Устройство для контроля и управления процессом изготовления резиновых смесей

(21) (22) (46) (72) и А.А (71) 454035/18-248.06.825,02.84, Бюл ,В,КлючниковВольноваучно-исследина инстит П.Пухо вательский орде- шинной промышлен икобритании, 05 Р 21/02, оп С 4 фь 1 СЛ м) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ на Лен утности(56) 1. Кондраков С,П, и Бачко А.И,Перспективные процессы и оборудование для изготовления резиновых смесей, М., ЦИНТИ химнефтемаш, 1977,с. 33.2. 11 атент ВелР 1462430, кл. 6 ублик.1977 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ КОНТРОЛЯ ИУПРАВЛЕНИЯ 11 РОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯРЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащее последовательно соединенные датчик токаэлектродвигателя смесителя, умножитель, первый интегратор и первый компаратор, а также датчик напряженияэлектродвигателя смесителя, выходомсвязанный со вторым входом умножителя, и первый задающий блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения однородности смеси и точности определения длительности технологического процесса, в устройство.введены второй задающий блок, после 801073757 А довательно соединенные третий задаю-" щий блок, второй компаратор и первый ключ, последовательно соединенные четвертый задающий блок, третий компаратор и первый таймер, последовательно соединенные пятый задающий блок, четвертый компаратор и блок сигнализации, последовательно соединенные пятый компаратор, второй таймер, шестой компаратор, второй интегратор, второй ключ и вычита тель, вход и выход которого связаны соответственно с выходом первого задающего блока и со входом первого компаратора, причем второй задающий блок соединен со вторым входом шестого компаратора, первый вход пято- в2 го компаратора, второй вход второго компаратора и второй вход третьего компаратора соединены с выходом умножнтяпя, ятороя вход пятого помня- ( ратора подключен к выходу третьего задающего блока, управляющий вход второго ключа соединен с выходом четвертого компараттора, соединенного фф первым и вторым входом соответствен- фав но с выходом первого таймера и с первым входом шестого компаратора, дру- ф 4 гой вход второго интегратора подключен к выходу первого ключа, соединен ного управляющим входом с выходом пятого компаратора.Изобретение относится к автоматике и предназначено для использованияв производстве шин и резино-технических изделий.Известно устройство для контроляизготовления резиновых смесей, содержащее потенциометр в паре с термопарой. По достижению заданной температуры потенциометр выдает сигнална выгрузку смеси 1 3.Однако использование заданной 10температуры в качестве критерия продолжительности изготовления смесине всегда позволяет достичь требуемого качества смеси. Сигнал на выгрузку может быть выдан при недостаточном или избыточном смешении иэ-занеточных результатов измерения температуры.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для контроля и управленияпроцессом переработки эластомеров(процеосом изготовления резиновыхсмесей) по количеству энергии, затрачиваемой на смешение.Это устройство содержит датчикитока и напряжения, подключенные параллельно к умножителю, соединенному последовательно с интегратором,интегрирующим по времени переменныепо величине сигналы мощности и соединенным последовательно с компаратором энергозатрат, сравнивающим вычисляемые интегратором величиныэнергозатрат с заданными величинамиэнергии, поступающими с задатчика 35энергозатрат,и выдающим управляющиесигналы на исполнитеЛьные механизмыввода ингредиентов в смеситель и выгрузки смеси 2 3,Однако такое устройство не позволяет контролировать ход всего процесса изготовления смеси с целью определения качества смеси и предотвращения нарушений технологии ееизготовления, не учитывает влияниеизменений характеристик исходногосырья на продолжительность изготовления смеси, что особенно важно присмене типа смеси, Устройство не точно определяет продолжительность изготовления смесей, так как учитываетвеличину энергии резких, быстрых колебаний мощности, не участвующих всмешении и связанных, в основном, спроскальзыванием смеси при достиже-нии определенной однородной консистенции смеси. Несовершенство контроля и управления приводит к выпускунеоднородных по консистенции смесей.Цель изобретения - повышение однородности смесей и точности определения длительности технологическогопроцесса,11 оставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеепоследовательно соединенные датчик 65 тока электродвигателя смесителя,умножитель, первый интегратор и первый компаратор, а также датчик напряжения электродвигателя смесителя,выходом связанный со вторым входомумножителя, и первый задающий блок,введены второй задающий блок, последовательно соединенные третий задающий блок, второй компаратор и первыйключ, последовательно соединенныечетвертый задающий блок, третий компаратор и первый таймер, последовательно соединенные пятый задающийблок, четвертый компаратор и блоксигнализации, последовательно соединенные пятый компаратор, второй таймер, шестой компаратор, второй интегратор, второй ключ и вычитатель,вход и выход которого связаны соответственно с выходом первого задающего блока и со входом первого компаратора, причем второй задающийблок соединен с вторым входом шестого компаратора, первый вход пятогокомпаратора, второй вход второго компаратора и второй вход третьего компаратора соединены с выходом умножителя, второй вход пятого компаратора подключен к выходу третьего задающего блока, управляющий вход второгоключа соединен с выходом четвертогокомпаратора, соединенного первым ивторым входом соответственно с выходом первого таймера и с первым входом шестого компаратора, второй входвтйрого интегратора подключен к выходу первого ключа, соединенногоуправляющим входом с выходом пятогокомпаратора.