Система автоматического регулирования технологических параметров при намотке изделий из композиционных материалов

(9) Э 27 5)4 САНИ Е ЕЛЬСТВУ ТО Д 7 г-,-2 6енякова юл. Ф И.Е. 8) свидетел Р 27/ОЕИА АВТОМА ЕХНОЛО ИЗДЕЛИЙ ьство СССР 1982. ТИЧЕСКОГО ГИЧЕСКИХ ПАРАИЕ ИЗ КОМПОЗИЦИГОСУДАРСТВ:ННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) СИСТРЕГУЛИРОВАНИЯРОВ ПРИ НАМОТКЕ ОННЫХ МАТЕРИАЛОВ по авотличающаясс целью повышения точивания технологическихона содержит функционалзователь, первый входключен к второму выходля натяжения ленты, втпервому выходу блока кння связующего, а выховходу блока коррекциизующего.. св. В 1075241 тем, чтости регулиро-. араметров, ьный преобраоторого подблока контророй вход - к нтроля содержа - к второму одержания свя119Изобретение относится к устройствам для автоматического регулированиятехнологических параметров и можетбыть использовано при изготовленииизделий из композиционных материаловметодом намотки,Цель изобретения " повыщение точности регулирования технологическихпараметров.На чертеже изображена структур, ная схема предлагаемой сист мы.Система содержит блок 1 контролянатяжения ленты, первьф блок 2 коррекции, блок 3 регулирования натяжения ленты, блок 4 контроля скоростинамотки, блок 5 контроля содержаниясвязующего, второй блок б коррекции,блок 7 регулирования содержания связующего, блок 8 контроля вязкостисвязующего, блок 9 контроля температуры связующего, третий блок 10 кор"рекции, блок 11 регулирования температуры связующего и функциональныйпреобразователь 12.Кроме того, на чертеже изображены пропитанная лента 13, объект конт.роля - сухая лента 14 и объект контроля и управления - связующее в пропиточной ванне 15.Блок 1 контроля натяжения лентысостоит из датчика 16 натяжения, усилителя 17 сигнала датчика и преобразователей 18 и 19.Первый блок 2 коррекции образуютнелинейные преобразователи 20-23,задатчик 24 натяжения и элемент 25сравнения.Блок 3 регулирования натяженияленты содержит преобразователь-распре.делитель 26, формирователи 27 и 28управляющих импульсов, тиристорныйпреобразователь 29 и исполнительный механизм 30.Блок 4 контроля скорости намоткисостоит из датчиков положения рабочих органов станка 31-33, дифференциаторов 34-36 и нелинейного преобразователя 37,Блок 5 контроля содержания связующего содержит два датчика 38 и 39,преобразователи 39-41, схему 42 срав.нения и преобразователи 43 и 44 внормализованный сигнал.Второй блок 6 коррекции образуютнелинейные преобразователи 45-47,задатчик 48 содержания связующего исхема 49 сравнения,Блок 7 регулирования содержаниясвязующего состоит из преобразова 8482 зтеля-распределителя 50, формирователей 51 и 52 управляющих импульсов,тиристорного преобразователя 53 иисполнительного механизма 54.5 Блок 8 контроля вязкости связующего содержит датчик 55 вязкостисвязующего, генератор 56 высокойчастоты, усилитель-преобразователь57 и преобразователь 58.10 Блок 9 контроля температуры связующего образован датчиком 59 температуры, преобразователем 60 и преобразователями 61 и 62 в нормализованныйсигнал.Третий блок 1 О коррекции содержитнелинейные преобразователи 63 и 64,задатчик 65 температуры и элемент66 сравнения.Блок 11 регулирования температу ры связующего состоит из преобразователя 67, формирователя 68 управляющих импульсов, тиристорного преобразователя 69 и нагревательного элемента 70.25 ФУнкциональный преобразователь12 содержит интегратор 71, усилитель 72, блок 73 вычитания, блок 74умножения и преобразователь 75 внормализованный сигнал.30Система работает следующим образом.Сформированная в начале намоточного тракта лента 14, проходя черезпропиточную ванну со связующим 15 идалее, наматывается на оправку. Сигнал о натяжении пропитанной ленты 13с блока 1 контроля натяжения лентыпоступает на первый вход первогоблока 2 коррекции, на второй, третий и четвертый входы которого поступают сигналы о величине содержания 40связующего от блока 5 контроля содержания связующего, о величине вязкости связующего от блока 8 контролявязкости связующего и о величине 45скорости движения ленты от блока 4контроля скорости намотки соответственно.