Система регулирования параметров листовиз термопластов при их изготовлении

 

<и1 830326

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ П:ЛтзСТВУ (5I)M. Кд. (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 12. 07. 78 (21) 2644615/18-24

G 05 0 5/06 с присоединением заявки Ло—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15 ° 05° . 81 ° Бктллетеиь Ì 18

Дата опубликования описания 17.05. 81 (M) УДК -62-50 (088. 8) (72) Автор изобретения

Г

g !

В. Н. Серегин

1 т (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИСТОВ

ИЗ ТЕРМОПЛАСТА ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ

Изобретение относится к технике управления технологическими процесса- . ми получения высококачественных полимерных материалов методом экструзии и .может применяться в химической а 5 промьппленности.

Известно устройство для регулирования средней толщины листов из термопластов, получаемых методом экстру-, зии, в котором толщина листов определяется сканирующим радиационным толщиномером по данным замеров в нескольких зонах листа по его ширине путем изменения скорости вращения валков каландра (11.

Недостатком указанного устройства является то, что изменение скорости вращения валков каландра приводит к изменению не только средней толщины листов, но и их ширины, так как каландр оказывает на полимерную ленту прокатывающее и вытягивающее воздействия. Кроме того, в устройстве не учитывается изменение производительности экструдера и при .стабильной средней толщине ленты можно получать ленту разной ширины, варьируя скорость вращения шнекового механизма . Геомет-. рические показатели качества листов, такие как толщина, ширина и прямо" угольность, играют важную роль в процессах дальнейшей их переработки, например, методом вакуумфбрмования в холодильной промышленности.

Известен также способ автоматического регулирования ширины полимерных материалов 1.2) по результатам измерения скорости изменения и величины ширины ленты путем воздействия на температурный режим формующей головки экструдера в соответствующей зоне по ее ширине.

Этот способ имеет существенный недостаток, поскольку изменение температурного режима вдоль формующей головки экструдера приводит к изменению ее производительности и следователь-, 830326

3 но, к изменению средней толщины лен ты °

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являет.ся система регулирования параметров листов из термопластов при их изготовлении, содержащая толщиномер, соединенный с блоком усреднения и через первый элемент сравнения с первым входом блока регулирования параметров 1О листов, второй вход которого соединен с датчиком ширины через второй элемент сравнения, а первый и второй выходы соединены соответственно через третий и четвертый элементы срав. 15 нения с блоком регулирования числа оборотов каландра и с блоком регулирования оборотов шнека экструдера соединенного с датчиком оборотов шнека, и тянущий механизм, соединенный 21) ,с блоком регулирования числа оборотов тянущего механизма 13).

Основным недостатком этой системы является то, что в ней предполагается постоянство ширины ленты, которое 25 должно обеспечиваться ножницами, установленными на участке между формующей головкой экструдера и каландром.

На самом деле ножницы обеспечивают ширину ленты не больше заданно@ положением ножниц, но, очевидно, еще неостывший экструдат, который подвергается окончательной термопластической обработке на участках "головкакаландр" и "каландр-тянущий механизм",З5 можно подвергнуть вытяжке на этих участках за счет изменения числа оборотов электроприводов шнека, каландра и тянущего механизма и тем самым можно не только получить ширину листов меньше заданной, но даже порвать полимерную ленту.

Целью изобретения является повышение точности системы регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в систему введены пятый элемент сравнения, датчик оборотов тянущего механизма и блок коррекции, входы которого соединены с датчиками оборо50 тов шнека, каландра, тянущего механизма, датчиком ширины и с выходом блока усреднения. Выход блока коррекции соединен с третьим входом блока регулирования параметров листов, третий выход которого соединен через пятый элемент сравнения с блоком регулирования числа оборотов тянущего механизма.

Функциональная схема предлагаемой системы приведена на чертеже.

