Система автоматического управления процессом получения полимерной композиции при производстве винипора

(50 4 С 08 Т 3/18 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОБР СА ЬСТ К АВТОРСКОМУ СВИ А. Малин,занов, Ю.Злоказов012-52(088 П. СадовБыстров А, Л. Р и В. П, (53) бб (56) Ав У 71968Авто У 10285 ельство СССР 15/04, 1980, ьство СССР 27/00, 1983 кое свидл. В 01 ское свидете9, кл. В 29(21) 39 (.22) 14 (46) 30 (71) Ка Красног ститут (72) А 6262/23-0506.8511.86. Бюл. У 44ининский ордена Трудового .Знамени политехнический ин(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЧ ПОЛИМЕРНОЙКОМПОЗИЦИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВИНИПОРА(57) Изобретение относится к устройствам автоматического управления процессом получения полимерной композиции при производстве винипора. Изобретение позволяет повысить качествоуправления указанным процессом иидентифицировать партии пластизоляпо вязкости (достигается изменениевремени достижения заданной вязкости +27 вместо +63), Это осуществляется благодаря введению автоматичес18 365 Результаты функционирования сравниваемыхустройств Состав вес,ч,ПартияУ Предлагаемая система Известная система Времядостижения за"даннойвязкости Полученная конеч Время достижения заданной вязкости,мин Полученнаяконечнаявязкость,Па.с: ная вязкостьПа.с мин 7,5 245+6% 7,9 220+2% 100,ПВХ 51 ДАФ 789- 29 8,02 260+5% 7,7 250+3% 7,8 220+2% 8,15 220+2% 17 1273По сравнению с известными системами данная система обладает преимущео ствами, состоящими в том, что введение в систему контура управления процессом подачи исходных компонентов в аппарат 16 перемешивания за счет включения в логический блок 3 блока 20 контроля загрузки, автоматических доза - торов 12 и аппаратов 13 подготовки компонентов позволило повысить качество регулирования процесса приготовления пластизоля за счет уменьшения колебаний его состава относительно заданных значений,Введение в систему контура управ 15 ления процессом получения пластизоля с блоком 8 управления электродвигателем позволило вести нагрев пластизоля эа счет плавного изменения числа оборотов электродвигателя 5, что снижает энергозатраты на нагрев пластиэоля на 20%. А включение в систему блока 15 управления охлаждением дало возможность повысить точность25 управления и обеспечить необходимый температурно-временной режим наращивания вязкости пластизоля до заданного значения.Введение в систему. управления контура контроля влажности исходных компонентов создало условия для однообразного протекания процесса получения пластизоля у различных партий, так как было обеспечено одинаковое влияние влажности компонентов на качество получаемого пластизоля. Это способствовало в свою очередь индентификации пластизоля различных партий по вязкости,Введение в систему управления контура коррекции весового состава способствовало приобретению системой свойств обучаемости, что позволило повышать качество управления для каждой последующей партии и добиться стабильности процесса наращивания вязкости Возможность широкого варьирования параметрами технологического режима позволяет использовать систему в широком классе технологических процессов химической промышленности.Все это повышает качество управления процессом, увеличивает производительность аппарата перемешивания и идентифицирует партии пластизоля по вязкости и однородности. Достижение заданной вязкости пластизоля представлено в таблице.20 65 датчики влажности, подсоединенные квторому входу измерителя емкости,блоком управления охлаждением, входкоторого подключен к второму выходулогического блока, и блоком управления электродвигателем, первый входкоторого соединен с вторым входомфильтра помех, а второй вход - с третьим выходом логического блока, алогический блок выполнен в виде блока запоминания требуемой влажностисырья, вход которого является шестымвходом логического блока, а выходприсоединен к первому входу блокаоценки влажности сырья блока запоминания состава композиции, вход которого является седьмым входом логического блока, а также соединенногопрямой и обратной связью с блокомкоррекции состава композиции, блоказапоминания конечной вязкости, входкоторого является восьмым входомлогического блока, а выход соединенс вторым входом блока формированиякоэффициентов, блока оценки влажности сырья, второй вход которого является пятым входом логического блока, третий вход этого блока является третьим входом логического блока,а выход подсоединен к первому входублока контроля загрузки, который