На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля и управления процессом изготовления резиновьхсмесей,Устройство для контроля и управления процессом изготовления резиновых смесей содержит датчик тока 1 электродвигателя смесителя и датчик напряжения 2 электродвигателя смесителя,измеряющие ток и напряжение электродвигателя смесителя и подключ синь.ек внчисляющему значения мощностиумножителю 3, вы 5 од которогочерез подсчитывающий энергозатраты интегратор 4 соединен с компаратором 5, последовательно включенныекомпараторб, таймер 7, компаратор 8интегратор 9, ключ 10 и вычитатель 1послецовательно соединенные задающийблок 12, компаратор 13 и таймер 14,послецовательно связанные задающийблок 15, компаратор 1 б и ключ 17,последовательно соединенные задающийблок 18, компаратор 19 и блок сйгнализации 20, задающий блок 21, выходом связанный со вторым входом компаратора 8 и задающий блок 22, выходкоторого подключен ко втсрому входувычитателя 11, Вторые входы компара 1073757торов 6,13 и 16 соединены с выходомумножптеля 3, выход компаратора бподключен к управляющему входу ключа 17, выходом связанного со вторымвходом интегратора 9, выходы таймеров 7 и 14 соединены соответственно 5с первым и вторым входом компаратора19, выходом связанного с управляющимвходом ключа 10.Работа устройства для контроля иуправления процессом изготовления резиновых смесей осуществляется следующим образом,Для каждого типа смесей до их изготовления подбираются опытным путем.диапазон допустимых значений мощности электродвигателя, изменяющихсяв зависимости от времени и величиныэнергозатрат, требуемых для получения однородной смеси.Диапазондопустимых значений мощности устанавливают следующим путем.При изготовлении смесей заданноготипа с заданными пластоэластическимии физико-механическими свойствами получают ряд характеристик мощностиэлектродвигателя смесителя, которыеотличаются друг от друга из-за нестационарного протекания процесса изготовления смеси, колебаний в свойствах исходных ингредиентов, отклонений теплового режима, колебаний во ЗОвзаимодействии ингредиентов и т.д.Совокупность этих характеристик образует диапазон допустимых значениймощности, ограниченный временнымифункциями максимальных и минимальных 35допустимых значений мощности за период изготовления смеси,Эти временные функции максимальных и минимальных допустимых значениймощности задаются в задающем блоке 4 О15 и 12 соответственно. А в задающийблок 22 заносится значение величиныэнергозатрат, ло достижении которойосуществляется выгрузка смеси.Если измеряемая мощность в процес;45се изготовления резиновой смеси откло-няется за границы диапазона допусти-мых значений мощности, то это свидетельствует о нарушении технологииизготовления резиновой смеси и в результате получается резиновая смесь,которая нуждается в дополнительнойпереработке или бракуется.Однако при этом допускаются резкие, быстрые колебания мощности запределы верхнего диапазона допустимых значений мощности, не участвующие в смешении и не приводящие к нарушению технологии,Чтобы исключитьвлияние указанных колебаний на определение длительности технологического процесса, корректируют заданную.величину энергозатрат требуемых дляполучения однородной смеси.В задающий блок 21 вводят минимальную нижнюю уставку времени, рав ную длительности минимально учитываемого превышения значений верхней границы диапазона и равную постояннойинтегрирования интегратора 9, В задающий блок 18 вводят верхнюю уставку времени равную длительности предельно допустимого превышения значений верхней границы диапазона допустимых отклонений мощности и устанавливаемую опытным путем.По сигналу Пуск с блока управления работой устройства или с устройства местного управления (начертеже не показаны), устройствоконтроля и управления начинает работать.Измеряемые датчиком 1 ток и датчиком 2 напряжение электродвигателясмесителя перемножаются в умножителе 3 с учетом коэффициента мощностидвигателя. Полученные значения мощности с умножителя 3 поступают в интегратор 4, на компараторы 6 и 13,на компаратор 16 Интегратор 4 интегрирует измеряемую величину мощности по времени и получает значенияэнергозатрат в процессе изготовления смеси. Эти значения энергозатратпоступают в компаратор 5, где сравниваются с заданными значениямиэнергозатрат, поступающими с задающего блока 22, через вычитатель 11,Если измеряемая величина энергозатрат не достигла заданной величиныэнергозатрат, то компаратор 5 выдает на исполнительные механизмы (наблок-схеме не показаны) сигналы логического 0., если измеряемая величина энергозатрат достигла заданной величины энергозатрат, то компаратор 5 выдает сигнал логической1 на исполнительный механизм,который при этом срабатывает, смесьвыгружается из камеры смесителя.