Система содержит экструдер, состоящий из загрузочного бункера 1, цилиндра 2, в котором вращается шнек, связанный через датчик 3 оборотов шнека с электродвигателем 4, головку

5, которая формирует полимерную ленту

6, валки каландра 7 с электроприводом 8, датчик ширины 9, толщиномер

10, датчик 11 оборотов тянущего механизма с электроприводом 12, укладчик 13 готовых листов, блок коррекции

14„ блок усреднения 15, блок 16 регулирования параметров листов, элементы сравнения: четвертый 17, третий 18, пятый 19, второй 20, первый 21, ключи 22-26, блок 27 регулирования числа оборотов шнека экструдера, блок

28 регулирования числа оборотов каландра, блок 29 регулирования числа оборотов тянущего механизма, датчик

30 оборотов каландра.

Система регулирования параметров при изготовлении листов из термопластов работает следующим образом.

На блок коррекции 14 поступают сигналы угловых скоростей вращения шнека валков каландра 7, тянущего механизма с тахогенераторов, установленных на валу соответствующих эпектроприводов, сигнал датчика ширины 9 и через блок усреднения 15 — сигнал толщиномера .10. В блоке 14 значения угловых скоростей и ширины усредняются в течение промежутка времени, необходимого для завершения цикла сканирования толщиномера 10. Датчики угловых скоростей и ширины спрашиваются периодически с циклом примерно

20 с, а цикл сканирования толщиномера равен примерно 180 с. Средние значения угловых скоростей вращения электроприводов, средняя ширина и средняя толщина ленты в блоке коррекции 14 запоминаются в течение и циклов сканирования толщиномера 10, где и определяется по формуле и=>/cl й, (1)

Ь вЂ” величина транспортного запаздывания измерения толщины ленты от формующей головки до толщиномера (8-12 мин):

g t- цикл сканирования толщиномера 10.

Затем измеренные в последнем из и .циклов сканирования толщиномера

10 значения средней толщины и ширины

830326 л "

Ф ш

Н «и+а

Q 11 +""t1 ©к л -и

QD а

-р-и (2.) л1-h

+а к л -и т

gt-n

+ Ш

1„.-L, +а

1 к

45

5 ленты сравниваются с их значениями, рассчитанными по регрессионной модели процесса:

Н, L — - значения средней толщины и ширины ленты соответственно, рассчитанные по модели:

00 - средние значения угловых скоЯ ", ростей вращения шнека, каландФ-

Й г ра и тянущего механизма соответственно, измеренные и.цик-. лов назад:

110„1z, — коэффициенты регрессионной й„„,а„, модели процесса, которые опрес,а деляются экспериментально и отражают. специфику данного технологического оборудования для получения листов из полиt мера:

t- дискретный параметр времени (число циклов): т. е. вычисляются величины рассогласований:

30 и — среднее измеренное в последнем из циклов и значение толщины ленты, а — аналогично среднее измеренноез5 значение ширины ленты.

Если имеет место рассогласование хотя бы по одному из параметров листов, то в блоке коррекции 14 производится коррекция коэффициентов модели 40 .(2) по рекуррентным формулам метода стохастической аппроксимации

Ь М n(t-n 2qtO(AKING (р к

6.

Коррекция коэффициентов модели (2) по формулам (4) производится в блоке коррекции 14 в реальном масштабе времени по мере поступления новых измеренных значений средней толщины и ширины ленты в результате завершения очередного цикла сканирования толщиномера 10. При этом в блоке 14 запоминаются новые значения эчих параметров, а старые, измеренные и циклов назад, стираются. Таким образом, в блоке 14 постоянно запоминаются п средних значений угловых скоростей и средние значения толщины и ширины. Вычисления по формулам (4) заканчиваются тогда, когда будут равны нулю величины рас" согласований, т.е . модель (2) правильно описывает технологический процесс и

r „-=1, =О ®

После этого управление передается блоку 16 регулирования параметров листов, на вход которого поступают со второго и первого элементов сравнения 20,21 сигналы рассогласований измеренных значений средней толщины и ширины ленты с их заданными значениями

1 = н, -H„, А= МА им" (6) Если хотя бы одна из величйн этих рассогласований не равна нулю, то произвоцится уточнение соотношений оборотов (вытяжех) следующим образом.

