Устройство управления процессом электрохимического травления микропроволоки

(51) 4 С 25 0 21/12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР1( 1131254, кл. С 25 Т) 21/12, 1982,Авторское свидетельство СССР9 956635, кл, С 25 Р 21/ 12, 1981,(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ МИКРО- ПРОВОЛОКИ(57) Изобретение может быть использовано в цветной и черной металлургии при автоматизации процессов электро- химического травления. Цель изобретения состоит в повышении точности стабилизации диаметра микропроволоки, Отклонение диаметра микропроволокиот заданного измеряется на выходе иэ ванны 1 травления (ВТ) емкостным преобразователем 4, выходной сигнал которого сглаживается инерционным звеном, состоящим из элемента 5.сравнения (ЭС) и интегратора 6, на выходе которого формируется усредненный сигнал отклонения диаметра микропроволоки от заданного, поступающий на вход блока 7 пропорционально-интегрально- дифференциального (ПЩ) регулирования, В зависимости от величины и знака этого сигнала блок 7 регулирования формирует на своем выходе по ПИД закону сигнал, управляющий усилителем 9, который регулирует ток травления. аФ Повышение точности стабилизации диаметра микропроволоки достигается введением в данное устройство, блока регулирования и блока сравнения, 2 ил,13284 35 Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано, например, в цветной и черной металлургиипри автоматизации процесса электро 5литического травления,Цель изобретения - повышение точности стабилизации диаметра микропроволоки,На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -структурная схема блока пропорционально-интегрально-дифференциальногорегулирования,Устройство содержит ванну 1 травления о электродами, питающий трансформатор 2, механизм 3 перемотки, преобразователь 4 отклонения выходногодиаметра микропроволоки от заданного,блок 5 сравнения, интегратор б, блок7 пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования, блок 8суммирования, усилитель 9 датчик 10тока, элемент 11 масштабирования, причем устройство 12 масштабнрующего 25суммирования выполнено в виде элемента 11 масштабирования и блока 8 суммирования,Устройство работает следующим образом. 30Микропроволоку протягивают черезванну 1 травления в электрическомполе между электродами, где происходит изменение ее диаметра за счетанодного растворения поверхностныхслоев металла. Движение проволокиобеспечивается механизмом 3 перемотки, Относительное отклонение диаметрамикропроволоки от заданного на выходеванны 1 травления измеряется емкостным преобразователем 4, сигнал с которого поступает на вход инерционногозвена, выполненного на элементе 5сравнения и интеграторе б с настраиваемым временем интегрирования, Интегратор работает в режиме слеженияза сигналом, поступающим с преобразователя 4, с одновременным его усреднением. Усредненный сигнал с интегратора б поступает на вход блока7 пропорционально-игтегрально-дифференциального регулирования, которыйв зависимости от величины и знакавходного сигнала формирует сигнал,управляющий усилителем 9, которыйрегулирует ток в цепи электродов 1травления, Принцип действия усилителяоснован на усилении и преобразованиисигнала постоянного тока, поступаю 09 2щего с блока пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования, в выходное переменное напряжение, используемое для электропитания электродов ванны. Усилительохвачен отрицательной обратной связьюпо току, протекающему в цепи электродов ванны,Коэффициент обратной связи настраивается элементом 11 масштабирования,выполненным в виде обычного делителянапряжения. Отрицательная обратнаясвязь стабилизирует ток травления приперепадах напряжения в сети переменного тока и колебаниях электропроводности электролита в ванне 1 травления, Благодаря действию отрицательной обратной связи по току выходнойсигнал усилителя 9 зависит толькоот уровня сигнала, поступающего сблока 7, и не зависит от перепаданапряжения в сети переменного тока иколебаний электропроводности электролита в ванне 1, Любое изменение напряжения в сети или электропровод- ности электролита в ванне вызывает изменение тока в цепи электродов, а следовательно, и сигнала отрицательной обратной связи, которая воздействует на работу усилителя таким образом, что его выходной сигнал при этом остается неизменным. Возмущение., вносимое в процессе перемотки увеличением скорости движения проволоки из-за увеличения радиуса ее намотки на приемную бобину, имеет слабо выраженный характер, так как является монотонным и поэтому легко локализуется контуром стабилизации диаметра,Наличие запаздывания по каналу передачи сигнала отклонения диаметра, вносимое инерционным звеном, в определенной степени компенсируется диф" ференцнальной составляющей блока 7.В элементе 5 сравнения сравниваются сигнал отклонения диаметра микро- проволоки от заданного, поступающий с преобразователя 4, и этот же сигнал, но проинтегрнрованный интегратором б по некоторому периоду времени для получения средней величины. В зависимости от знака сигнала на выходе элемента 5 сравнения, интегратор 6 осуществляет интегрирование этого сигнала в сторону его увеличения или уменьшения. Когда в момент времени й = , выходной сигнал интегратора сравняется в элементе сравнения с25 входным сигналом, поступающим спреобразователя 4, интегратор переходит в режим хранения и его выходной сигнал соответстзует среднейвеличине значения контролируемогопараметра (бтклонения диаметра микро впроволоки от заданного), которое оноимеет при СХранение информации на выходе интегратора основано на. его свойствезапоминания информации в момент време ни когда его вход отключен или входной .