вторым входом связан с блоком запоминания состава композиции, первым выходом - с первым входом таймера, вторым выходом - с усилителем мощности,третьим выходом - с первым входомблока определения управляющих воздействий, четвертым выходом - с первым входом блока контроля однородности, причем блок контроля загрузкиподключен прямой и обратной связьюк автоматическим дозаторам, блокаконтроля однородности, втЬрой входкоторого является вторым входомлогического блока, а выход подсоединен к первому входу блока коррекциисостава композиции, который связанпрямой и обратной связью с таймером,а вторым входом подключен к, выходублока определения вязкости, вход которого является четвертым входомлогического блока, таймера, подключенного первым выходом к первому входу блока формирования коэффициентов,вторым выходом - к входу задающегоблока, и прямой и обратной связью кблоку задания температурного режима,блока формирования коэффициентов,пературе. 15 Формула изобретения Система автоматического управления процессом получения полимерной композиции нри производстве винипо 20 ра, содержащая логический блок и датчик электрофизических параметров, первый выход которого соединен с измерителем температуры, присоединен 25 ным к первому входу логического блока, а второй выход - с первым входом измерителя емкости, соединенным первым выходом с вторым входом логического блока, а вторым выходом - с третьим входом логического блока,30 и последовательно соединенные двигатель мешалки, датчик мощности, фильтр помех, первый выход которого соединен с четвертым входом логического блока, первый выход которого соединен с вхо-З 5. дом усилителя мощности, первый выход которого соединен с входом блока управления исполнительными механизмами, выходы которого связаны с управляющими вентилями, а второй выход - с первыми входами автоматических дозаторов, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повьппения качества управления и обеспечения идентичности партий полимерной композиции чо вязкости, она снабжена задающим блоком, который своим первым выходом присоединен к пятому входу логического блока, вторым выходом - кшестому входу логического блока, третьим выходом - к седьмому входу логического блока, четвертым выходом - к восьмому входу логического блока, а входом - к четвертому выходу логического блока, который прямой и обратной связью соединен с автоматическими дозаторами, связанными с аппаратами подготовки компонентов, в которых установлены. 19 12733Таким образом, производительность системы управленмя увеличилась на 15-20 за счет изменения режима нагрева пластизоля путем регулирования числа оборотов электродвигателя и5 перевода системы на адаптивный режим управления. Это позволило снизить разброс по вязкости на 10%, повысить качество регулирования процесса приготовления пластнзоля за счет более быстрых и эффективных воздействий, направленных на компенсацию отклонений пластизоля по вязкости и тем22 1273365 21 Составитель В. ИуваловРедактор А. Долинич Техред М.Ходанич Корректор В. сутяга Тираж 4 УО Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 6387/19 Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 соединенных третьим входом с выходомблока определения вязкости, а выходом - с блоком решения уравненияпрогноза, который соединен своим выходом с первым входом блока заданиятемпературного режима, второй входкоторого является первым входом логического блока, а выход - к второмувходу блока определения управляющихвоздействий, третий вход которогоявляется первым входом логическогоблока, а первый и второй выходы являются первым и вторым выходами логического блока,1273365 35 кого контроля компонентов смеси по влажности, для чего система снабжена аппаратами 13 подготовки компонентов с встроенными в них датчиками 14 влажности, по информации от которых блок 19 контроля влажности сырья, включенный в логический блок 3, принимает решение о начале процесса,Определенный температурно-временный 1Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами химических производств, а именно к системам приготовления полимерных композиций, в частности 5 на стадии получения многокомпонентной полимерной композиции (пластизоля) для производства винипора. Оно может использоваться в химической и нефтехимической промьппленности. 10Целью изобретения является повышение качества управления процессом и обеспечение идентификации партий пластизоля по вязкости.На фиг; 1 изображена функциональ ная схема системы; на фиг. 2 - конфигурация вычислительных. средств .