Система управления температурным режимом экструдера Советский патент 1982 года по МПК B22F3/00 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве изделий из пластмасс.

Известна система управления температурным режимом экструдера, содержащая датчик температуры, соединенный через регулятор с зоной нечувствительности с регуляторами температуры зон экструдера 1.

Однако система обладает ограниченными возможностями в отношении повышения точности стабилизации температуры расплава из-за сравнительно небольшого ее быстродействия.

Наиболее близкой из известных систем по технической сущности и базовым объектам является система управления температурным режимом экструдера, содержащая исполнительные механизмы элементов обогрева и охЛс1ждения, последовательно соединенные термопару, установленную в экстру дере , первый элемент вычитания и регулятор 2.

Известная система обладает ограниченными возможностями в отношении точности стабилизации, температуры расплава из-за ее низкого быстродействия.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации температуры расплава.

Указанная цель достигается тем, что система управления температурным режимом экструдера, содержащая исполнительные механизмы элементов обогрева и охлаждения, последовательно соединенные термопару, iстановленную в экструдере, первый элемент вычитания и регулятор, снабжена вторым элементом вычитания, первым и вторым ключами, первым и вторым релейными элементами, выпрямителем, блоком определения обратной величины, сумматором, дифференциатором, вентилем, триггером, блоком умножения, блоком определения полярности, счетчиком, таймером, элементом НЕ, причем выход регулятора соединен последовательно через выпрямитель, блок определения обратной величины, первый ключ, сумматор, второй элемент вычитания, первый релейный элемент, дифференциатор, вентиль, триггер, блок умножения, блок определения полярности с входами исполнительных механизмов обогрева и охлс1ждения, выход регулятора соединен через второй релейный элемент с входом блока

умножения/ выход выпрямителя соединен через второй ключ с входом сумматора, выход триггера соединен с входом второго ключа и через элемент НЕ - с входом первого ключа, выход дифференциатора соединен через счетчик с входом второго элемента вычитания , а выход таймера соединен с входом счетчика.,

На чертеже изображена система управления температурньаи режимом, экструдера.

Система содержит, первый блок 1 вычитания, регулятор 2, выпрямитель 3, блок 4 определения обратных величин, первый 5 и второй 6 ключи сумматор 7, второй блок 8 вычитания, счетчик 9, таймер 10, первый релейнЫй элемент 11, дифференциатор 12, Триггер 13, элемент НЕ 14, второй репейный элемент 15, вентиль 16, блок 17 умножения, блок 18 определения полярности, термопара 19, пусковое реле 20 и управляющий клапан 21, элемент 22 обогрева, магистраль 23 охлаждения, задатчик 24, расплав 25 и стенка экструдера 26.

В системе последовательно соединены термопара 19 расплава, первый блок 1 вычитания, регулятор 2, выпрямитель 3, блок 4 определения обратных величин, первый ключ 5, сумматор 7, второй блок 8 вычитания, первый релейный элемент 11, дифференциатор 12, вентиль 16, триггер 13, блок 17 произведения и блок 18 определения полярности. .Один выход блока 18 соединен с управляющим клапаном 21 магистрали 23 охлаждения, а другой - с пусковым реле 20, управлякицим элементом 22 обогрева. Выход регулятора 2 -через второй релейный элемент 15 соединен с входом блока 17 умножения. Выпрямитель 3 своим выходом последовательно соединен с блоком 4 определения обратных величин, вторым ключом 6 и сумматором 7. Таймер 10 через счетчик 9 соединен с входом второго блока 8 вычитания. Дифференциатор 12 соединен с входом сбрасывания счетчика 9. Задатчик 24 соединен с входом первого блока 1 вычитания. Технологический процесс ведется при движущемся расплаве 25 в экструдере, в корпусе 26 которого расположены магистраль 23 охлаждения и нагревательный элемент 22.

Система работает следующим образом.

На вход первого блока 1 вычитания с аадатчика 24 поступает уставка Xj На второй вход первого блока 1 вычитания поступает сигнал х. с термопары 19. Разность X Xj- Хр этих сигналов подается на регулятор 2, где преобразовывается в соответствии с выбранным законом регулирования в сигнал Хр. С выхода регулятора 2 сигнал Хр поступает на выпрямитель 3 и второй релейный элемент 15, на выходе которых появляются соответствующие сигналы: ..,.,, - . WlV

.эа 9 Я5 РБлок определения обратных величин выполняет следующую функцию:

К

0.6

о.й

гл

где постоянный, заранее выбираемый коэффициент.

