Система контроля технологических параметров оборудования для производства рулонного материала

(19) (11) Н 43/00, Е 02 Е 3/8 51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ о-исследовательски териалов и искусст и Б.В,Ганичев ьство СС(54) СИСТЕМАСКИХ ПАРАМДЛЯ ПРОИЗВРИАЛА(57) Изобрконтроля КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕ ЕТРОВ ОБОРУДОВАНИЯ ДСТВА РУЛОННОГО МАТЕ ие относится к средствам метров технологического ете пар Изобретение относится к средствам контроля параметров технологических процессов производства рулонных материалов типа искусственной кожи (ИК), пленочных материалов(ПМ) и может найти применение в легкой промышленности,Известно устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее 2 расположенных один за другим в направлении движения материала измерительных датчика. Датчики вырабатывают соответствующие физической структуре обьекта и сдвинутые один относительно другого на время пробега Т недетерминированные сигналы. Сигнал, выработанный первым датчиком, с целью его коррекции подается на включенный за первым датчиком блок обработки сигналов. В блоке обработки указанный сигнал при помощи звена задержки(71) Всесоюзный научнинститут пленочных мвенной кожи% 1245663, кл. Е 02 Р 3 процесса при производстве рулонных материалов типа искусственной кожи и пленочных материалов, а именно скорости их перемещения в процессе производства.Целью изобретения является расширениетехнологических возможностей системы.Система содержит датчики, переключатель ситуаций, переключатель режима работы, вычислительный блок скорости материала, блоки индикаций ситуаций, блок определения ситуаций, блок сравнения совпадений, блок эталонных скоростей. Система позволяет имитировать разные ситуации неисправностей оборудования. в режиме обучения запоминать, определять их, выявлять и индицировать неисправности оборудования в процессе работы. 1 ил,автоматически задерживается на имитируемое время т пробега, обратно пропорциональное скорости объекта. Сигнал задерживается до тех пор, пока среднерадратичное отклонение обоих сигналов не достигает максимума,Этому устройству, как и любому, использующему корреляционный метод обработки информации, присущи следующие недостатки, делающие его непригодным для контроля движения материалов типа искусственной кожи (ИК) и пленочных материалов (ПМ) на работающем со скоростью до 100 м/мин оборудовании, а именно высокие требования к стационарности входных сигналов; высокие требования к ширине и положению полосы частот их спектров.Поскольку при указанных технологических процессах частоты спектров лежат вдиапазоне нескольких герц, то для получения информации о скорости материала, обработка низкочастотного процесса должна выполняться в течение нескольких минут. Это недопустимо стачки зрения требования к точности и динамическим характеристикам устройства,Известно устройство для измерения скорости движения твердой фазы пульпы,земснаряда, в работе которого используется дискретно-непрерывный вероятностный метод (ДН В метод) обработки информации. Устройство позволяет определять скорость движения твердой фазы пульпы, нанося на локальные обьемы пульпы "метки" (запоминая физическое состояние локального объема) с дальнейшим распознаванием "метки" на фиксированном (базовом) расстоянии. Устройство имеет блока для определения доминирующей частоты спектра процесса, что позволяет повысить помехозащищенность. Устройство, использующее ДНВ метод, имеет высокие динамические характеристики (позволяет и роизводить , десятки измерений скорости в секунду), что делает указанный метод измерения , предпочтительным для;создания системы.Однако использование этого устройст ва для измерения параметров движения рулонных материалов типа ИК и ПМ не позволяет получить достаточную полную картину технологического процесса и состояния технологического оборудования, поскольку устройство не содержит элементов, , позволяющих получать информацию о ди, намических характеристиках технологического процесса, не содержит средств контроля выработки материала и диагностики состояния технологического оборудования, что не позволяет оптимизировать процесс производства,Предлагаемая система контроля параметров движения рулонного материала, помимо измерения скорости движения материала, содержит средство для определения и индикации длины материала, элементы для определения динамических характеристик процесса и, кроме того, блок определения состояния технологического оборудования путем выделения доминирующей частоты реальной ситуации и сравнения ее с эталонной, соответствующей конкретному состоянию оборудования,Цель изобретения - расширение технологических возможностей системы.