системы.Система автоматического управления содержит датчик 1 электрофизических параметров, первый выход которого соединен с входом измерителя 2 температуры (типа КСМ), который своим выходом подсоединен к первому25 входу логического блока 3, реализованного вычислительными средствами, построенными на основе микро-ЭВМ "Электроника С 5-12" (см. фиг. 2), второй выход датчика электрофизических параметров соединен с первым вхо- Зо дом измерителя 4 емкости (типа Е 8-4), который первым своим выходом соединен с вторым входом логического блока Э, а вторым - с третьим входом указан" ного блока.В цепи питания электродвигателя 5 мешалки (типа ВАО) установлен датчик 6 мощности (типа П 005), выход которого подсоединен к фильтру 7 помех, первый выход которого связан с 40 четвертым входом логического блока режим поддерживается путем управления по двум каналам: каналу изменения скорости перемешивания, которыйреализует блок 8 управления электродвигателем, и каналу изменения расхода теплоносителя, реализованномублоком 15 управления охлаждением.2 ил., 1 табл. 33, а второй - с первым входом блока 8 управления электродвигателем.Первый выход логического блока 3 соединен с входом усилителя 9 мощности. Первый выход усилителя 9 мощности соединен с входом блока 10 управления исполнительными механизмами, выходы которых связаны с управляющими вентилями 11 (типа14 Н 917 СТвторой - с первыми входами автоматических дозаторов 12 (типа РЦ),которые прямыми и обратными связямиподключены к логическому блоку 3.Входы автоматических дозаторов 12подсоединены к выходам аппаратов 13подготовки компонентов, в которых установлены датчики 14 влажности, выходы которых подсоединены к второмувходу измерителя 4 емкости,Логический блок 3 связан, также,вторым выходом с блоком 15 управленияохлаждением, который встроен в рубашку охлаждения аппарата 16 смешивания,а третьим выходом с вторым входомблока 8 управления электродвигателем,который своим выходом подсоединен кэлектродвигателю 5 мешалки.Задающий блок 17, представляющийсобой дисплейный модуль (типа "квант),первым своим выходом подсоединен кпятому входу логического блока 3,вторым - к шестому, третьим - к седьмому и четвертым - к восьмому. Входже задающего блока 17 подсоединен кчетвертому выходу логического бло-.ка 3.Логический блок 3 представляетсобой блок 18 запоминания,требуемойвлажности сырья, представляющий со127336 збой ячейки памяти внешнего оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) типа "Электроника С 5-125", вход которого через шестой вход логическо"го блока 3 подсоединен к второму выходу задающего блока 17, а выход свя-. зан с первым входом блока 19 оценки влажности сырья.Блок 19 оценки влажности сырья1 О связан вторым входом через пятый вход логического блока 3 с первым выходом задающего блока 17, а третьим входом через третий вход логического блока 3 с втврым выходом измерителя 4 емкости. Выход блока 19 оценки влажности сырья присоединен к первому входу блока 20 контроля загрузки. Блок 19 оценки влажности сырья представляет собой три элемента сравне 20 ния, выходы которых объединены элементом И. Элементы сравнения и логическая функция И реализованы программным путем.Второй вход блока 20 контроля загрузки подсоединен к выходу блока 21 запоминания состава композиции, который своим первым входом связан через седьмой вход логического блока 3 с третьим выходом задающего блока 17 и представляет собой ячейки памяти внешнего ОЗУ типа "Электроника С 5-125",Первый выход блока 20 контроля загрузки присоединен к первому входу таймера 22, второй - через первый вы-З 5 ход логического блока 3 к входу усилителя 9 мощности, третий - к первому входу блока 23 определения управляющих воздействий, а четвертый - к первому входу блока 24 контроля 4 О однородности. Кроме того, блок 20 контроля загрузки присоединен прямой и обратной связью к автоматическим 12 дозаторам и представляет собой три оператора условного перехода, ф три ячейки памяти, запоминающие уже введенное количество компонентов смеси, а также три элемента вычитания для определения задания автоматичес" ким 12 дозаторам. Блок содержит так О же элемент И, на вход которого поступают сигналы с выходов автоматических 12 дозаторов. Все выше указанные элементы и операторы реализованы программным путем, 55Блок 24 контроля однородностивторым входом через второй вход логического блока 3 соединен с.