На выходе ключа 5 сигнал Хц из15 меняется по следующей зависимости:

J Хо.6/

при хце О,

Ло при хне If

где XUD - выходной сигнал элемента

НЕ 14.

На выходе ключа 6 сигнал х . изменяется по следующей зависимости:

м

при х-гр- О,

10

при х-гр 1,

где - выходной сигнал триггера 13. Счетчик 13 работает непрерывно от

0 таймера 10. Сброс счетчика 9 осуществляется импульсным сигнсшом, поступающим с дифференциатора 12. Импульсы на выходе дифференциатора 12 появляются только при переключении первого релейного элемента 11, которое происходит при условии

Раз с-Ч О где Xj- - выходной сигнал суммато0Ра 7;

Хрц - сигнал со счетчика 9. Содержимое счетчика 9 (хсц) всегда непрерывно возрастает от нуля до величины, равной или превышающей х,

5 после чего оно сбрасывается . Одновременно со сбросом счётчика 9 триггер 13 изменяет свое состояние на противоположное. В зависимости от начального состояния триггера 13 в начальный момент работы системы могут быть два случая: открыт ключ 6 и открыт ключ 5.

В первом случае на выходе второго блока 8 вычитания, начиная с начального момента работы, система будет

5 сравнивать во времени сигналы Х), и Хсц. Первый релейный элемент 11 находится в одном из своих состояний, например . При равенстве х и х, произойдет смена состояния первого

0 релейного элемента 11 на , дифференциатор 12 выработает положительный импульс, который сбросит счетчик и, пройдя вентиль 16, поступит на триггер 13, перебросит его в состояние О, ключ 6 закроется, а ключ 5 откроется. С триггера 13 на блок 17 произведения поступит положительный импульс длительностью, рав ной .содержимому счетчика 9 в момент сбрасывания его содержимого, определяемого величиной х„ в этот момент. На блоке 17 умножен11я происходит определение соответствия импульсов управления каналами обогрева и охлаж дения. Для этого импульсамуправлени приписывается знак соответствующий знаку сигнала на выходе регулятора 2 определяемому вторым релейным элементом 15. Разделение импульсов познаку происходит в блоке 18 определения полярности, представляющем .собой диоды различной полярности. Пауза между импульсами организуется аналогично. Обратная величина сигнала х проходит первый ключ 5, сумматор 7, сравнивается во втором блоке 8 вычитания с содержимым счетчика 9, появление нулевого значения с которого совпадает с окончанием импульса управления и при равенстве сигналов X(jg и х / когда разность их меняет знак, первый релейный элемент 11 меняет свое состояние с Дифференциатор 12 формирует положительный импульс, который меняет состояние триггера 13 на противоположные, т.е. с О на . Пауза Заканчивается. Таким образом, длительность паузы между импульсами управления оказывается промодулированной в соответ ствии с обратной величиной сигнала с регулятора 2 В соответствии с положительными импульсги-4и управления произойдет включение пускового реле 20, с отрицательными - управляемого клапана 2 Предлагаемая система за счет более глубокой модуляции управляющего воздействия на объект позволяет уменьшить колебания температу 1 расплава на выходе экструдера до 3° и способствует улучшению качественных показателей изделия. изобретения Система управления температурным режимом экструдера, содержащая исполнительные механизма элементов обогрева и охлс1ждения, последовательно соединенные термопару, установленную в экструдере, первый элемент вычитания и регулятор, отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности стабилизации температуры расплава, она снабжена вторым элементом вычитания, первым и вторым ключами, первым и вторьал релейными элементами, выпрямителем, блоком определения обратной величины, сумматором, дифференциатором, вентилем, триггером, блоком умножения, блоком определения полярности, счетчиком, таймером, элементом НЕ, причем выход регулятсра соединен последовательно через выпрямитель, блок определения обратной величины, первый ключ, сумматор, второй элемент вычитания, первый релейный элемент, дифференциатор, вентиль, триггер, блок умножения , блок определения полярности с входами исполнительных механизмов обогрева и охлаждения, выход регулятора соединен через второй релейный элемент с входом блока умножения, выход выпрямителя соединен через второй ключ с входом сумматора, выход триггера соединен с входом второго ключа и через элемент НЕ с входом первого ключа, выход дифференциатора соединен через счетчик с входом второго элемента вычитания, а выход таймера соединен с входом счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Brener Н. Automatisation.in der Ertrusiopsverarbeitung,-Plast- verarbelter, 1973, Bd 24, 10, s. 598-600. 2.Brener H. Automatisation in der Ertrusionsverarbeitung.-Plastverarbeiter, 1975, Bd 26, 10, s. 581-586 (прототип).