Указанная цель достигается тем, что система контроля технологических параметров оборудования для производства рулонного материала, содержащая два измерительных датчика, расположенных на10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 одной линии на фиксированном расстоянии друг от друга вдоль направления движенияматериала, подключенных к двухканальному коммутатору, выход которого соединен с входом измерительного преобразователя, выход которого подключен к входууправляемого узкополосного фильтра, выходом соединенного с входом элемента дифференцирования, выход которого подключен к первым входам соответственно двухканального элемента сравнения идвухканального элемента памяти, выходыпоследнего соединены с вторым и третьим входами двухканального элемента сравнения, выходы которого подключены к входам элемента совпадения, выходом соединенного с входом счетчика времени и узла управления, выход последнего подключен к второму входу двухканального элемента памяти, четвертому входу двухканального элемента сравнения, входу двухканального коммутатора и второму входу счетчика вре. мени, причем выход управляемого узкополосного фильтра соединен соответственно с пятым входом двухканального элемента сравнения и третьим входом двухканального элемента памяти, а второй вход управляемого узкополосного фильтра соединен с выходом блока управления фильтром, входы которого связаны соответственно с выходами узла управления и блока определения доминирующей частоты, входы которого связаны с выходами многоканального спектроанализатора-коррелятора, входом связанного с выходом измерительного преобразователя, дополнительно снабжена блоком индикации ситуации, блоком сравнения-совпадения, блоком записи ситуации и блоком эталонных скоростей, при этом блок индикации ситуации включает элемент дифференцирования, элемент интегрирования, индикаторы скорости, ускорения и длины и индикатор ситуации, причем выход счетчика времени связан с входами элемента дифференцирования; элемента интегрирования и индикатором скорости, выход элемента дифференцирования связан с входом индикатора ускорения, выход элемента .интегрирования связан с входом индикатора длины, блок сравнения-совпадения состоит из схем сравнения ситуаций, блок записи ситуации включает двухвходовой элемент ИЛИ с инверсией по входу, связанный прямым и инверсным входами с выходом элемента дифференцирования, элемент И, первый вход которого связан с выходом двухвходового элемента ИЛИ, а второй с источником постоянного единичного уровня, а также схемы сравнения скорости и элементы памя 1694467ти ситуации, при этом число схем сравнения скорости равно числу выходов блока эталонных скоростей и каждый выход последнего связан со своим входом схемы сравнения скорости, на второй вход каждой из которых заведена связь с выхода счетчика времени, а выход каждой связан с входами по меньшей мере двух элементов памяти ситуации, каждый из которых выходом связан с первым входом схемы сравнения ситуации, образуя канал обработки информации, вторые входы каждого из элементов памяти ситуации соединены с выходом элемента И, кроме того, система оснащена переключателем режимов работы и переключателем ситуации, первый контакт которого соединен с третьим контактом переключателя режимов работы, первым контактом связанным с выходом блока определения доминирующей частоты, а остальные контакты переключателя ситуаций, число которых равно числу схем сравнения скоростей, связаны с соот,ветствующими им каждым элементом памяти ситуации всех каналов обработки информации, на вторые входы каждой схемы сравнения ситуации заведена связь с второго контакта переключателя режимов работы, при этом выходы соответствующих схем сравнения ситуаций каждого канала обработки информации обьединены и связаны с входами соответствующих индикаторов ситуации блока индикации ситуации, причем число индикаторов ситуации равно числу элементов памяти ситуаций, подключенных к одной схеме сравнения скоростей.На чертеже приведена функциональная схема системы контроля параметров движения рулонного материала.