Система регулирования продолжительности вулканизации изделий Советский патент 1982 года по МПК B29H5/02 G05D27/00 

1

Изобретение относится к области автоматизации процессов изготовления резинотехнических изделий и может быть использовано в процессах вулканизаций изделий.

Известно устройство для контроля степени вулканизации, содержащее датчик температуры, устанавливаемый в заданной точке изделия, и блок определения показателя степени вулканизации, в котором происходит сравнение текущего и заданного показателей 1 .

Известно также устройство для корректировки режимов вулканизации изделий сложной конфигурации, содержащее датчики температуры теплоносителей, блоки задания начальных и граничных условий, электрическую сеточную модель вулканизуемого изделия и блок определения показателя степени вулканизации 2.

Недостатком известного устройства является необходимость проведения параллельных с процессом вулканизации изделий испытаний резинового образца.

Наиболее близким из известных систем по технической сущности к изобретению является система регулирования продолжительности вулканизации изделцй, содержащая датчики температуры, блок задания начальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которого соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока уставок. Управление режимами работы сеточной модели и блока определения степени вулканизации осуществляется по сигналу от реле, срабатывающего при закрытии

10 и открытии вулканизационного процесса. На выходе компаратора, являющемся выходом устройства, формируется управляющее воздействие на окончание цикла вулканизации изделия 3.

Недостатком известной системы является

15 невозможность контроля параметров и регулирования продолжительности вулканизации группы одновременно вулканизуемых изделий. Поэтому в производственных условиях число работающих устройств должно

20 быть равно числу одновременно вулканизуемых покрышек, что значительно удорожает их производство.

Целью изобретения является снижение стоимости системы. Поставленная цель достигается тем, что известная система регулирования продолжительности вулканизации изделий, содержащая датчики температуры, блок задания начальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которой соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выхсл.ом блока определения степени вулканизации и выходом блока уставок, снабжена блоком программно-логического управления, входным коммутатором, выходным коммутатором, регистром, элементом ИЛИ и таймером. Выходы датчиков температуры через входной коммутатор и блок программно-логического управления соединены со входом таймера, элемента ИЛИ, сеточной модели и выходного коммутатора. Выход блока программно-логического управления соединен со входом входного коммутатора. Выход таймера соединен последовательно через элемент ИЛИ, сеточную модель и выходной коммутатор со входом регистра. Выход выходного коммутатора соединен.со входом блока программно-логического управления, входы выходного коммутатора соединены с выходами блока определения степени вулканизации и компаратора. На фиг. 1 представлена структурная схема системы для контроля параметров и регулирования продолжительности вулканизации изделий; на фиг. 2 - вариант функциональной схемы блока программно-логического управления; на фиг. 3 - вариант функциональной схемы элемента блока задания начальных условий и элемента сеточной модели 10; на фиг. 4 - вариант функциональной схемы блока определения степени вулканизации.

Система регулирования продолжительности вулканизации изделий содержит группу оборудования 1, состоящую из отдельных единиц оборудования с установленными на каждой единице датчиками 2 температуры, блок 3 преобразователя сигналов датчиков 2 температуры, установленных на группе оборудования 1, состоящий из преобразователей 4 температура-напряжение, входной коммутатор 5, таймер 6, блок 7 задания начальных условий, блок 8 программно-логического управления, элемент ИЛИ 9, сеточную модель 10, блок 11 определения степени вулканизации, блок 12 уставок, компаратор 13, выходной коммутатор 14, регистр 15, блок 16 контроля и регистрации параметров.

Блок 8 программно-логического управления содержит блок 17 управления входным коммутатором 5, блок 18 памяти, блоки 19 и 20 цифроаналогового преобразования, блок 21 командно-аппаратного управления, программируемый счетчик 22, блок 23 управления входным коммутатором 14, блок 24 аналого-цифрового преобразования.