сигнал равен нулю. Таким образом,инерционное звено, состоящее из элемента 5 сравнения и интегратора 6,позволяет получить на своем выходеусредненный сигнал отклонений диаметра микропроволоки от заданного иустранить колебательность сигнала в 2 Оизмерительном канале блока 7, чтоделает работу последнего устойчивой,не вызываетраскачки его выходногосигнала, а следовательно, позволяетулучшить качество регулирования иповысить точность стабилизации диаметра микропроволоки на выходе изванны травления,В предлагаемом устройстве инерционное звено, состоящее из элемента5 сравнения и интегратора б, позволяет при соответствующем подборе времениинтегрирования в интеграторе подавить, пульсации сигнала в измерительном канале блока 7, в то время как органами35настройки последнего (коэффициентпропорциональности, время интегрирования, время дифференцирования) процесс настраивается на оптимальноекачество регулирования при минималь Оных величинах перерегулирования истатической ошибки и максимальномкоэффициенте затухания.Следовательно, инерционное звено,состоящее из элемента 5 сравнения 45и интегратора 6 обеспечивает устойчивую работу блока 7 и устранение наего входе и выходе колебателъностисигнала, обусловленного неравномерностью исходного диаметра микропроволоки, что улучшает качество регулирования и точность стабилизации диаметра микропроволоки на выходе изванны травления.Сигнал У (фиг, 2) отклонения55регулируемой величины от заданногозначения подается на инвертирующийвход операционных усилителей А 2 и АЗ,Дифференциальная составляющая закона регулирования формируется операционным усилителем А 1, во входной цепикоторого включен конденсатор С ипотенциометр КОперационный усилитель АЗ являетсясумматором пропорциональной(П)и дифференциальной (Д )составляющих законарегулирования. В цепи общей отрйцательной обратной связи последовательно соеДиненных усилителей А 1 и АЗвключен конденсатор С для подавленияпомех выходного сигнала. Постояннаявремени этого звена устанавливаетсяпотенциометром Кф.Интегрирующее звено. выполнено наоперационном усилителе А 2, в цепиотрицательной обратной связи котороговключен конденсатор С, В режиме автоматического управления интеграторформирует интегральную И составляющую закона регулирования по входномусигналу У,Выходы усилителей А 2. и АЗ подключены к операционному усилителю А 5,Коэффициент передачи усилителя А 5регулируется, его величина определяеткоэффициент пропорциональности Кррегулирующего блока, Таким образом,выходной сигнал операционного усилителя А 5 является суммой П, И, Дсоставляющих, причем параметры динамической настройки регулирующего блока независимы,В цепи отрицательной обратнойсвязи последовательно соединенныхоперационных усилителей А 2 и А 5 включен конденсатор Ср. Образованное таким образом, интегрирующее звеноиспользуется для осуществления плавного переключения режима управления,Блок регулирования переводится в.режим ручного, дистанционного управления входным сигналом Рд . В режиме ручного управления при Р = 1 инвертирующий вход операционного усилителя А 2 интегратора соединен с общей шиной и управление интегратором осуществляется по неинвертирующему входу сигналами Р и Р, В зависимости какой из них подан происходит изменение выходного сигнала блока регулирования в сторону его увеличения или уменьшения, При отсутствии управляющих сигналов РБ и Р выходной сигнал блока регулирования удерживается на постоянном уровне компенсатором дрейфа (КД).1328 чОграничитель выходного сигнала регулятора выполнен на операционном усилителе Аб (Фиг, 2), в цепи обратной связи которого включены два нуль- органа А 7 и А 8, При достижении выходным сигналом усилителя Аб верхнего (нижнего) установленного уровня ограничения Х и (Х) срабатывает соответствующий нуль-орган,. на выходе которого появляется сигнал, компенси рующий входной сигнал и поддерживающий на выходе усилителя Аб сигнал, равный соответствующему уровню ограничения. Аналогичное ограничивающее воздействие оказывает выходной сигнал 15 операционного усилителя А 4 на интегратор.Экономический эффект от внедрения устройства достигается за счет сокращения отходов и брака по неравномер ности микропроволоки по диаметру,Ф о р м у л а изобретенияУстройство управления процессом 25электрохимического травления микропроволоки, содержащее ванну травленияс электродами, питающий трансформатор,датчик тока, механизм перемотки, пре 09 6образователь отклонения выходного диаметра от заданного, интегратор, усилитель включенный в цепь первичной обмотки питающего трансформатора, устройство масштабирующего суммирования, выполненного в виде элемента масштабирования и блока суммирования, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации диаметра микропроволоки, оно снабжено блоком пропорционально-интегрально- дифференциального регулирования, блоком сравнения, причем первый вход блока сравнения соединен с преобразователем отклонения диаметра микропроволоки от заданного, второй вход . - с выходом интегратора и входом блока пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования, а выход - с входом интегратора, выход блока пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования подключен к первому входу блока суммирования, второй вход которого через элемент масштабирования связан с выходом датчика тока, включенного в цепь вторичной обмотки питающего трансформатора и электродов ванны травления, а выход подключен к входу усилителя.