Система управления влажностью жил на бумагомассной машине Советский патент 1991 года по МПК G05D22/02 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при изготовлении проводов и кабелей с бумагомассной изоляцией.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия системы.

На фиг0 1 представлена функциональная схема системы управления влажностью «дал на бумагомассной машине; на фиг. 2 - схема вычислителя влажности жил; на фиг, 3 - схема вычислителя влажности изоляции; на фиг. 4 - схема вычислителя среднего значения влажности жил; на фиг. 5 - схема регулятора положения механизма отжима влаги0

Система управления влажностью жил (фиг о 1) содержит объект 1 управления, механизмы 2 и 3 отжима влаги, регуляторы 4 и 5 положения механизмов отжима, регуляторы 6 и 7 усилия

отжима, датчики 8 и 9 усилия отжима, регуляторы 10 и 11 отжима влаги, вычислители 12 и 13 влажности жил, регулятор 14 влажности, вычислитель 15 среднего значения влажности жил, вычислитель 16 влажности изоляции, датчики 17 .и 18 влажности жил на выходе объекта 1 управления„

Вычислитель 13 (12) влажности жил (фиг. 2) содержит датчик 19 напряжения двигателя механизма отжима влаги, умножители 20 и 21, делитель 22, умножитель 24, датчик 23 концентрации целлюлозно-бумажной массы, датчик 25 расхода целлюлозно-бумажной массы и датчик 26 тока двигателя механизма отжима влаги о

Вычислитель 16 (фиг0 3) содержит датчик 27 температуры печи, усилитель 28, делитель 29, умножитель 30 и датчик 31 скорости движения жил.

О 4ь Јь

;л

На фиг. 2 и 3 условно не показан блок питания с резисторами установки коэффициентов в множителях 21 и 30„

Вычислитель среднего значения влаж ности жил (Фиго 4) содержит сумматор 32 и делитель 33 на два„

Регулятор положения механизма отжима влаги (фиг о 5) содержит сервопривод 34, сельсин 35, знакочувстви- тельный усилитель 36, усилитель 37 мощности, исполнительный двигатель 38, понижающий редуктор 39, тахогене- ратор 40 обратной связи, сельсин 41 обратной связи и узел 42 управления.

Объект 1 управления - пресс предназначен для протягивания жил с нанесенной на них влажной изоляцией из бумагомассных волокон и для одновременного отжатия из них влаги Жилы поступают в объект управления с начальной влажностью 70%, после прессования влагосодержание в жилах не должно превышать 30%. Объект 1 состоит из набора транспортирующих валов, обтянутых шерстяными сукнами для исключения повреждения изоляции жил, сукномоек, сукнонаправляющих и сукно- регулирующих валиков, главного привода, осуществляющего через редук- тор вращение транспортирующих валов с сукнами, между которыми движутся жилы. Каждый из трех верхних транспортирующих валов может перемещаться по отношению к нижнему, осуществляя отжим влаги из движущихся между ними жил, В первой паре валов осуществляется отжим 5% влаги, во второй - 10% влаги, а в третьей - до

25%,

Механизмы 2 и 3 отжима влаги предназначены для преобразования вращательного движения двигателя регулятора положения механизмов отжима в поступательное перемещение верхнего вала третьей пары валов, что позволяет производить точный отжим влаги из изоляции жил. Конструктивно эти механизмы представляют собой нажимные винты, расположенные с разных сторон вала, аналогичные винтам металлургических станов.

Регуляторы 4 и 5 положения механимов отжима предназначены для управления механизмами 2 и 3, автоматичес ки по командам соответствующих датчиков и вручную через узел 42 управления. Эти регуляторы представляют собой следящие системы, выполненные

Q 5

0 5 о

5

0

г

,.

0

на базе задающих сельсинов 35, сельсинов 41 обратной связи, исполнительных электродвигателей 38, которые работают в режиме отработки угла. Задающий сельсин 35 приводится в движение сервоприводом 34 постоянного тока по второму входу вручную от узла 42 управления. Этот узел содержит реверсивное реле, которое подает постоянное напряжение (от источника постоянного тока) на электродвигатель сервопривода 34, заставляя его изменять напряжение на выходе сельсина 35, что позволяет изменять усилие прижима валов. Реверсивное реле управляется с помощью кнопок Больше, Меньше, Стоп в период вывода регулятора на начальный режим работы Рассогласование по углу поворота пре.- образуется в знакочувствительном усилителе 36 в пропорциональный релейный сигнал, который управляет усилителем 37 мощности, питающим исполнительный двигатель 38 „ Точ-ность отработки по скорости обеспечивается обратной связью, выполненной на базе тахогенератора 40. Отработка возмущений, контролируемых датчиками 17 и 18 влажности, вычислителями 16 и 12, датчиками 8 и 9 усилий, производится автоматически через вход сервопривода 34.