первым выходом измерителя 4 емкости, а выходом связан с первым входом блока25 коррекции состава композиции, который прямой и обратной связью присоединен к таймеру 22, а вторым входом к выходу блока 26 определениявязкости. Кроме того, блок 25 коррекции состава композиции связан прямойи обратной связью с блоком 21 запоминания состава композиции.Блок 24 контроля однородностипредставляет собой элемент сравнения,реализуемый программно, а также занесенную в ОЗУ типа "Электроника С 5125" подпрограмму вычисления относительного отклонения диэлектрическойпроницаемости,Блок 25 коррекции состава композиции представляет собой подпрограммурасчета скорректированного значенияколичества вводимого пластификатора,записанной во внешнем ОЗУ, а такжетри элемента сравнения, выходы которых объединены схемой И.Таймер 22 соединен прямой и обратной связью с блоком 27 задания темпефратурного режима, а также первым выходом с первым входом блока 28 формирования коэффициентов и вторым выходом - через четвертый выход логического блока 3 с задающим блоком 17,Таймер 22 представляет собой одиниз двух, имеющихся у "ЭлектроникиС 5-12", программно-управляемых таймеров,Блок 28 формирования коэффициентов вторым входом присоединен к выходу блока 29 запоминания конечной вязкости, который через восьмой вход логического блока 3 связан с четвертым выходом задающего блока 17, а третьим входом - к выходу блока 26 определения вязкости, который через четвертый вход логического блока 3 соединен с первым, выходом фильтрапомех. Выход блока 28 формирования коэффициентов соединен с блоком 30 решения уравнения прогноза, который подсоединен к первому входу блока 27 задания температурного режима.Блок 28 формирования коэффициентов реализован как массив запоминающих элементов внутреннего постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) "Электроники С 5-12", а счетчик импульсов и подпрограмма расчета свободного члена занесена во внутреннее ОЗУ.,ми своему среднему значению,5 Блок 30 решения управления прогноза представляет собой подпрограммурешения квадратных уравнений, помещенную во внешнее ОЗУ типа "Электроника С 5-125", Блок 19 запоминанияконечной вязкости является ячейкойпамяти во внешнем ОЗУ,Блок 30 определения вязкости представляет собой массив значений, запомненных во внутреннем ПЗУ и описывающих калиброванную зависимость вязкости от расходуемой мощности, а тактакже подпрограмму интерполяции вязкости по расходуемой мошности.Блок 27 задания температурного рережима вторым входом присоединен через первый вход логического блока 3к измерителю 2 температуры, а выходом - к второму входу блока 23 определения управляющих воздействий,который своим третьим входом черезпервый вход логического блока 3 связан с измерителем 2 температуры.Первый выход блока 23 определенияуправляющих воздействий через второй25выход логического блока 3 соединен сблоком 15 управления охлаждением, авторой - через третий выход логического блока 3 с вторым входом блока8 управления электродвигателем.Блок 27 задания температурного режима представляет собой счетчик импульсов и подпрограмму определенияскорости изменения температуры и требуемои температуры в данный момент 35времени, которая занесена во внутреннее ОЗУ,Блок 23 определения управляющихвоздействий выполнен в виде подпрограммы, реализующей ПИ-закон управления.В данный блок входит также алгоритм переключения каналов управления, который при скорости изменениятемпературы на данной стадии обработ ки нуля выставляет по каналу изменения расхода теплоносителя среднеезначение, а по каналу изменения скорости перемешивания обеспечивает изменение управляюшего воздействия поПИ - закону от ошибки по температуре,при скорости изменения температурына данной стадии обработки меньше нуля наоборот фиксируется средняя скорость перемешивания, а расход теплоносителя изменяется по ПИ-закону, инаконец при скорости изменения температуры равной нулю значения скорости перемешивания и расхода теплоносителя на данном временном интервалеобеспечиваются неизменными и равныВ системе управления выделены основные контуры:- контур управления температурно- временным режимом получения пластизоля, который включает в себя 29 запоминания конечной вязкости, блок 28 формирования коэффициентов, блок 30 решения управления прогноза, блок 27 задания температурного режима, блок 23 определения управляющих воздействий. Все эти блоки реализованы в логическом блоке 3. Данный контур управления включает в себя также измеритель 2 температуры и датчик электрофизических параметров. Управление температурно-временным режимом получения