Блок 11 определения степени вулканизации содержит функциональные преобразователи 34j ( j 1, 2 ... К), каждый из которых включает нелинейный блок 35, логический блок И 36, ключ 37, операционный усилитель 38, резистор R и конденсатор С, включенные по схеме интегратора напряжения и селектор 39 минимального сигнала, на фиг. 4 - обозначены x,j, - входные сигналы на входах 1 и 2 блока 11,У - выходной сигнал блока 35: j- выходной сигнал соответствующего преобразователя 34j у - выходной сигнал селектора 39, который является выходным сигналом блока 11.

Система регулирования продолжительности вулканизации изделия работает следующим образом.

Сигналы от датчиков 2 температуры (по два сигнала), установленных на каждой единице оборудования, объединенного в группу оборудования 1, поступают на преобразователи 4, объединенные в блок 3 преобразователей сигналов датчиков 2 температуры. Выходы преобразователей 4 подключены на вход коммутатора 5, который управляется сигналами с выхода блока 8. Назначение входного коммутатора 5 - последовательно, согласно заданной программе, осуществлять коммутацию сигналов, поступающих от преобразователей 4 блока 3 на вход блока 8, который реализует функции программно-логического управления входами коммутатора 5 и выходами коммутатора 14, соответственно таймером 6 через элемент сеточной модели 10 и блоком 11, а также преобразование, хранение и выдачу информации в виде аналоговых сигналов напряжения на входы сеточной модели 10. При этом информация, выдаваемая из блока 8 в сеточную модель 10 содержит предисторию ведения технологического процесса для каждой единицы оборудования по всей группе оборудования 1. Назначение сеточной модели 10 - совместно с блоком 7 задания начальных условий определять неизотермические условия в изделии для каждой единицы оборудования на каждый момент реального времени. Поскольку сеточная модель 10 воспроизводит ход технологического процесса в (быстром) машинном масштабе времени, это позволяет организовать контроль параметров и регулирование продолжительности процесса вулканизации для группы вулканиКаждый элемент блока 7 задания начальных условий и элемент сеточной модели содержит порядковый номер узловой точки и элемента, резистор R,, переменный резистор RZ, резисторы RA и Ri в узле элемента моделирующей RC-сетки, ключи 25-27, щиротно-импульсный модулятор 28, логическую схему И-29, нелинейный преобразователь 30, повторитель напряжения 31, инвертор 32 и блок установки 33, на фиг. 3 обозначены х, Хц сигналы на входах 1, 2, 3 и 4 элемента сеточной модели соответственно.

зуемых покрышек квазиодновременно, т.е. величинами временных задержек на воспроизведение хода те5 ;нологических процессов на сеточной модели 10 вместе с сервисными операциями по отношению к ходу технологического процесса, протекающего в реальном масштабе времени, можно пренебречь. Сигналы xij ( j 1, 2 ...К), получаемые от заранее выбранных К узловых точек сеточной модели 10, число которых определяется возможным размером области изделия, лимитируюш,ей процесс вулканизации, поступают на соответствуюш;ие входы I блока 11 определения степени вулканизации, который преобразует полученные сигналы X в выходной У в соответствии с выражением

dT

V-MM1

d-u

где Тц - постоянная времени интегрирования интегратора 38, ) продолжительность процесса вулканизации (моменты начала и конца вулканизационного цикла соответственно). Таким образом, на выходе блока 11 формируется сигнал, пропорциональный минимальной степени вулканизации изделия, так ::ак осуществляется поиск лимитирующей процесс вулканизации узловой точки сеточной модели 10, находящейся среди К узловых точек, составляюш,их область возможного поиска.

Сформированный выходной сигнал У с выхода блока 11 поступает на вход компаратора 13, на вход которого также заведены сигналы с выхода блока 12 уставок. Эти же сигналы поданы на входы выходного коммутатора 14, который управляется по входу с выхода блока 8. Сигнал X с выхода сеточной модели 10 также поступает на вход коммутатора 14. Эти сигналы регистрируются и контролируются в блоке 16 контроля и регистрации параметров.