Система содержит два датчика 1 и 2 (например, высокочастотных емкостных проходного типа), расположенных на фиксированном расстояниидБ один от другого вдоль направления движения материала 3. Датчики подключены к двухканальному коммутатору 4, выход которого соединен с входом измерительного преобразователя 5 (например, высокочастотного диэлькометрического). С выходом измерительного преобразователя 5 соединен вход многоканального спектроанализатора-коррелятора (спектра) 6, выходы которого подключены к входам блока 7 определения доминирующей частоты с задатчиком времени анализа (та), чей выход подключен к входу блока управления фильтром 8, выход которого соединен с входом управления управляемого узкополосного фильтра 9, вход подключен к входу блока 6, а выход соединен с входом элемента45 50 дения и блок 26 эталонных скоростей.Блок 24 записи ситуации включает двухвходовой элемент ИЛИ 27 с инверсией по входу. При этом инвертирующий вход реагирует не на нулевой сигнал, а на отрицательный. Входы последнего связаны с выходом элемента 17 дифференцирования, а выход - с элементом И 28, также входящим в блок 24, куда включены, кроме того, схемы29 сравнения скорости, число которых равно числу выходов блока эталонных скоростей и входы которых связаны с этими выходами, а также элементы 30 памяти ситуации, объединенные в группы, При этомкаждая группа, число элементов в которой определяется возможным состоянием технологического оборудования, соединена входами своих элементов ЗО с выходом од 5 10 15 20 25 30 35 40 дифференцирования 10 выцислительного блока (ВБ) 11.ВБ 11 имеет также двухканальные элементы сравнения 12 и памяти 13. К выходам элемента 12 подключен элемент 14 совпадения, выход которого соединен с входами счетчика 15 времени и узла 16 управления, выход которого подключен к входам управления коммутатора 4 и блока управления фильтром 8, а также к входам элементов памяти 13, сравнения 12 и второму входу счетчика 15 времени.Входы первых каналов элементов 12 и 13 соединены между собой, образуя вход ВБ 11, с которым связан и вход элемента 10, Выход элемента 10 соединен с входом второго канала элемента 13 памяти и первым входом аналогичного канала элемента 12 сравнения, Вторые входы каналов элемента 12 сравнения связаны с выходами аналогичных каналов элемента 13 памяти. Выход счетчика 15 времени является выходом ВБ 11, Счетчик 15 времени своим выходом связан с элементом 17 дифференцирования (например, дифференцирующей цепочкой), элементом 18 н итеи нтегриро вания (интегри рующей цепочкой) и индикатором 19 скорости. Элементы 17 и 18 связаны соответственно с индикаторами ускорения 20 и длины 21, В качестве индикаторов возможно использование стрелочных приборов,Элементы 17 - 21 входят в состав блока 22 индикации ситуации, в который также включены индикаторы 23 ситуации. Последние высвечивают ситуации, соответствующие определенному состоянию технологического оборудования, например, "Перекос валков каландра", "Биение валков каландра" и т.д,Система содержит также блок 24 записи ситуации, блок 25 сравнения совпа1694467 5 10 15 ной схемы 29 сравнения скорости. На другой вход каждого элемента 30 заведена связь с выхода элемента И 28, на второй вход которого подан уровень, соответствующий единице, На второй вход всех схем 29 сравнения скорости заведена связь с выхода счетчика 15 времени,В состав системы входят также переключатель 31 режимов работы, представляющий собой, например, тумблер на два положения - "Режим распознавания ситуации" и "Режим обучения системы", а также переключатель 32 ситуаций, связанный первым контактом с контактом переключателя 31 "Режим обучения системы", а остальными контактами, число которых равно числу возможных ситуаций состояния оборудования (" Перекос валков каландра", "Биение валков каландра" и т,д.) - с каждой из групп элементов 30 памяти ситуации, Выходь 1 последних соединены с входами соответствующих схем 33 сравнения ситуаций, число которых равно числу элементов 30 памяти ситуаций. При этом все элементы 30 и 33, подключенные к одной схеме 29 сравнения скорости, образуют канал обработки информации. На вторые входй всех схем 33 сравнения ситуаций заведена связь с контакта "Режим распознавания ситуации" переключателя 31 режимов работы, на первый контакт которого подан сигнал с выхода блока 7 определения доминирующей частоты.