Сначала решается совместная система линеййых относительно. величин вытяжек †-Ж-, -„- - уравнений

Д) (2" мк т

-н =а к+а„Х . 36Д 0 11

-1,„=а %1+аз " (7) аале л /

Ь < щ ф к х= —,х =

2 g где Н, L - заданные значения толзад Зад щины и ширины ленты соответственно °

А затем рассчитываются новые значения заданий блока 28 регулирования числа оборотов каландра и блока 29 регулирования числа оборотов тянущего механизма по формулам

После окончания расчетов проверяется выполнение технологических огра? 830326 ничений, так как нельзя варьировать, высить

4 скорости электроприводов в неограни- личить, ченных пределах

l щ ьдд щ(1 (хи ЪС Ф ® ц )с. 1 Г - Т 1 5 точность регулирования и увенадежность работы системы.

Формула изобретения и сигналы новых заданий поступают на третий и пятый элементы сравнения 18,.

19 в контуры стабилизации числа оборотов каландра и тянущего механизма. 10

При этом в случае выхода технологического параметра за допустимые (9) пределы, за новое значение задания регулятору берется ближайшее ограничение к рассчитанному значению, т.е. если 15 (иь ru0 „-, за uU . + принимается

YYt Ck< вели пша ю ".

Если после выдачи управляющих воздействий, рассчитанных по формуле (8) величины рассогласований (6 ) не умень-20 шаются,то рассчитываются величины новых заданий регуляторам числа оборотов шнека и тянущего механизма по . формулам

I и проверяется выполнение технологических ограничений по формулам щ т с д пщ урду ьсч, упса 30 щ сы с,ш ы cñ(О„(1 1.)

Щ

После того как определены величины заданий регуляторам числа оборотов шнека и тянущего механизма сигналы новых заданий поступают в контуры стабилизации числа оборотов шнека и тянущего механизма через четвертые и пятые элементы сравнения 1?,19 .Если два способа уцравления неэффективны или ухудшается качество листов по неизмеряемым показателям (портится глянец, появляются вмятины, или раковины и т.,д.),. то управление процессом берет йа себя машинист 4 экструдера.

Введение пятого элемента сравнения и блока коррекции .позволяет поСистема регулирования параметров при изготовлении листов из термо- ., пластов, содержащая толщиномер, сое диненный с блоком усреднения и через первый элемент сравнения с первым входом .блока регулирования параметров листов, второй вход которого соединен с датчиком ширины через .второй элемент ,сравнения, а первый и второй выходы соединены соответственно через третий и четвертый элементы сравнения с бло ком регулирования числа оборотов каландра и с блоком регулирования числа оборо- тов шнека экструдера соединенного с датчиком оборотов шнека, и тянущий меха низм, соединенный с блоком регулирования числа оборотов тянущего механизма, отличающаяся тем, что, с целью повьппения точности системы, в нее введены пятый элемент сравнения, датчик оборотов тянущего механизма и блок коррекции, входы которого соединены с датчиками оборотов шнека, каландра, тянущего механизма, датчиком ширины и с выходом блока усреднения, а выход соединен с третьим входом бпока регулирования пара-. метров листов, третий выход которого соединен через пятый элемент сравнения с блоком регулирования числа оборотов тянущего механйзма.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3609326, кл . 135151, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 445029, кл. G 05 0 3/06, 1972.

3. Патент Великобритании ¹ 1413676, G 05 0 5/02, опублик. 1972 (прототип).

830326

Сырье

И0 urrucm,улгл дуД;уд

Составитель В. Скибенко

Редактор Л.Орловская Техред И.Асталош Корректор Н. Швьдкая

Заказ 3200/48 Тираж 940 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