I

Регуляторы 6 и 7 предназначены для

стабилизации усилия отжима влаги и управления величиной усилия по сигналам от регуляторов 10 и 11. Они преобразуют аналоговые сигналы рассогласования в релейные с воздействием по входу регуляторов 4 и 5 на сервоприводы 34 задающих сельсинов 35. -Эти регуляторы выполнены на базе стандартных регуляторов и состоят каждый из фазочувствительного и фазоселективного усилителей постоянного тока, на первые входы которых подается задающий сигнал от датчика усилия отжима о Усилитель выполнен на двух транзисторах, получающих питание от раздельных обмоток силового трансформатора. Усиленное напряжение поступает на вход усилителя мощности, который выполнен по схеме баланса токов на двух парах составных транзисторов. Транзисторы питаются постоянным током от третьей обмотки трансформатора через выпрямитель Нагрузкой этого усилителя являются два реле

Селективность срабатывания реле в зависимости от направления тока обеспечивается соответствующим включением последовательно с их обмотками выпрямителей. Регулирование зоны нечувствительности осуществляется потенциометром о Эти регуляторы осуществляют ПИ-закон регулирования„

Напряжение на выходах регуляторов 6 и 7 изменяется по следующему закону:

ug(t) u7(t) ,BX(t) - u2B)((t) um(t) - u2BX(t)f

1

+ T

рбиэ

где К

U

IPX

PS (t)

игвх(0

Трб ПЪ

коэффициент передачи регулятора 6 (7);

напряжение на первом вход регуляторов 6 и 7; напряжение на втором вход регуляторов;

время изодрома регулятора 6 (7).

Датчики усилия отжима предназначены для измерения усилий отжима воды из изоляции жил в валах объекта 1 управления и преобразования их в электрический сигнал

Регуляторы 10 и 11 отжима влаги предназначены для стабилизации заданного значения отжима влаги (от ргулятора 14) в результате действия возмущений по мощности двигателей механизмов отжима по концентрации и расходу целлюлозно-бумажной массы из которой формируется изоляция жил Они представляют собой стандартные операционные ПИ-регуляторьь

Напряжение на выходах регуляторо 10 и 11 изменяется по следующему закону:

P, ,

(t)

u(1(t)

Кг

f БХ

(t) - и

26X

(t)1

-ufM(t)f

где К

LplOHl

i ex

(t) U

16X

рю

(t) uЈex(t) TplOHЈ коэффициент передачи регуляторов 10 и 11; напряжение на первом входе регуляторов;

напряжение на втором входе регуляторов;

время изодрома регуляторо 10 и 11,

Датчики 12 и 13 отжимаемой влаги предназначены для вычисления отжимаемой влаги в об.ъекте 1 по следующей зависимости:

, 0,7 - 5-Ья . o,7 . I.

К

где W4 - влажность жил после отжима; К - коэффициент пропорциональности;

Р от

U-I - мощность электродвигателей

механизма отжима; U - напряжение на электродвигателе;

I - ток электродвигателя; С - концентрация целлюлозно- бумажной массы в сетчатом барабане (установлен до пресса, не показан); Q - расход целлюлозно-бумажной

массы через сетчатый барабан. Регулятор 14 влажности предназначен для стабилизации заданного значения влажности изоляции на выходе объекта 1 управления при измерении возмущений датчиками 17 и 18 влажности, а также для отработки возмущений из-за изменения температуры в печи сушки изоляции жил (не показана) или скорости движения жил. Регулятор 14 выполнен с ПИД-законом управления.

Напряжение на выходе регулятора 14 определяется выражением

0

UM(t) К

И

Тр14И

L p«n

рн

Кб

(t) - U

1BX

«

28KV

(t) - U.RV(t) - U

Тd Гт

+ iQld UnO Г I

2 ex

MBX

(t) - u1ex(t)

5

0

5

- изех где К

(t),

m 2. ex

pH

(t), (t),

коэффициент передачи регулятора;

тзв иу

напряжения на входах регулятора;

время изодрома регулятора; время упреждения регулятора

Датчики 17 и 18 влажности предназначены для измерения влажности жил на выходе .объекта 1 управления и преобразования ее в электрический сигнал„ Чувствительная часть каждого датчика представляет собой последователъно (по ходу движения ) установленный набор из h/2 роликов, изолированных от вала и расположенных на подшипниках качения, и набор из п/2 роликов, изолированных от вала и также расположенных на подшипниках, между которыми перемещаются п/2 жил. От изолированных и неизолированных роликов через щетку и металлическое кольцо сопротивление изоляции, пропорциональное влажности, выводится в измерительную схему моста преобразования, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный величине влажности

ЖИЛ р

. Вычислитель 16 предназначен для измерения влаги, высушиваемой в печи (расположенной за объектом 1 управления), и работает на основании зависимости

w - i

w ч v

где W, - влажность изоляции на выход

из печи; (I

К - коэффициент пропорциональности;

Т - температура в печи сушки Система управления влажностью запускается в работу следующим образом Вначале через объект 1 управления пропускаются п жил с начальной влажностью. Затем оператором через узел управления 24 по входам регуляторов 4 и 5 задается требуемое положение механизмам 2 и 3 отжима. Это положение определяется по индикаторам датчиков 8 и 9 усилий отжима влаги. Затем по индикатору, подключенному к выходу делителя 33, в момент, при котором показания индикатора совпадают с требуемым заданием по влажности,