Выходы каждых первых схем 33 сравнения ситуаций каждого канала обработки информации объединены и связаны с входом соответствующего индикатора 23 ситуаций, то же и в отношении вторых и т,д, схем 33 сравнения ситуаций.Указанная часть системы может быть выполнена на микропроцессорной основе, с использованием, например, контроллера типа "Электроника" М 02702,Идея работы системы заключается в том, что каждому технологическому процессу производства, в данном случае рулонных материалов, присуща строго фиксированная доминирующая частота, зависящая от скорости перемещения материала, его физических свойств, а также состояния технологического оборудования,Выявлено, что для каждого скоростного режима оборудования можно записать его спектральный "портрет". При этом нестабильности в работе оборудования, вызванные нарушением режимов его работы (" Перекос валков каландра", "биение валков каландра" и т,д,) резко поднимают доминирующую частоту, которая, для указанных процессов в стабильном режиме составляет порядка 3-7 Гц,Система работает следующим образом, При подаче в дискретный момент времени сигнала с узла 16 управления коммутатор 4 подключает датчик 1 к измерительному преобразователю 5. Одновременно с этим элемент 13 памяти включается, а элемент 12 сравнения отключается. При этом сигнал, пропорциональный текущему значению диэлектрической проницаемости материала 3 (Чкд), определяемой датчиком 1, поступает на вход блока 6, При прохождении этого сигнала через управляемый узкополосный фильтр 9 из не 1694467 10установленного времени с сброса подается ления Ч. По команде Чупр фильтр 9 перекоманда с узла 16 на сброс памяти(элемент страивается на одну из его дискретных по 13) и времени (счетчик 15). лос (до 25 Гц), обеспечивая тем самымПосле этого схема переводится в исход- выделение из сигнала Ч,(А,Б) составляющейное состояние и начинается новый цикл из Чх(А,Б) фу) с доминирующей частотой 1 д егомерения Ч. При этом на выходе счетчика 15 спектра, которая в данный момент опредезапоминается (хранится) значение Чт, вы- лена устройством, При этом высокая точчисленное в предыдущем цикле измерения, ность определения доминирующей частотыЦикл измерения скорости периодически по д обеспечивается использованием в уствторяется, причем частота повторения цик ройстве не просто спектроанализатора, алов (их количество) автоматически меняется спектра (спектроанализатора-коррелятора),в зависимости от величины Чт. Это обеспе- реализующего высококачественный спектчивается наличием функциональной связи с ральный анализ исследуемого случайноговыхода элемента 14 на вход узла 16 управ- сигнала.ления, При этом поддерживается практиче Текущее значение скорости индицируски неизменным отношение количества ется на индикаторе 19 скорости, а также.,измерений в секунду и величины Ч, что при- будучи продифференцированным элеменводит к постоянству погрешности измере- том 17 дифференцирования, позволяет суний во всем диапазоне ее изменения. дить о ускорении движения материала, ЭтоОпределение и выделение доминиру индицируется на индикаторе 20 ускоренияющей частоты спектра контролируемого и проинтегрированным элементом 18 инпроцесса изменения величины консистен- тегрирования дает информацию о длинеции пульпы осуществляется блоками 6 - 9 материала, что индицирует индикатор 21следующим образом. длины,Сигнал Чх(А,Б) поступает на вход много Для диагностики состояния оборудоканального спектроанализатора-коррелято- вания необходимо выполнить следующиера (спектра) 6, который обеспечивает операции.непрерывный качественный анализ спектра Переключатель 31 режимов работы пепроцесса изменения во времени консистен- реводится в положение "Режим обученияции пульпы Ку, например, в диапазоне час системы", переключатель ситуаций 32 - втот до 25 Гц. При этом на его выходах первое положение, которое соответствуетопределяются мощность случайного сигна- имитируемому в данный момент временила Чк(А,Б) В 1 = (1.п, полоса частот его настабильному режиму работы оборудова 2 2спектра С 1,62, Оп, Блок 7 определения ния, например, "Перенос валков каландра".