Устройство для контроля и регулирования процесса вулканизации изделий Советский патент 1983 года по МПК G05B17/02 

Изобретение относится к автомати ческому регулированию и предназначе но для управления вулканизационным оборудованием на базе математическо го моделирования процесса, в частно ти форматорами - вулканизаторами цо крышек пневматических шин, и может использоваться в шинной, химической металлургической и других отраслях промышленности для оптимизации процесса с распределенными параметрами описываемых уравнениями типа Фурье. Известно устройство для корректи ровки режимов вулканизации изделий сложной конфигурации, содержащее последовательно включенные блок дат чиков температуры, блок моделирования теплового процесса и блок определения кинетики вулканизации, выполненный в виде вулкаметра с про раммньлм регулированием температуры, подключенного к одному из входов ком паратора, другой вход которого соединен с выходом блока уставок 1. Известное устройство характеризуется необходимостью проведения параллельных с процессом вулканизации изделия испытаний резинового образца, а также неточным определением момента проведения заключите льных операций режима вылканизации, так как сигнал на йроведение заключительных операций подается на испо лнительные механизмы оборудования в тот момент, когда величина степени вулканизации изделия, определенная на вулкаметре, становится равной заданной в блоке уставок. Если заданная величина степени вулкан зации достаточна для выгрузки издеЛИЯ, то последнее будет находиться в оборудовании после ее достижения некоторое дополнительное время, необходимое для проведения заключитель ных операций, если же заданная величина имеет несколько меньшее значе ние, то при выгрузке изделия его степень вулканизации может отличаться от требуемой. Это вызвано тем, что величина, на которую возрастает степень вулканизации во время проведения заключительных операций, не является постоянной, а зависит от температуры в изделии перед началом их проведения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту яв ляется устройство оптимизации режимо вулканизации изделий TIRE CURE AND HEA 7RAHSFER SIMULATOR,содержащее блок да чиков температуры, блок моделирования тепл(5вого процесса, блок определения к нетики вулканизации,блок рале оборудования и блок реле исполнительных механизмов, причем выход блока датчи ,ков температуры через первый вход блока моделирования теплового процес са подключен ко входу блока определения кинетики вулканизации, выход которого подключен ко входу блока реле исполнительных механизмов, выход блока реле оборудования подключен ко второму входу блока моделирования теплового процесса входы блоков датчиков температуры и реле оборудования являются входами системы, а ее выходом - выход блока реле исполнительных механизмов. Блок определения кинетики вулканизации выполнен в виде блока определения степени вулканизации, выход которого подключен к одному из входов компаратора, другой вход компаратора подключен к выходу блока уставок. Система автоматически (по сигналу от блока концевых выключателей) переводится в режимы работы или ожидания 2. Общим недостатком указанных известных устройств является невысокая надежностьрегулирования режимов вулканизации изделий, так как при нарушении нормальной работы отдельных блоков процесс будет закончен либо ранее минимальной, либо не будет завершен до вмешательства оператора по истечении максимальной продолжительности режимов вулканизации, обусловленной допустимыми по верхнему и нижнему пределу колебаниями темпе-ратур теплрносителей на оборудовании. Продолжительность режимов вулканизации определяется как фактическими температурами на оборудовании, так и безотказностью работы всех элементов известных устройств и системы. При этом причина изменения продолжи.тельности режима вулканизации изде.пия известной системой не может быть сразу и однозначно определена. Например, уменьшение продолжительности режима может быть вызвано либо повышением температур на оборудовании. либо преждевременным сигналом на выходе известных устройств и системы вследствие нарушения нормальной работы элементов в блоках, осуществляющих моделирование теплового процесса и определение кинетики вулканизации. Кроме того, известные устройства и система не позволяют, наряду с гибкой по продолжительности программой реализовать жестко заданную по времени работу оборудования с одновременным неразрушающим контролем степени вулканизации, что требуется для поточных производств. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля и регулирования процесса вулканизации изделий, содержащее блок датчиков температуры, подключенный выходом к .первому входу блока моделирования процесса, блок реле, блок исполнительных механизмов и блок индикации введены последовательно соединенные таймер, логический .блок, управляемый интегратор и блок компараторов, первый выход которого подключен ко входу блока исполнительных механизмов, а второй - к первому входу блока индикации и ко второму входу логи еского блока, третий :вход которого подключен к выходу блока моделирования процесса и второ му входу блока индикации, а четверты к выходу блока реле, вторым входам управляемого интегратора и блока моделирования процесса и входу таймера, выход которого подключен к третьему входу блока индикации. На фиг.1 представлена функциональ ная схема предложенного устройства/ на фиг.2 - один из вариантов выполне ния функциональной схемы логического блока моделирования и блока индикации. Устройство содержит блок 1 датчиков температуры, блок 2 моделирования процесса теплопередачи и б/1ок 3 определения кинетики вулканизации, . входящие в состав блока 4 моделирования процесса, управляемый интегратор 5, блок б компараторов, таймер 7, блок 8 исполнительных механизмов, блок 9 реле оборудования и блок 10 индикации и логический блок 11. функциональная схема логического блока 11 и блока 10 индикации (фиг. 2 содержит инвертор 12, второй эле- мент ИЛИ 13, элемент И 14, первый 15 второй 16, третий 17 и четвертый 18 элементы индикации, дешифратор 19, а также первый элемент ИЛИ 20. Устройство работает следующим образом. От блока 1 сигналы, пропорциональные температурам теплоносителей, обогреваклцих изделие, поступают в ка честве граничных условий на первый вход блока 2, на выходе которого в результате моделирования процесса теплопередачи на электрической сеточ ной RC-модели (на фиг.1 не показана) формируется сигнал, пропорциональный температуре Тд на лимитирукадем продо жительность t вулканизации, например наименее прогреваемом участке издели В блоке 2 решается уравнение теплопр водности типа Фурье. С выхода блока сигнал поступает на вход блока 3, в котором моделируется в течение Т изменение суммарной степени вулканизации S, достлгаемой в изделии с уче том его возможной довулканизации вне оборудования в зависимости от Тд (С) и осугчествляется сравнение S с оптимальной для изделия степенью вулкани зации 5опТ достаточной для его вы- грузки. На выходе блока 3 в соответствий с условием (. ,л 1 l«/7U,S /SonT формируется логический сигнал ). поступакяций на первый вход логического блока 11,. выход которого подключен через первый вход интегратора 5 ко входу 6. Второй и третий входы блока 11 подключенысоответственно к выходу таймера 7 и первому выходу блока 6, на втором выходе которого вырабатываются управляющие сигналы на блок 8. В начале и конце режима вулканизации изделия на выходе блока 9 формируются логические сигналыф,(ц.} в соответствии с выражением 11, если К начало режима вулканизации (2) iPatK) О, если К завершение режима вулканизации,. где К - состояние контактов реле оборудования блока 9. Логическим сигналом блок 2 переводится в режим моделирования, интегратор 5 - в режим интегрирования, включается таймер 7. Логическим сигналом К) О они приводятся в исходное состояние - в блоке 2 устанавливаются начальные условия, интегратор 5 и таймер 7 обнуляются. Сигналы на втором выходе блока би выxoдJe блока 8 (выходе устройства при этом отсутствуют. Таймер 7. формирует временной интервалf picc соответствующий Т1аксималь но возможной продолжительности режима вулканизации -от нав чала режима до момента проведения заключительных операций - и вырабатывает на выходе логический сигнал в соответствии с выражением ц, f) (.) , л 1/1 л -Hi Т -7/7- 4 И -t -MQICC MOkc определяется расчетным или экспериментальным путем и соответствует величине Т , которая при минимально допустимых температурах теплоносителей, в реальном, нормально протекающем процессе производства, обеспечивает достижение в изделии jPonT оНтимальной степени вулканизации,-с учетом ее прироста за время проведения заключительных операций режима и при довул анизации вне оборудования. На :Первом выходе блока б кАшараторов логический сигнал формируется по условию, №

