Система регулирования продолжительности вулканизации изделий

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВИДЕ ТЕЛЬ РСКОМУ) М. Кл,з В 29 Н 5/02 б 05 Р 27/00 2) Заявлено 12.06.80 (21) 2939422/23-05 с присоединением заявкиГасу рственнын кемнтетСССРам нзобретеннйоткрытий 3) Приоритет етень(53) УДК 66.012 :52 (088.8) публиковано 07.02.82. Б ата опубликования описа я 17.02.8 2) Автор. С. Левочко, В. Г. По манов,Воронов обретения 71) Заявител ЕЛЪНОСТ ПРОДОЛЖ ИЗДЕЛИЯ(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАН ВУЛКАН ИЗАЦИИзобретение относится к области автоматизации процессов изготовления резинотехнических изделий и можетбыть использовано в процессах вулканизаций изделий,Известно устройство для контроля степени вулканизации, содержащее датчик температуры, устанавливаемый в заданной точке изделия, и блок определения показателя степени вулканизации, в котором происходит сравнение текущего и заданного показателей 1.оИзвестно также устройство для корректировки режимов вулканизации изделий сложной конфигурации, содержащее датчики температуры теплоносителей, блоки задания начальных и граничных условий, электрическую сеточную модель вулканизуе мого изделия и блок определения показателя степени вулканизации 2).Недостатком известного устройства является необходимость проведения параллельных с процессом вулканизации изделий испытаний резинового образца.Наиболее близким из известных систем по технической сущности к изобретению является система регулирования продолжительности вулканизации изделий, содержа- . щая датчики температуры, блок задания начальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которого соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока уставок. Управление режимами работы сеточной модели и блока определения степени вулканизации осуществляется по сигналу от реле, срабатывающего при закрытии и открытии вулканизационного процесса. На выходе компаратора, являющемся выходом устройства, формируется управляющее воздействие на окончание цикла вулканизацииизделия 3,Недостатком известной системы является невозможность контроля параметров и регулирования продолжительности вулканизации группы одновременно вулканизуемых изделий. Поэтому в производственных условиях число работающих устройств должно быть равно числу одновременно вулканизуемых покрышек, что значительно удорожает их производство.Целью изобретения является снижение стоимости системы,903187 3Поставленная цель достигается тем, что известная система регулирования продолжительности вулканизации изделий, содержащая датчики температуры, блок задания начальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которой соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока уставок, снабжена блоком программно-логического управления, входным коммутатором, выходным коммутатором, регистром, элементом ИЛИ и таймером. Выходы датчиков температуры через входной коммутатор и блок программно-логического управления соединены со входом таймера, элемента ИЛИ, сеточной модели и выходного коммутатора. Выход блока программно-логического управления соединен со входом входного коммутатора, Выход таймера соединен последовательно через элемент ИЛИ, сеточную модель и выходной коммутатор со входом регистра. Выход выходного коммутатора соединен.со входом блока программно-логического управления, входы выходного коммутатора соединены с выходами блока определения степени вулканизации и компаратора.На фиг. 1 представлена структурная схема системы для контроля параметров и регулирования продолжительности вулканизации изделий; на фиг. 2 - вариант функциональной схемы блока программно-логического управления; иа фиг. 3 - вариант функциональной схемы элемента блока задания начальных условий и элемента сеточной модели 10; на фиг. 4 - вариант функциональной схемы блока определения степени вулканизации. Система регулирования продолжительности вулканизации изделий содержит группу оборудования 1, состоящую из отдельных единиц оборудования с установленными на каждой единице датчиками 2 температуры, блок 3 преобразователя сигналов датчиков 2 температуры, установленных на группе оборудования 1, состоящий из преобразователей 4 температура-напряжение, входной коммутатор 5, таймер 6, блок 7 задания начальных условий, блок 8 программно. логического управления, элемент ИЛИ 9, сеточную модель 10, блок 11 определения степени вулканизации, блок 12 уставок, компаратор 13, выходной коммутатор 14, регистр 15, блок 16 контроля и регистрации параметров. Блок 8 программно-логического управления содержит блок 17 управления входным коммутатором 5, блок 18 памяти, блоки 19 и 20 цифроаналогового преобразования, блок 21 командно-аппаратного управления, программируемый счетчик 22, блок 23 управления входным коммутатором 14, блок 24 аналого-цифрового преобразования. 