С выхода коммутатора 14 на вход блока 8 поступают сигналы, управляющие режимами работы и состояниями коммутатора 14. С выхода коммутатора 14 выходные сигналы коммутатора 13 последовательно, по заданной программе, запоминаются в регистре 15, с выходов которого осуществляется выдача сигналов об окончании процессов вулканизации на соответствующие исполнительные механизмы группы оборудования 1.

Таймер 6 управляется сигналами, поступающими с выхода блока 8. При этом организуется асинхронная работа системы в режиме воспроизведения технологического процесса вулканизации на сеточной модели 10 для каждой единицы оборудования 2 из группы оборудования 1.

5Блок 8 программно-логического управления работает следующим образом.

Блок 21 командно-аппаратного управления, получив команду начала работы, приводит в исходное состояние все блоки и

0 узлы системы. Блок 17 управления входным коммутатором 5 по команде от блока 21 командно-аппаратного управления производит опрос готовности оборудования и выдает полученную информацию в блок 21. При наличии хотя бы одного положительного ответа блок 21 переходит к выполнению программы, реализующей контроль параметров данного технологического процесса, и регулирует продолжительность вулканизации изделия на соответствующем оборуQ довании. Сигналы,поступающие на вход блока 8, подаются на управляемый блок 24 аналого-цифрового преобразования, выходы которого подключены к блоку 18 памяти. По команде от блока 21 информация вводится в область памяти блока 18, отведенную для

5 соответствующей единицы оборудования. Ввод информации осуществляется циклически, с некоторым щагом квантования , причем на весь период ведения процесса количество шагов L остается постоянным, и выбирается в соответствии с допустимой

0 погрешностью 5 регулирования продолжительности вулканизации. Тогда ДСкв (ДТизм+ЛТмод)м ,

где uuj,jjj - время измерения значений параметров на единице оборудования;

S

мод время моделирования показателя вулканизации; N - число изделий (единиц) оборудования).