Преобразованные сигналы об этихпараметрах с выходов нелинейных преобразователей 20-23 блока 2 коррекции поступают на входы элемента25 сравнения, в который заводитсятакже сигнал задатчика 24 натяжения.Сформированный на выходе первогоблока 2 коррекции сигнал поступает 55 на вход блока 3 регулирования натяжения ленты.В зависимости от. величины сигнала управления, получаемого от эле1198482 мента 25 сравнения первого блока 2коррекции, в преобразователе-распределителе 26 блока 3 формируется прямоугольный импульс, время запускакоторого относительно начала полуволны сетевого напряжения зависитот величины сигнала управления, взависимости от его знака выбираетсятот или иной формирователь 28 или27 импульсов в котором формируются 10импульсы для управления тиристорамитиристорного преобразователя 29,напряжение с которого поступает навход исполнительного механизма 30,принцип действия которого эаключается в изменении угла охвата исполнительного органа скользящей по нему пропитанной лентой 13.В основу измерения содержаниясвязующего положена зависимостьэлектрической емкости датчиков 38и 39 блока 5 контроля содержаниясвязующего от объема материала,проходящего в зоне измерения датчика.Изменения электрической емкости датчика 39, контролирующего сухой материал, и датчика 38, контролирующего пропитанный материал, преобразуется в изменение частоты электрических колебаний, далее частоты пре- ЗОобразуются в код на преобразователях 40 и 41, вычитаются, делятся насхеме 42 сравнения и преобразуютсяпреобразователями 43 и 44 в нормализованный сигнал, пропорциональныйотносительному содержанию связующего Б Б где Б,20+(1 - Н), (3) 1 (Х - И ) где 1 - 2 М,д"= И 2,Сигнал с первого выхода блока 5контроля содержания связующего поступает на блок 73 вычитания функционального преобразователя 12. На вход интегратора 71, постоянная времени которого согласована со временем измерения блока 5 контроля содержаниясвязующего, поступает сигнал от блока 1 контроля натяжения ленты, сигналс интегратора 71 поступает на входусилителя 72, с выхода которого сигнал поступает на первый вход блока 74умножения, на второй вход которогоподается сигнал от блока 73 вычитания,результирующий сигнал подается навход преобразователя 75. На выходепреобразователя 75 блока 12 формируется нормализованный сигнал, соответствующий величине:(1)П 2где Н - относительное содержаниесвязующего в пропитанном 40материале;П = вБ - сигнал, пропорциональныйобъему пропитанного материала .в зоне датчика 38; Ь = щБ - сигнал, пропорциональный 45объему сухого материала взоне датчика 39;щ - коэффициент пропорциональности канала измерениясодержания связующего;Б - сечение пропитанного мате 2риала в зоне датчика 38;Б - сечение сухого материалав зоне датчика 39.В общем случае сечение пропитанной ленты состоит иэ сечения сухой ленты и сечения нанесенного связующего. Формула (1) верна для случая, ког. -да сечения сухого материала равны взонах обоих датчиков, однако, таккак величина натяжения И ленты взоне датчика 38, в 10-15 раз превьпдает натяжение в зоне датчика 39,сечения сухого материала в зонахизмерения датчиков будут разные. Изменения сечения в зависимости от натяжения в первом приближении можновыразить линейным законом; Б д (1) ф (2)Б(1 - 1 К, ) сечение в зоне датчика 39при натяжении равном нулю;сечение в зоне датчика 38при натяжении равном нулю;натяжение ленты в зоне.датчика 39;натяжение ленты в зонедатчика 38;коэффициент пропорциональности для конкретного материала,Пересчитывая формулу (1) с использованием (2), получают Н - содержание связующего, измеренное блоком 5;Н., - истинная величина содержаниясвязующего, т.к.Поскольку М сс И ,то значением И можно пренебречь. При этом по- лучаютН,= Г(1- Н),где Н . - . Н- Н.Этот сигнал подается Ъа второйвход второго блока 6 коррекции, гдесуммируется с сигналом Н, вырабатываемым блоком 5 контроля содержаниясвязующего. На первый и третий входыблока 6 коррекции поступают сигналыо величинах натяжения ленты и скорости движения ленты от блока 1 контролянатяжения ленты и блока 4 контроляскорости намотки соответственно.Преобразованные сигналы о величине содержания связующего и скоростидвижения ленты с выходов нелинейныхпреобразователей 45-47 второго блока6 коррекции поступают на входы элемента 49 сравнения, туда же заведенсигнал о величине задания содержаниясвязующего от задатчика 48 содержания связующего.