4Каждый элемент блока 7 задания начальных условий и элемент сеточной модели содержит порядковый номер узловой точки и элемента, резистор К, переменный резистор К, резисторы К и К в узле элемента моделирующей КС-сетки, ключи 25 - 27, широтно-импульсный модулятор 28, логическую схему И, нелинейный преобразователь 30, повторитель напряжения 31, инвертор 32 и блок установки ЗЗ, на фиг. 3 обозначены х, хч сигналы на входах 1, 2, 3 и 4 элемента сеточной модели соответственно. Блокопределения степени вулканизации содержит функциональные преобразователи 34( 1 = 1, 2К), каждый из которых включает нелинейный блок 35, ло 1 з гический блок И 36, ключ 37, операционныйусилитель 38, резистор К и конденсатор С, включенные по схеме интегратора напряжения и селектор 39 минимального сигнала, на фиг, 4 - обозначены х х, - входные26сигналы на входахи 2 блока 11, ч - вы)ходной сигнал блока 35:- выходной сигнал соответствующего преобразователя 34 у - выходной сигнал селектора 39, который является выходным сигналом блока 11,Система регулирования продолжительности вулканизации изделия работает следующим образом.Сигналы от датчиков 2 температуры (подва сигнала), установленных на каждой единице оборудования, объединенного в группу оборудования 1, поступают на преобразо 36 ватели 4, объединенные в блок 3 преобразователей сигналов датчиков 2 температуры.Выходы преобразователей 4 подключены на вход коммутатора 5, который управляется сигналами с выхода блока 8. Назначение входного коммутатора 5 - последовательно, согласно заданной программе, осуществлять коммутацию сигналов, поступающих от преобразователей 4 блока 3 на вход блока 8, который реализует функции программно-логического управления входами коммутатораюе 5 и выходами коммутатора 14, соответственно таймером 6 через элемент сеточной модели 10 и блоком 11, а также преобразование, хранение и выдачу информации в виде аналоговых сигналов напряжения на45входы сеточной модели 10. При этом информация, выдаваемая из блока 8 в сеточную модель 10 содержит предисторию ведения технологического процесса для каждой единицы оборудования по всей группе оборудования 1. Назначение сеточной модели 10 -в совместно с блоком 7 задания начальных условий определять неизотермические условия в изделии для каждой единицы оборудования на каждый момент реального времени, Поскольку сеточная модель 10 воспроизводит ход технологического процесса И в (быстром) машинном масштабе времени,это позволяет организовать контроль параметров и регулирование продолжительностипроцесса вулканизации для группы вулканизуемых покрышек квазиодновременно, т.е. величинами временных задержек на воспроизведение хода технологических процессов на сеточной модели 1 О вместе с сервисными операциями по отношению к ходу технологического процесса, протекающего в реальном масштабе времени, можно пренебречь.Сигналы х 1 ( ) = 1, 2 К), получаемые от заранее выбранных К узловых точек сеточной модели 10, число которых определяется возможным размером области изделия, лимитирующей процесс вулканизации, поступают на соответствующие входы 1 блока 11 определения степени вулканизации, который преобразует полученные сигналы Х, в выходной У в соответствии с выражением"о 3=юпУ = ) 2дь к т)1 р где Т - постоянная времени интегрирования интегратора 38, ,То, ьк - продолжительность процесса вулканизации (моменты начала и конца вулканизационного цикла соответственно). Таким образом, на выходе блока 11 формируется сигнал, пропорциональный минимальной степени вулканизации изделия, так ."ак осуществляется поиск лимитирующей процесс вулканизации узловой точки сеточной модели 10, находящейся среди К узловых точек, составляющих область возможного поиска.