пластизоля осуществляется по двум каналам: каналу изменения скорости перемешивания, который включает в себя электродвигатель 5, датчик 6 мощности, фильтр 7 помех и блок 8 управления электродвигателем, а также каналу изменения расхода теплоносителя, который состоит из блока 15 управления охлаждением, встроенного в рубашку 16 охлаждения аппарата;контур управления процессом подачи исходных компонентов в аппарат 16 смешения, основными элементами которого являются усилитель 9 мощности, блок 10 управления исполнительными механизмами, управляющие вентили 11, автоматические дозаторы 12, аппараты 13 подготовки компонентов, а также блок 20 контроля загрузки и блок 21 запоминания весового состава, которые являются частями логического блока 3;- контур управления влажностью исходных компонентов смеси, включающий в себя блок 19 оценки влажности сырья, блок 18 запоминания требуемой влажности сырья, реализованными в логическом блоке 3, а также датчики влажности 14 и измеритель емкости 4;- контур коррекции весового состава композиции, выполненный в виде блока 24 контроля однородности, блока 25 коррекции состава композиции, блока 21 запоминания весового состава, блока 26 определения вязкости, включенных в логический блок 3, а также измеритель 4 емкости, датчик 17 12733электрофизических параметров, датчик6 мощности и фильтр 7 помех,Исходное состояние системы следующее.Двигатель 5 мешалки отключен, Компоненты смеси находятся в аппаратах13 подготовки компонентов, где происходит их обезвоживание путем вакуумирования. Логический блок 3 отключен,хотя на его первый вход поступает 10аналоговый сигнал от измерителя 2температуры , а на второй и третийвходы логического блока 3 поступаютаналоговые сигналы с первого и второго выходовизмерителя 4 емкости соответственно. Сигнал с первого выхода измерителя 4 емкости характеризует диэлектрическую проницаемость смеси, находящейся в аппарате 16 перемешивания, а сигнал с второго выхода 201измерителя 4 емкости характеризует диэлектрические проницаемостикомпонентов смеси, находящихся ваппаратах 13 подготовки компонентов.Измерение диэлектрических проницаемостей компонентов и их смесиобусловлено применяемыми способамиконтроля влажности сырья и однородности смеси.Суть способа контроля влажностисостоит в резком отличии диэлектрических параметров воды ( с.= 78,2;Б = 4000 х 104) от диэлектрическихпараметров полимерной композиции( Е = 4,4-7,8; 1 3 = 2000-4000), по- з 5этому, чем меньше влажность компонентов смеси, тем, соответственно,меньше их диэлектрическая проницаемость. В блок 18 запоминания влажности сырья помещены такие значения 40диэлектрических проницаемостей компо.нентов, которые соответствуют влажности 0,1-0,27 Это соответствуеттехнологическим требованиям.Способ контроля однородности смеси по изменению ее диэлектрическойпроницаемости основан на следующем.В начальный момент перемешиваниядиэлектрическая проницаемость смесиблизка к б,=макс (Е;), где Е, - диэлектрические проницаемости компонентов смеси, а при однородности1 = 1 диэлектрическая проницаемостьможет быть рассчитана по формуле= Е, где Ч; - объемная доля 55д-го компонента смеси.Таким образом, измеряя диэлектрическую проницаемость смеси можно оп 65 8ределить ее однородность в данный момент, чем меньше . д 1, тем ближе однородность композиции к 1, Оценка однородности смеси по ее диэлектрической проницаемости выбрана с целью унификации измерительной аппаратуры.Система работает следующим образом.Оператором с помощью задающего блока 17, представляющего дисплейный модуль, устанавливаются исходные данные по параметрам технологического режима: допустимые влажности исходных компонентов, которые помещаются в блоке 18 запоминания требуемой влажности сырья логического блока 3, рецептура полимерной композиции, пределы варьирования композиции по каждому компоненту, заданное начальное значение вязкости смеси, а также вязкости пластификаторов и допустимая точность при достижении заданного начального значения вязкости, все эти данные заносятся в блок 21 запоминания весового состава логического блока 3, оператором также с пультазадается конечная вязкость пластизоля, помещаемая в блок 29 запоминанияконечной вязкости логического блока3, и диэлектрические проницаемостинеоднородной смеси, идеально однородной смеси и практически однороднойсмеси, которые помещаются в запоминающие ячейки блока 24 контроля однородности логического блока 3.