гдетг - минимально возможная продбл жительность режима вулканизации от его начала до момента проведения заключительных операций, t f также определяется расчетным или экспериментальным путем и соответствуе .величине f , которая. при максимально допустимых температурах теплоносителей в реальном, нормгшьно протекающем процессе производства, обеспечивает достижение в изделии &ОПТ оптимальной степени вулканизации с учетом ее прироста за время проведения заключительных операций режима и при довулканизации вне оборудования.

На первый, второй, третий и четвертый входы блока 11 поступают соответственно логические сигналы «, (e),4,,(r), Фа IK.) и при этом на его

выходе формируется по логическому условию 4 5--t4%(Th4,{e)«-4(r)4li(K) ()

логический сигнал , поступающий первый вход интегратора 5. логическим сигналом ( 0 интегратор 5 переводится в режим запоминания, а логическим сигналом Ц 1 - в режим интегрирования. Число различных комбинаций двоичных сигналов на четырех входах блока И определяется как 0.16, 8 из них соответствуют

значению 1 (начало режима вулканизации), а 8 - У/l(к)Q (завершени режима вулканизации.

В таблице приведены все возможные комбинации двоичных сигналов 4ite),4(t-),l4( на выходах блока 11 для ipi К 1 иЦ СФ ФаЧЧЧл) на его выходе, а в скобках записаны условия

присутствия соответствующего сигнала.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ . И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЗРОЦЕССА ВУЛКАНИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙ, содержсивее блок ,цатчкков температуры/ подключенный выхо-дом к первому входу блока моделирования процесса, блок реле, блок и

10()Ottr xc OtC- MMn)1

%o(.Sf r JotKi;i,)ifcyc; MH;i

31С5 5оит)Oftr t ;,

4lCS,Sow)3()lCr7/r v 4 l

5 ) )) 1

6 1157/5опт) 0() 1

7 iet7/q() 1 |8 Ote SotTr) 1(Т /1Г„о() 1

Начало режима вулканизации

Продолжение режима вулканизации

Сокращение режима :;вулканизации и допустимых пределах

Удлинение режума вулканизации, в допустимых пределах

Значительное снижение температур теплоносителей - процесс протекает ненормально, или нарушения . в работе системы