Сигнал управления содержаниемсвязующего с выхода элемента 49 сравнения поступает на вход блока 7 регулирования содержания связующего. Впреобразователе-распределителе 50блока 7 формируются прямоугольныеимпульсы, время запуска которых зависит от величины сигнала управления,в зависимости от знака сигнала управления выбирается тот или иной формирователь управляющих импульсов 51или 52, в котором формируются импульсы управления тиристорами тиристорно 35го преобразователя 53, напряжениеуправления с которого поступает навход исполнительного механизма 54,принцип действия которого заключается в изменении сечения отверстий,через которые пропускают пряди, изкоторых состоит лента,В основу метода измерения температуры связующего положена зависимостьизменения сопротивления чувствитель 45ного элемента датчика 59 температурыот температуры теплоносителя. Сигнал датчика 59 температуры преобразуется в аналоговый электрическийсигнал с помощью усилителя-преобра 50эователя 60 и преобразуются в нормализованный сигнал управления в преобразователях 61 и 62, Сигнал с первого выхода блока 9 контроля температуры связующего поступает на вход55третьего блока 10 коррекции, на второй вход которого поступает сигналот блока 4 контроля скорости намотки, Преобразованные сигналы о величине температуры связующего и скорости намотки с выходов нелинейных преобразователей 63-64 поступают на вход элемента бб сравнения, на который подается сигнал о задании температуры связующего от задатчика 65 температуры связующего,Сигнал управления температурой связующего с выхода элемента 66 сравнения третьего блока 10 коррекции поступает на вход блока 11 регулирования температуры связующего. В преобразователе 67 блока 11 регулирования температуры связующего формируются прямоугольные импульсы, время запуска которых относительно начала полуволны сетевого напряжения зависит от величины сигнала управления. В формирователе 68 управляющих импульсов формируются импульсы для управления тиристорами тиристорного преобразователя 69, напряжение с которого поступает на вход нагревательного элемента 70.В основу метода измерения вязкости связующего положена регистрация амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через связующий состав, В генераторе высокой частоты 56 формируется высокочастотный сигнал, модулируемый двумя сдвинутыми друг относительно друга импульсами с различной амплитудой, Высокочастотные сигналы, поданные на излучающую пластину пьезо. керамики датчика 55 вязкости связующего вызывают акустические колебания ультразвуковой частоты, амплитуда которых затухает пропорционально вязкости связующего. Принятые сигналы с приемной пьезокерамики датчика 55 вязкости связующего поступают на усилитель-преобразователь 57, в котором усиливаются, детектируются, разделяются на два, выпрямляются и вычитаются. На выходе усилителя-преобразователя 57 получается ана эговый сигнал, пропорциональынй величине вязкости, который поступает на первый вход преобразователя 58, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный температуре связующего от блока 9 контроля температуры связующего; В преобразователе 58 при формировании нормализованного сигнала вязкости связующего учитывается сигнал, полученный от схемы измерения вязкости7 11 и сигнал, пропорциональный температуре связующего. Полученный сигнал поступает на третий вход первого блока 2 коррекции, где используется как корректирующий сигнал для определения изменения натяжения при изменении коэффициента трения пропитанной ленты 13 о направляющие ролики отвязкости связующего. Сигналы от датчиков 31-39 блока 4контроля скорости намотки поступают 984828на входы дифференциаторов 34-36,где дифференцируются и подаются навходы нелинейного преобразователя 37,в котором осуществляется преобразова-ние в нормированный сигнал величиныскорости движения ленты как функциипроизводных от сигналов датчиков31-33 положений рабочих органов станка. Сигналы с выходов блока 4 контро О ля скорости намотки поступают навход первого, второго и третьего блоков коррекции.