По сигналу "Пуск" оператора с пульта управления, поступающего с первого выхода задающего блока 17 через пятый вход логического блока 3 на блок 19 оценки влажности сырья, начинается сравнение допустимых значений влажности исходных компонентов, запомненных в блоке 18 запоминания требуемой влажности сырья со значениями, поступающими в блок 19 оценки влажности сырья через второй вход и второй выход измерителя 4 емкости от датчиков 14 влажности, помещенных в аппаратах 13 подготовки компонентов, в которых происходит обезвоживание сырья.В случае нахождения влажности исходных компонентов в заданных пределах на выходе блока 19 оценки влажности сырья появляется сигнал, который в качестве управляющего подается на первый вход. блока 20 контроля загрузки. С поступлением данного сиг 1273365 10нала блок 20 контроля загрузки вырабатывает задание автоматическим дозатором 12. Это задание формируется как разность между уже поступившим в смеситель в предыдущую загрузку количеством компонентов, значения которых сохраняются в запоминаюших элементах блока 20 контроля загрузки, и количеством компонентов, требуемых рецептурой, Данные значения помещены 10 в блоке 21 запоминания весового сос" тава. После поступления сигналов от автоматических дозаторов .12, подтвев-.с ждающих выполнение задания, блок 20 контроля загрузки через первыйвыход 15 логического блока 3 подает сигнал на усилитель 9 мощности, которым вырабатываются управляющие сигналы на включение блока 10 управления исполнительными механизмами, связанного с управляющими 11 вентилями, и выгрузку автоматических дозаторов 12, разрешая подачу исходных компонентов в аппарат 16 смешения. Таким образом Функционирует контур управления пода 25 чей исходных компонентов в аппарат 16 смешения. Одновременно с сигналом, разрешающим загрузку, блок 20 контроля загрузки подает сигнал с третьего своего выхода на первый вход бло ка 23 определения управляющих воздействий, Последний с поступлением сигнала выдает со своего первого выхода через второй выход логического блока 3 сигнал на блок 15 управления охлаждением, а с второго выхода блока 23 определения управляющих воздействий через третий выход логического блока 3 управляющий сигнал поступает на второй вход блока 8 уп О равления электродвигателем. Указанные сигналы обеспечивают включения электродвигателя 5 мешалки и перемешивание с частотой п, а также включают в работу систему охлаждения с расходом теплоносителя С.Значения и. и С подобраны таким образом, чтобы количество теплоты, выделяющееся при вязком трении, было равно количеству теплоты, отводимому 50 системой охлаждения, расчет производится согласно уравнению теплового баланса с тем, чтобы обеспечить неизменность температуры. В этот же момент времени блок 20 контроля за-. грузки вырабатывает сигнал, включающий таймер 22, и сигнал, передаюший управление блоку 24 контроля однородности, что соответствует включению в работу контура коррекции весового состава.Контур коррекции весового состава работает следующим образом.С поступлением сигнала на первый вход блока 24 контроля однородности с определенной частотой начинают производиться измерения диэлектрической проницаемости композиции, Ее значения поступают на второй вход блока 24 контроля однородности через второй вход логического блока 3 и через первый вход и первый выход измерителя 2 емкости со второго входа датчика 1 электрофизических параметров.В блоке 24 контроля однородности происходит вычисление М, что осуществляется подпрограммой, записанной во внешнем ОЗУ, и сравнение полученной величины с заданным значением д 1 При выполнении условия а 1д 1 э необходимость однородности считается достигнутой и вырабатывает ся сигнал, активизирующий блок 25 коррекции весового состава. Данный блок позволяет в течение времени дик, производить коррекцию весового состава композиции по отклоне- . нию текущей вязкости 1 от своеготек заданного значения 1аИзмерение вязкости осуществляется следующим образом.Потребляемая электродвигателем мощность Р при стабилизированном напряжении питания двигателя Б зависит от вязкости полимерной композиции чР = Г 1) при П = сопзС.,Потребляемая мощность измеряется датчиком 6 мощности, выходной сигнал с которого через фильтр 7 помехсглаживается и поступает через четвертый вход логического 3 блока на вход блока 30 определения вязкости, где сравнивается с калиброванной зависимостью Рк = Г (1) (при 13,. = сопят,). По ней и определяется текущее значение ) вязкости политекмерной композиции.