Сформированный выходной сигнал У с выхода блока 11 поступает на вход компаратора 13, на вход которого также заведены сигналы с выхода блока 12 уставок. Эти же сигналы поданы на входы выходного коммутатора 14, который управляется по входу с выхода блока 8. Сигнал Х с выхода сеточной модели 10 также поступает на вход коммутатора 14. Эти сигналы регистрируются и контролируются в блоке 16 контроля и регистрации параметров.С выхода коммутатора 14 на вход блока 8 поступают сигналы, управляющие режимами работы и состояниями коммутатора 14. С выхода коммутатора 14 выходные сигналы коммутатора 13 последовательно, по заданной программе, запоминаются в регистре 15, с выходов которого осуществляется выдача сигналов об окончании процессов вулканизации на соответствующие исполнительные механизмы группы оборудования 1.Таймер 6 управляется сигналами, поступающими с выхода блока 8. При этом организуется асинхронная работа системы в режиме воспроизведения технологического процесса вулканизации на сеточной модели 10 для каждой единицы оборудования 2 из группы оборудования 1.Блок 8 программно-логического управления работает следующим образом.Блок 21 командно-аппаратного управления, получив команду начала работы, приводит в исходное состояние все блоки и10 узлы системы. Блок 17 управления входнымкоммутатором 5 по команде от блока 21командно-аппаратного управления производит опрос готовности оборудования и выдает полученную информацию в блок 21.При наличии хотя бы одного положительного ответа блок 21 переходит к выполнению программы, реализующей контроль параметров данного технологического процесса, и регулирует продолжительность вулканизации изделия на соответствующем оборудовании. Сигналы, поступающие на вход блока 8, подаются на управляемый блок 24аналого-цифрового преобразования, выходыкоторого подключены к блоку 18 памяти. Покоманде от блока 21 информация вводитсяв область памяти блока 18, отведенную для25 соответствующей единицы оборудования.Ввод информации осуществляется циклически, с некоторым шагом квантования дтпричем на весь период ведения процессаколичество шагов Е остается постоянным,и выбирается в соответствии с допустимойпогрешностью 6 регулирования продолжительности вулканизации. ТогдаЬткв =(ЬТ,з+ Ьти) Ы,где Ькв - время измерения значений параметров на единице оборудо 35вания;Ь цод - время моделирования показателя вулканизации;Н - число изделий (единиц) оборудования),При этом погрешность Ь определяется40 по формулетвулк - 1-Ь 7.кв.где- расчетное время вулканизации.После занесения в блок 18 памяти текущей информации, блок 21 выдает последовательность команд для реализации режима45 моделирования. В этом режиме от блоков19 и 20 цифроаналогового преобразованияв темпе машинного времени, определяемомсеточной моделью 10, на входы блока 8 поступают сигналы, воспроизводящие предисто 50рию процесса вулканизации определенногоизделия. В программируемом счетчике 22производится последовательное уменьшениена единицу числа прошедших в начала вулканизации изделия циклов моделирования.При обнулении программируемого счетчика 22 на выходе блока 8 появляется сигналдля прекращения моделирования и подготовки сеточной модели 1 О к следующему циклу. Этим же сигналом таймер 6 устанавли 9031 ь(вается в исходное состояние. Блок 23 управления выходным коммутатором 14, получив команду об окончании цикла моделирования от блока 21, осуществляет изменение своего состояния и выдает сигнал на коммутатор 14, которым осуществляется подключение соответствующего триггера регистра 15 и занесение информации о состоянии компаратора 13 в этот триггер.функционаьная схема, представленная на фиг. 3 работает следующим образом.На входы широтно-импульсного модулятора 28 поступают соответственно управляющие напряжения с выхода блока 33 усгановки и выхода нелинейного преобразователя 30, определяющие закон изменения величины эквивалентной емкости в узловой точке 0;:экв -1 фв ф загде У, - напряжение на выходах блоков 33и 30.