Б компараторе б поступающие сумножителя 3 значения мощности электродвигателя смесителя сравниваютсясо соответствующими значениями временной функции максимальных допустимых значений мощности, поступающими из задающего блока 15, а в компараторе 13 значения измеряемой мощности сравниваются со значениями временной функции минимальных допустимых значений мощности, поступающимииз задающего блока 12,В компараторе 16 значения измеряемой мощности вычитаются из значенийвременной функции максимальных допустимых значений моцности поступающих из задающего блока 15, значенияразности поступают на информационный вход ключа 17.В случае изменения мощности электродвигателя смесителя в процессеизготовления резиновых смесей в пределах (границах) диапазона допустимых отклонений мощности, кбмпара 1073757тор 6 выдает сигнал логической 1на управляющий вход ключа 17 и входтаймера 7, а компаратор 13 выдаетсигнал логического О на входтаймера 14, при этом ключ 17 закрывается и разность мощностей с компаратора 16 не проходит на интегратор9, таймер 7 от сигнала логической"1 не выдает счетные импульсы накомпараторы 19 и 8, таймер 14 отсигнала логического 0 не выдает 10счетных импульсов на компаратор 19,При этом с компараторов 19 и 8 выдаются сигналы логического 0, откоторых не срабатывают интегратор 9,блок сигнализации 20 и находится воткрытом положении ключ 10. Такимобразом, хотя ключ 10 находится воткрытом положении, с интегратора 9пот информации на вычитатель 11 икомпаратор 5 работает так, как былоописано ранее. В случае отклоненияизмеряемой мощности электродвигателя смесителя в процессе изготовлениярезиновой смеси от верхней гарницыдиагазона допустимых значений мощности компаратор 6 выдает сигнал логического 0 на управляющий входключа 17 и вход таймера 7. Сигналлогического 0 открывает ключ 17и включает таймер 7.При этом абсолютные значения разности, поступающие с компаратора 16,проходят через ключ 17 на интегратор 9, таймер 7 начинает выдавать счетные импульсы на компараторы 19 и 8. Когда время, отсчитываемое счет-З 5 ными импульсами, становится равным величине нижней уставки времени, поступающей с задающего блока 1, компаратор 8 выдает сигнал логической1 на интегратор 9, при этом на чипающий интегрировать по времени значения разности мощностей, получая величину энергозатрат, соответствующую отклонению мощности от верхней гарницы диапазона допустимых значений мощности. Полученная величина энергозатрат поступает на информационный вход ключа 10, который находится в открытом положении и пропускает сигнал величины энергозатрат на вычитатель 11, где он вычитается из заданного значения величины энергозатрат на изготовление смеси, поступающего с задающего блока 22. Откорректированное значение величины энергозатрат поступает на компара 55 тор 5, который при достижении измеряемыми величинами энергозатрат откорректированного значения величиныэнергозатрат выдает сигнал логической 1 на выгрузку смеси,Когда время, отсчитываемое счетными импульсами становится равнымвеличине верхней уставкивремени,поступающей с задающего блока 18,компаратор 19 выдает сигнал логиче-ской 1 на блок сигнализации 20 ина управляющий вход ключа 10, Приэтом блок сигнализации 20 выдает сигнал (звуковой, световой) о нарушениитехнологии изготовления резиновойсмеси, а ключ 10 закрывается и значения энергии с интегратора 9 не поступают на вычитатель 11,В случае отклонения измеряемоймошности в процессе изготовления резиновой смеси от нижней границы диапазона допустимых значений мощности,компаратор 13 выдает сигнал логической 1 на вход таймера 14, который начинает выдавать счетные импульсы на вход компаратора 19. Когдавремя, отсчитываемое счетными импульсами, становится равным величиневерхней уставки времени, компаратор19 выдает сигнал логической 1на блок сигналиэации 20 и на управляющий вход ключа 10, При этом блоксигнализации 20 выдает сигнал о нарушении технологии изготовления резиновой смеси, а ключ 10 закрывается.При изменении характеристик исходного сырья устройство контроля и управления позволяет перейти к соответствующей заданному диапазону допустимых значений мощности величине энер -гозатрат, соответствующей получениюоднородной смеси определенной консистенции, что дает возможность целенаправленно корректировать продолжительность изготовления смесей иосуществлять выгрузку смеси по достижению смесью определенной консистенции, соответствующей заданным значениям мощности, затрачиваемой электродвигателем на смешение,Применение устройства контроля и управления также позволяет определить нарушения технологии изготовления резиновой смеси с целью их предотвращения при изготовлении последующих смесей и регулировать продолжительность изготовления смесей.1073757 е Зимокосо ктор К Заказ 329/ ПодписноеСР 3 4 Патент , г.ужгород, ул.Прое лиал ПП Составитель Н.Миг актор А.Долинич Техред С. МигуноваТираж 842 НИИПИ Государственного по делам иэобретений 35, Москва, Ж, Раушомитета открыти ая наб,