Значительное повышение температур теплоносителей - процес протекает ненормально, или нарушения в работе системы

Нарушения в работе системы Очевидно, что первые четыре комбинации двоичных сигналов на входах блока 11 соответствуют.нормальной работе системы оптимизации режимов вулканизации изделий и вулканизацио ного оборудования (на фиг.1 не пока зано). Комбинации 5-8 свидетельству ют о нарушении нормального хода про цесса на оборудовании или в работе системы. В блоке б осуществляется сравнение сигнала, поступающего с выхода интегратора 5 и пропорционального с величинами уставок компараторов, пропорциональными заданнЕгми продолжительностям операций режима вулканизации изделий. Первый выход блока б является выходом одного из компараторов с ус тавкой, пропорциональной Сддцм /. второй - выходами остальных компара торов с уставками, пропорциональными, продолжительности операций режим вулканизации, т.е. на втором выходе вырабатывается программа выдач управляющих воздействий на блок 8. Интегратор 5 осуществляет интегр рование эталонного напряжения от источника эталонного напряжения, входящего в его состав, и формирует на выходе сигнал, пропорциональный продолжительности интегрировани При проведении вулканизации на оборудовании сигнал (1. В- зависимо ти от сигяала 5(Ч4Фг%Ч4) определяе мого условием 5 и поступанвдего на первый вход управляемого интегра тора, последний переводится в режим Интегрирование 1 или Запомин ние(.М5 -) В начале режима вулканизации{ч 1)и интегратор 5 начинает интегрирование, затем в моMeHTTT-Tj viH 3 первом выходе блока б формируется сигнал %) 1, сигнал Ц) навыходе блока 11 принимает зна чение логического О и интегратор 5 переводится в режим Запоминание при этом на втором выходе блока б отсутствуют управляющие сигналы Яблоком 8.Далее при достижении orrr 1И/ИЛИТ ин Ms принимает значение логической 1, интегратор 5 переродится в режим Интегрирование И на втором выходе блока б формирую ся сигналы для проведения заключительных операций режима вулканизации блоком 8. Блок 11 и блок 10 работает следующим образом. -. С выхода блока 3 определения кин тики вулканизации сигнал f ( S ) посту пает на первый, а с выхода таймера .7 сигнал w-rj - на Второй входы эле мента 20 Или, являющиеся соответственно первым и вторым входами блоJ a 11., На вход инвертора 12, являющийся третьим входом блока 11, с первого выхода блока б поступает сигнал Тч ft), Выход элемента 21 ИЛИ через первый, а выход инвертора 12 через второй входы элемента 13 ИЛИ подключены к первому входу элемента . Сигнал. %(.1Ф выхода блока 9 поступает на второй вход элемента 14 И, являюшийся четвертым, входом блока 11. На элемента 14 И по условию 5 Сформируется cигнaлЧ() Элементы индикации - первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 - блока 10 предназначены для отображения информации о ходе процесса вулканизации и исправности предлагаемой системы. На входы первого 15, второго 16, третьего 17 элементов индикации поступают соответственно сигналы Hf ts)- с выхода блока 3, (р с выхода таймера 7 и Ф4 (.) ®Р вого выхода блока б. Различные комбинации включений элементов 15-17 индикации однозначно определяемые значениями логических сигналов ЦЧ Ч д , позволяют судить о состоянии процесса вулканизации и исправности устройства согласно таблице 1. В случае нар5шения в работе устройства комбинации 5-8 таблицы включается элемент 18, выход которого подключен к выходу дешифратора 19. Входы первого 15, второго 16 и третьего 17 элементов индикации параллельно подключены ко входам дешифратора 19 и являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока 10. Включение элемента 18 индикации по сигналу на выходе детаифратора, сигнализирующее о неис правностях в работе предлагаемого устройства или в ходе Процесса вулканизации, достигается, тем, что таб-; лица истинности дешифратора 19 аналогична предложенной таблице, т.е. сигнал на выходе дешифратора 19 присутствует только в случае комбинации 5-8 сигналовЧчЧ ъ Ч 4Таким образом, по истечении , логический сигнал tpj 1 на выходе блока 11, разрешающий продолжение интегрирования в интеграторе 5 и, следовательно, определяквдий момент выдачи сигналов управления для проведения заключительных операций режима вулканизации со второго выхода блрка 6 на блок 8 может присутстводать лишь в интервале времени2 цц;5 | диапазон возможного изменения продолжительности вулканизации будет выдерживаться и в том случае, если npHT t:MMH выходе блока 3 появится сигнал s 1 или -Ц S 0, что достигается за счет логики- работы блока 11, приведенной

В таблице, т.е. при любом нарушении работы предлагаемой системы или хода процесса режим вулканизации завершается автоматически, а его продоллжительность соответствует либо1Г(д(ц, nK6ot l f i причем в блоке 10 появляется и нфо янация о характере наруй1ений(комбинации 5-8 сигналов в таблиц.

Использование новых элементов выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как повышается надежность регулирования режимов вулканлзации изделий, т..е. надежность выдачи сигналов управг лений с ее выхода на исполнительные механизмы оборудования.