5

0

5

0

5

0

объект 1 управления. Эти возмущения возникают из-за колебания напряжения и тока двигателей механизмов отжима, колебаний концентрации и расхода целлюлозно-бумажной массы на входе в объект 1 управления Возмущения из-за изменения скорости движения жил через объект 1 управления и температуры печи сушки отрабатываются через регулятор 14 влажности, регуляторы 10 и 11, регуляторы 6 и 7, регуляторы 4 и 5 положения и механизмы 2 и 3 отжима При изменении температуры сушки необходимо изменить усилия отжима влаги, чтобы влажность жил на выходе из печи при этом не изменялась, т„е была стабилизирована Введение компенсирующей Связи по скорости от вычислителя 16 приводит к быстрой отработке „того возмущения через регулятор 14 влажности без запаздывания Ранее возмущение по скорости отрабатывалось только через датчики влажности на выходе объекта 1 управления, что приводило к большому злпаздыванию в регулировании. Возмущения из-за изменения влажности отрабатываются также через регулятор 14 влажности, регуляторы 10 и 11 отжима влаги, регуляторы 6 и 7 усилия отжима, регуляторы 4 и 5 положения, механизмы 2 и 3 отжима и объект 1 управления Эти возмущения возникают из-за износа транспортирующих сукон, изменения расхода воды, забивания транспортирующих сукон целлюлозно- бумажной массой, а также из-за возмущений, не полностью отработанных в регуляторах 4-7 и 10, 11.

Формула изобретения 1. Система управления влажностью

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при изготовлении проводов и кабелей с бумагомассной изоляцией. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия системЫс, Для достижения цели в систему, содержащую в каждом канале управления механизм отжима влаги, связанный с объектом управления - прессом, введены вычислитель влажности изоляции, датчики влажности жил, вычислитель среднего значения влажности жил, регулятор влажности жил, а в каждый канал управления - датчик усилия отжима, вычислитель влажности жил, регулятор отжима влаги, регулятор усилия и регулятор положения,, 2 з п0 ф-лы, 5 ил,

подключают задание по влажности к вхо-дс жил на бумагомассной машине, содерду регулятора 14 влажности, в результате чего система оказывается включенной в работу практически без перерегулирования Возмущения по изменению усилий прижима (из-за изменения износа валов или подшипников) отраба- бываются внутри контуров: регуляторы 6 и 7 усилия, регуляторы 4 и 5 положения, механизмы 2 и 3 отжима влаги и объект 1 управления. Возмущения по отжимаемой влаге отрабатываются внут- 55 ри контуров: регуляторы 10 и 11, регуляторы 6 и 7, регуляторы 4 и 5 положения, механизмы 2 и 3 отжима и

жащая объект управления - пресс и два канала управления, каждый из которых включает механизм отжима влаги, кинематически связанный с соответствующим входом пресса, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, она содержит в каждом канале управления датчик усилия отжима и последовательно соединенные вычислитель влажности жил, регулятор отжима влаги, регулятор усилия и регулятор положения а также вычислитель влажности изоляции, датчики

жил на бумагомассной машине, содержащая объект управления - пресс и два канала управления, каждый из которых включает механизм отжима влаги, кинематически связанный с соответствующим входом пресса, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, она содержит в каждом канале управления датчик усилия отжима и последовательно соединенные вычислитель влажности жил, регулятор отжима влаги, регулятор усилия и регулятор положения а также вычислитель влажности изоляции, датчики

диненные вычислитель среднего значения влажности жил и регулятор влажности, выход которого подключен к второму входу регулятора отжима влаги каждого канала управления, выход датчика усилия отжима в каждом канале управления соединен с вторым входом регулятора усилия своего канала управления, выходы датчиков влажности жил подключены к соответствующим входам вычислителя среднего значения влажности жил, а выход вычислителя влажности изоляции соединен с вторым входом регулятора влажности.

2« Система по п„ 1, отличающаяся тем, что вычислитель влажности жил содержит последовательно соединенные датчик напряжения двигателя механизма отжима влаги, первый умножитель, второй умножитель и делитель, выход которого

подключен к выходу вычислителя, последовательно соединенные датчик концентрации целлюлозно-бумажной массы и третий умножитель, а также датчик тока двигателя механизма отжима влаги и датчик расхода целлюлозно-бумажной массы, выход которого подключен к второму входу третьего умножителя,

связанного выходом с вторым входом делителя, причем выход датчика тока двигателя механизма отжима влаги подключен к второму входу первого умножителя„

5 3. Система по п„ 1, отличающаяся тем, что вычислитель влажности изоляции содержит последовательно соединенные датчик температуры печи, усилитель, делитель

Q и умножитель, выход которого подключен к выходу вычислителя, а также датчик скорости движения жил, выход которого соединен с вторым входом делителя .

ФцгЛ

дыыд

1бход 2бход

ФигЬ