик скорости вращения тянущего механизма и датчик скорости вращения шнека, три элемента сравнения, усреднитель и регулятор размеров, регулятор оборотов каландра, регулятор оборотов тянущего механизма и регулятор оборотов шнека, блок задания и оптимизатор производительности, при этом дат- . чик скорости вращения кассандра и тянущего механизма соединены с первыми входами первого и второго элементов сравнения и через первый и второй входы усреднителя — С первым и вторым входами регулятора размеров соответственно, причем первый и второй выходы регулятора размеров через первый и второй элементы сравнения соединены с регуляторами оборотов каландра и тянущего механизма, третьи входы первого и второго элементов сравнения соединены с соответствующими первым и вторым выходами блока задания, первый вход третьего элемента сравне ния соединен с датчиком числа оборотов шнека„ второй вход третьего элемента сравнения — с третьим выходом блока задания, а третий вход третьего элемента сравнения соединен с первым выходом оптимизатора производительности, причем первые шесть входов оптимизатора производительности соединены соответственно с датчиками скорости вращения каландра, тянущего механизма, толщины, ширины, тока якоря электропривода шнека и скорости вращения шнека, датчик тока якоря электропривода шнека соединен с вторым входом регулятора оборотов шнека, выход которого подключен к управляющему входу электропривода шнека, выходы регуляторов оборотов каландра и тянущего механизма соединены с управляющими входами электроприводов каландра и тянущего механизма соответственно, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения . точности геометрических размеров

Составитель В. Шефтель

Техред В.Кадар Корректор Л. Патай

Редактор И. Дербак

Заказ 7265/46 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно- полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

11 1282090 листа, введены дополнительно три эле- входом регулятора размеров, толшиномента сравнения, два датчика давле- мер и шириномер соединены с первыми и ния, установленные на камере шнека вторыми входами оптимизатора заданий, и головке экструдера, оптимизатор за- третий и четвертый выходы усреднитеданий и регулятор производительности, 5 ля соединены с седьмым и восьмым вховходы которого соединены с датчиками дами оптимизатора производительности, давления, с четвертым входом блока четвертым и пятым входами регулятора задания и вторым выходом оптимизатора размеров и первыми входами пятого и производительности соответственно, а шестого элементов сравнения соответствыход регулятора производительности — 1О венно,выходы пятого и шестого элемен через четвертый элемент сравнения сое- тов сравнения соединены с шестым и динен с регулятором оборотов шнека, седьмым входами регуЛяторй рапричем выход третьего элемента срав- змеров, а их вторые входы кения соединен с вторым входом четвер- подключены к первому и второму вытого элемента сравнения и третьим 15 ходам оптимизатора заданий.