Модулятор 28 вырабатывает импульсы, длительности которых Ж является функцией входных напряжений. При этом вид функциональной зависимости ЬТ,Ч+Ч 0 задается в преобразователе 30, йсходя из вида решаемого нелинейного дифференциального уравнения в частных производных. Импульсы с выхода модулятора 28 подаются на управляющий вход ключа 26 через логическую схему И 29 непосредственно и через инвертор 32 на управляющий вход ключа 27. На второй вход схемы И 29 и на управляющий вход ключа 25 подается сигнал. При сигнале 1 ключ 25 замкнут и напряжение с выхода блока 7 задания начальных условий подается через ключ 25 на конденсатор С, а импульсы с выхода модулятора 28 не поступают на управляющий вход ключа 26. При сигнале, равном нулю ключ 25 разомкнут и импульсы с выхода 9 модулятора 28 поступают на управляющий вход ключа 26, При этом ключ 25 замыкается на время длительности импульса, а ключ 27 размыкается. При отсутствии импульсов напряжение с конденсатора С, подключенного к узловой точке О, через повторитель напряжения 31 с большим входным сопротивлением подается в узловую точку, Так как повторитель напряжения 31 представляет собой источник напряжения постоянного тока с нулевым выходным сопротивлением, напряжение в узловой точке при отсутствии импульсов остается неизменным и не зависит от процессов, происходящих в соседних узловых точках, Напряжение в 1-й узловой точке при одинаковых резистивных элементах К, К описывается следующим выражением:Ч 1 1 пТ) 35 ГМ 1-1 (пТ) 11;,. (пт)155 Формула изобретения Система регулирования продолжительности вулканизации изделий, содержащая датчики температуры, блок задания нач 1(пт),м;-1(п 11 напряжения в 1,1-1,1+1 -и М узловых точках по координатамХиУ;. - постоянный коэффициент, харак 10 теризующий соотношения резисторов К, подключенных к-й узловой точке;0,-начальные условия (напряжениена выходе блока 7).Блок 11 определения степени вулкани 15 зации работает следующим образом,От группы из К узловых точек сеточноймодели О сигналы Х 11 ( ) =1, 2,К)через преобразователь 34 подаются на селектор 39 минимального сигнала. Выход20селектора 39 является выходом блока 11 определения степени вулканизации.Все функциональные преобразователи 34выполнены по одной схеме и работают следующим образом. Входной сигнал х 1 из) -й узловой точки поступает на нелинейныйблок 35, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный интенсивности вулканизации, определяемый выражениемУ =2гдеи У - постоянные коэффициенты.30 На выходе интегратора 38 формируетсясигнал, пропорциональный показателю степени вулканизациик,У-М 1 Яс 1- При наличии на выходе логического блока И 36 сигнала, размыкающего ключ 37,состояние 0, 1 блока И 36 определяетсявыходными сигналами Х и У. Интеграторнаходится в режиме интегрирования, еслисигналы Х и У превышают некоторую на.1 О перед задайную величину. Когда это условиене выполняется, на выходе блока И 36 формируется сигнал логического нуля и интегратор обнуляется, а на выходе блока 11формируется сигнал.При одинаковом качестве контроля па 45 раметров и регулировании продолжительности процесса, описываемая система можетобслуживать оборудование, на котором одновременно вулканизуется не одно, а группа изделий.При этом стоимость описываемой системы в два раза меньше стоимости известнойсистемы.903187 10 УФ У(7 Х 7 9чальных условий, соединенный с одним из входов сеточной модели, выход которой соединен с выходом блока определения степени вулканизации, компаратор, входы которого соединены с выходом блока определения степени вулканизации и выходом блока установок, отличающаяся тем, что, с целью организации контроля параметров и регулирования продолжительности процесса квази- одновременно для группы вулканизуемых изделий, она снабжена блоком программно- логического управления, входным коммута тором, выходным коммутатором, регистром, элементом ИЛИ и таймером, причем выходы датчиков температуры через входной коммутатор и блок программно-логического управления соединены со входами таймера, элемента ИЛИ, сеточной модели, выходного коммутатора, выход блока программно-логического управления соединен со входом входного коммутатора, выход таймера соединен последовательно через элемент ИЛИ, сеточную модель, выходной коммутатор со входом регистра; выход выходного коммутатора соединен со входом блока программно- логического управления, входы выходного коммутатора соединены с выходами блока определения степени вулканизации и компаратора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции2033979,кл. В 29 Н 5/00, опубл. 1970.2. Авторское свидетельство СССР467835, кл, В 29 Н 5/24, 1976.3. Патент США4044600,кл. В 29 Н 5/02, опубл. 1977 (прототип).ИПИ Гос по деламМосква ПП Пат Сост Техр Тир да рс изоб ж - ент,венного ретений 35, Рау г. Уж го Александровкас Корректор М. КостаПодписноекомитета СССРи открытийшская наб д, 4/5од, ул. Проектная, 4