При этом погрешность S определяется 0 по формуле

-L ДСкв,,

где Сдуд - расчетное время вулканизации. После занесения в блок 18 памяти текущей информации, блок 21 выдает последовательность команд для реализации режима 5 моделирования. В этом режиме от блоков 19 и 20 цифроаналогового преобразования в темпе машинного времени, определяемом сеточной моделью 10, на входы блока 8 поступают сигналы, воспроизводящие предисторию процесса вулканизации определенного изделия. В программируемом счетчике 22 производится последовательное уменьщение на единицу числа прошедших в начала вулканизации изделия циклов моделирования. При обнулении программируемого счетчика 22 на выходе блока 8 появляется сигнал для прекращения моделирования и подготовки сеточной модели 10 к следующему циклу. Этим же сигналом таймер 6 устанавливается в исходное состояние. Блок 23 управления выходным коммутатором 14, получив команду об окончании цикла моделирования от блока 21, осуществляет изменение своего состояния и выдает сигнал на коммутатор 14, которым осуществляется подключение соответствующего триггера ре гистра 15 и занесение информации о состоянии компаратора 13 в этот триггер. Функциона;;ьная схема, представленная на фиг. 3 работает следующим образом. На входы щиротно-импульсного модулятора 28 поступают соответственно управляющие напряжения с выхода блока 33 установки и выхода нелинейного преобразователя 30, определяющие закон изменения величины эквивалентной емкости в узловой точке 0; ... ), где V,, - напряжение на выходах блоков 33 Модулятор 28 вырабатывает импульсы, длительности которых дТи является функцией входных напряжений. При этом вид функциональной зависимостиДТу, C jHjo) задается в преобразователе 30, исходя из вида рещаемого нелинейного дифференциального уравнения в частных производных. Импульсы с выхода модулятора 28 подаются на управляющий вход ключа 26 через логическую схему И 29 непосредственно и через инвертор 32 на управляющий вход ключа 27. На второй вход схемы И 29 и на управляющий вход ключа 25 подается сигнал. При сигнале «1 ключ 25 замкнут и напряжение с выхода блока 7 задания начальных условий подается через ключ 25 на конденсатор С, а импульсы с выхода модулятора 28 не поступают на управляющий вход ключа 26. При сигнале, равном нулю ключ 25 разомкнут и и.мпульсы с выхода 9 модулятора 28 поступают на управляющий вход ключа 26. При этом ключ 25 замыкается на время длительности импульса, а ключ 27 размыкается. При отсутствии импульсов напряжение с конденсатора С, подключенного к узловой точке О, через повторитель напряжения 31 с больщим входным сопротивлением подается в узловую точку. Так как повторитель напряжения 31 представляет собой источник напряжения постоянного тока с нулевым выходным сопротивлением, напряжение в узловой точке при отсутствии импульсов остается неизменным и не зависит от процессов, происходящих в соседних узловых точках. Напряжение в i -и узловой точке при одинаковых резистивных элементах R, R описывается следующим выражением: VitnT)Vi., (пТ),(ПТ) л где ; номер узловой точки, Я-, С , - резистивные и емкостные элементы; У-|(пТ,Ун(пТ)напряжения в i,i-i,n-i H-i(nT) узловых точках по координатам X и У; ,V V- biiVll±V52L -коэффициент заполнения модулятора 28, ...-число периодов; Т - период следования импульсов; /-постоянный коэффициент, характеризующий соотнощения резисторов R, подключенных к-й узловой точке; Ц-начальные условия (напряжение на выходе блока 7). Блок 11 определения степени вулканизации работает следующим образом. От группы из К узловых точек сеточной модели 10 сигналы ij ( j 1, 2, ... /() через преобразователь 34 подаются на селектор 39 минимального сигнала. Выход селектора 39 является выходом блока 11 определения степени вулканизации. Все функциональные преобразователи 34 выполнены по одной схеме и работают следующим образом. Входной сигнал Xij из j -и узловой точки поступает на нелинейный блок 35, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный интенсивности вулканизации, определяемый выражениему 2« Х/;где ct и - постоянные коэффициенты. На выходе интегратора 38 формируется сигнал, пропорциональный показателю степени вулканизации )c.T При наличии на выходе логического блока И 36 сигнала, размыкающего ключ 37, состояние «О, «1 блока И 36 определяется выходными сигналами Ajj и Jij. Интегратор находится в режиме интегрирования, если сигналы Xjj и Jij .превыщают некоторую наперед заданную величину. Когда это условие не выполняется, на выходе блока И 36 формируется сигнал логического нуля и интегратор обнуляется, а на выходе блока 11 формируется сигнал. При одинаковом качестве контроля параметров и регулировании продолжительности процесса, описываемая система может обслуживать оборудование, на котором одновременно вулканизуется не одно, а группа изделий. При этом стоимость описываемой системы в два раза меньще стоимости известной системы. Формула изобретения Система регулирования продолжительности вулканизации изделий, содержащая датчики температуры, блок задания начальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которой соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока установок, О7лычаю«{аяся тем, что, с целью организации контроля параметров и регулирования продолжительности процесса квазиодновременно для группы вулканизуемых изделий, она снабжена блоком программнологического управления, входным коммутатором, выходным коммутатором, регистром, элементом ИЛИ и таймером, причем выходы датчиков температуры через входной коммутатор и блок программно-логического управления соединены со входами таймера, элемента ИЛИ, сеточной модели, выходного коммутатора, выход блока программно-логического управления соединен со входом входного коммутатора, выход таймера соединен последовательно через элемент ИЛИ, сеточную модель, выходной коммутатор со входом регистра, выход выходного коммутатора соединен со входом блока программнологического управления, входы выходного коммутатора соединены с выхода1 и блока определения степени вулканизации и компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2033979, кл. В 29 Н 5/00, опубл. 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 467835, кл. В 29 Н 5/24, 1976.

3.Патент США № 4044600,

кл. В 29 Н 5/02, опубл. 1977 (прототип).

Фуг.

Фг/г.д