Если отклонение вязкости по абсолютному значению удовлетворяет требуемой точности ( П тек ) (д 1,1 ) илито процесс коррекции весового состава считается законченным и в подтверждение этого по прямой связи к тай+46 ф тАф 46 Р ЧДБфБф 1 тек 1 с ст)АР4 Аф 15 У4 Афдф4 АР ДБф ГДЕ т" Двф, Чддф - СКОРРЕКтИРОВаННЫЕзначения объемных долей пластифика торов.а также 61 , необходймые для соответствующих расчетов, поступают по обратной связи с блока 21 запомина ния состава композиции, а по прямой связи в блок 21 запоминания состава композиции поступают скорректированные значения Ри Ч вместо преДД Р ДВфжних значений тр и ч . Данные 30ДАф 46 Ррасчеты производятся в подпрограммах, записанных во внешнем ОЗУ, на них же возложена реализация ограничений на дополнительное введение пластификаторов. 35С поступлением новых значений 9 и Ч блок 21 контроля загрузки 4% Авфвырабатывает сигнал автоматическим дозаторам 12 в форме 40 а У= Ч , - Ч 4 Д БР Д бф 46 Р После получения подтверждающих сигналов об отработке этого задания .45 управление передается на контур коррекции весового состава. Данный контур функционирует до тех пор, пока не выполнится одно из условий Сщв в 11 т 161 ( 41,проверяемых в блоке 25 коррекции состава композиции, после чего таймер22 по своему первому выходу активизирует блок 28 формирования коэффициентов и таким образом включает вработу контур управления температур 11 12733 меру 22 от блока 25 коррекции весового состава поступает сигнал готовности, который служит требованием активизировать контур управления температурно-временным режимом получения пластиэоля. В случае невыполнения указанных условий и если 1 ( происходит пересчет рецептуры пластификаторов на основании соотношений1 О 12но-временным режимом получения пластизоля.По характеру изменения вязкостикомпозиции процесс приготовления пла-стизоля можно подразделить на четырестадии. На первой стадии, когда температура композиции меньше температуры начала диффузии (0-22 С), изменение вязкости с достаточной точностью описывается законом Аррениусаегде Е - энергия активации;В - универсальная газовая постоянная.Здесь вязкость при определеннойтемпературе полностью определяетсявесовым составом композиции,Вторая стадия представляет собойнагрев пластизоля до температуры 3536 С. Третья стадия соответствуетстабилизации температуры на уровне32-36 С, и четвертая стадия характеризуется значительным снижением температуры (до значения 19-20 С). Вэтих случаях аналитическое описаниеизменения вязкости затруднено процессом диффузии пластификатора в полимер. Был произведен регрессионный анализ экспериментальных данных, который позволил получить зависимостьвязкости от температуры и временидля трех последний стадий в следут - .щей форме"(В.В, Т + В,Т )т Я - Ъь тгде 1 . - вязкость, измеренная в начале -й стадии А ., А ., А ., А .О 1 т 6 ф Ч А З фВ,; А В, , В . - коэффициенты уравнения множественной регрессии для -йстадии.Время окончания каждой стадии фиксированно технологией, поэтому приведенное выше уравнение можно интерпретировать для окончания -й стадииследующим образом1=1. А, (В +В. Г. +В, Т,)о 2 к 31хС. ),к;- время окончания -й стадии;Т . - температура в конце -й стадии.кт. Целью управления является получение пластиэоля с заданной конечной вязкостью 1 чего можно достигкон 1нуть поддерживая следующий режим наращивания вязкости:=-К В при Т = ТЗТа.к Этого в свою очередь можно достигнуть, поддерживая следующий темпе ратурно-временной режим; 0,5 пЧ СкКОН)1 -- 0,85 )1,Т , при С с )С Т - хх -- х (В-ВВ, ), при . с В с. 1КОР Т КОР КК КОР х (С-С, ),Т + О( С сСКЯ КЗ С сСкЗ К К 4 Кр где Т Т, , Т, , Т - температуры измеренные в начале соответствующей стадии получения пластизоля;Т - температура в конце первойки О стадии, задается равной 20-22 С.Температуры Т, , Т , Т рассчитываются решением квадратного уравнения Фза В .х Т .В .х Т . + )В - в- фи в )=Ой К )1 з к я к , И . А,О 1 где при= 2; К,. = 0,5;= 3; Кп = 0 85= 4 К = 1.Т В ВС целью унификации программного обеспечения значения Т тоже следуетКполучать. из квадратного уравнения, тогда Вз = О, В = 1, К = О, В20-22 ( С).В соответствии с изложенным конту 40 ром управления температурно-временным режимом работает следующим образом.На первом выходе таймера 22 формируются импульсы в моменты времени45 в момент времени С появляется также сигнал на втором выходе таймера 22, извещающий об окончании процесса. Каждый импульс изменяет показания счетчика , помещенного в блоке 28 формирования коэффициентов на единицу, и в соответствии со значением 1 из массива значений В, А;,,1 К;, помещенных в ПЗУ, выбираются кон кретные значения коэффициентов квадратного уравнения. В этом же блоке производится вычисление свободного члена квадратного уравнения, для чего используется значение вязкости в данный момент времени, поступающее на.третий вход блока 28 формирования коэффициентов с выхода блока 26 определения вязкости. Конечное значение вязкости )1поступает на второй вход )с выхода блока 29 запоминания конечной вязкости.Значения коэффициентов квадратного уравнения в качестве управляющих сигналов поступают на вход блока 30 решения уравнения прогноза, где с по" мощью подпрограммы решения квадратных уравнений, записанной во внешнем ОЗУ, отыскивается значение ТкЭто значение в качестве управляющего сигнала поступает на первый вход блока 27 задания температурного режима. В данном блоке фиксируется температура смеси в момент поступления управляющего сигнала Т послеО чего вычисляется необходимая скорость изменения температуры Ч на данной стадии получения пластизоля После вычислений блок 27 задания температурного режима по прямой связи передает таймеру 22 сигнал готовности, в ответ на который тот по обратной связи начинает генерировать последовательность импульсов с периодом ь , соответствующей дискретности системы управления. Каждый та12733 кой импульс увеличивает значение счетчика Ь на единицу, после чего происходит вычисление Т нФ основании соотношения Тр = Т + Ч Ь д,.оЗначения Т и Ч поступают в качер 5 стве управляющих сигналов на второй вход блока 23 определения управляющих,воздействий. В данном блоке происходит выбор канала управления; если 7 ) О, управление идет по каналу 1 О изменения скорости перемешивания (п), а при 7 ( О температурным режимом управляют при помощи изменения расхода теплоносителя, .В этих случаях по неработающему каналу управления вы ставляются средние значения управляющих переменных либо п , либо С, .Управляющие же воздействия формируются по пропорционально-интегральному закону от ошибки по температуре с = 20 = Т р - Т . Измеренное значение температуры Т поступает на третий вход блока 23 определения управляющих воздействий через первый вход логического блока 3 с выхода измерите ля 2 температуры. Оптимальные значения настроек ПИ-регулятора как по каналу п, так и по каналу С, хранятся во внутреннем-ПЗУ, здесь же помещены значения ограничений на управляющие ЗО воздействия п , и , С , Ссии ф иакс ф миимакс обеспечивающие нахождение рассчитанных управляющих воздействий в рамках неравенств П,сП(Пи - иак с 35СсС(Сыик м аксУправляющие воздействия по каналу изменения скорости перемешивания поступают в качестве управляющих сигналов с второго выхода блока 23 определения управляющих воздействий через третий выход логического блока 3 на и второй вход блока 8 управления электродвигателем, который представляет 45 собой тиристорный преобразователь Изменение рецеп- Измерение рецептуры в режиме туры в оптимальобучения, 7. ном режиме, 7,3,5Поливинилхлорид 100 Диакрилфталат 29 Дибутилфталат 51 65 16частты и напряжения. Управляющее воздействие по каналу изменения расхода теплоносителя подается в качестве управляющего сигнала с первого выхода блока 23 определения управляющих воздействий через второй выход логического блока 3 на вход блока 15 управления охлаждением, который представляет собой управляющий вентиль.При температуре 35 аС начинается интенсивный процесс диффузии исходных компонентов (эффект Киркендолла), что приводит к значительному росту вязкости с 1-2 Па.с до 6-10 Па,с. Однако с ростом вязкости растет потребляемая электродвигателем 5 мощность, поэтому до ее снижения до оп. - . тимального значения подается сигнал на первый вход блока 8 управления электродвигателем через второй выход фильтра 7 помех от датчика 6 мощности.В момент времени С таймер 22КДформирует на своем втором выходе сигнал, который через четвертый выход логического блока 3 поступает на вход задающего блока 17, Таким образом, оператору сообщается об окончании процесса, затем оператор разгружает аппарат 16 смешения. Последующая загрузка проводится по команде оператора с задающего блока 17 без изменения рецептуры композиции, подобранной для предыдущей партии пластизоля. Таким образом, на первой партии получения пластизоля идет режим облучения системы управления, а на последующих партиях система управления работает в режиме, близком к оптимальному.Диапазон изменения масс исходных компонентов для стандартной рецептуры полимерной композиции в зависимости от режима управления находится в пределах