доминируюшей частоты 1 д анализирует ин При этом блоком 7 определения доминируформацию, поступающую на его входы со ющей частоты выделяется соответствующаяспектроанализатора 6 в течение времени этому режиму доминирующая частота 1 иданализа 1 а, устанавливаемого задатчиком на его выходе появляется напряжение, соотЧ(та). По окончании времени 1 а происходит . ветствующее этой частоте Чд для текущей,уточнение величины сигнала на выходе бло скорости движения материала,ка 8, пропорционального значению 1 д спек- Оборудование работает с постояннымтра анализируемого процесса Ч(с), и повышением текущей скорости, При этомначинается новый цикл анализа, по оконча- предположим, что на первой схеме 29 сравнии которого вновь происходит уточнение нения скорости происходит совпадение тевыходного сигнала, поступающего на блок 45 кущего и эталонного значений скорости,управления фильтром, и т.д. поступивших с выхода блока 26 эталонныхБлок 8 вырабатывает команду Чупр для скоростей (все значения скоростей предперестройки узкополосного фильтра 9. При- ставлены в виде напряжения). При совпадечем изменение этой команды, а значит и нии текущего и эталонного значенийперестройка фильтра, разрешается только в 50 скорости поступает разрешение на запись втечение времени подготовки (Ь) элемента первый элемент 30 памяти ситуации перво 13 памяти к запоминанию информации. Ука- го канала обработки информации значенияэанное время перестройки фильтра 9 апре- Чд, соответствующего доминирующей часделяется командой Ч(Ь), поступающей на тоте процесса на данной скорости, Затемвход управления блока 8 с узла 16 управле; 55 скорость повышается на определенную, сония, Такая синхронизация работы элемента ответствующую требованиям, предъявленвычислительного Ьлока 11 и моментов пере- ным к технологическому процессу,стройки фильтра 9 исключает возможность величину и происходит ее совпадение сискусственного искажения информации, второй эталонной скоростью с выхода блопоступающей через него на блок 11 вычис- ка 26 эталонных скоростей на второй схе 1694467ме 29 сравнения скорости, Так происходит запись первой ситуации " Перенос валков каландра") во все первые элементы 30 памяти ситуации всех каналов обработки информации.Затем переключатель 32 ситуаций переводится во второе положение, Имитируется следующее состояние технологического оборудования, например, "Биение валков каландра", Напряжение, соответствующее доминирующим частотам этой ситуации для всех скоростей, записываются во вторые элементы 30 памяти ситуации всех каналов обработки информации, Имитируя различные ситуации, присущие данному технологическому процессу, записывается информация для всех скоростей во все элементы ЗО памяти ситуаций всех каналов обработки информации, Затем переключатель 31 режимов работы переводится в положение "Режим распознавания ситуации". Информация о доминирующей частоте процесса, уже реально происходящего с работающим оборудованием, поступает на все первые входы схем ЗЗ сравнения ситуаций. Одновременно с этим, путем автоматического сравнения текущего значения скорости и эталонных значений с блока 26 эталонных скоростей, выбирается определенный канал обработки информации, соответствующий этому значению скорости, Однако до тех пор, пока технологический процесс стационарен, т.е, ускорение движения материала 3 равно нулю, ситуации являются стабильными и оборудование работает в нормальном режиме,При возникновении какой-либо нестабильности в работе оборудования на выходе элемента 17 дифференцирования возникает сигнал положительной или отрицательной полярности, который, пройдя двухвходовой элемент ИЛИ 27, служащий для инвертирования отрицательного сигнала, и элемент И 28, служащий для калибровки сигнала (т,е, обеспечивающий прохождение сигнала только в случае соответствия его требуемого уровня), поступает на входы всех элементов 30 памяти ситуации. В этом случае происходит выбор того канала обработки информации, который соответствует текущей скорости, Сигналы с выхода всех элементов ЗО памяти ситуации этого канала поступают на соответствующие схемы ЗЗ сравнения ситуации, однако сравнение происходит только с той ситуацией, записанной в один из элементов 30 памяти ситуации, которая соответствует текущему значению ее доминирующей частоты, поступающему с выхода блока определения доминирующей частоты,5 10 15 20 ЗО 35 40 45 50 55 Индентифицированная ситуация высвечивается на соответствующем индикаторе 23 ситуации (например, "Биение валков каландра"), а также может выводиться на исполнительные механизмы управления работой оборудования,Таким образом, система производит постоянное вычисление текущего значения скорости движения материала, ускорение его движения, длины прошедшего материала и, кроме того, позволяет судить о нестабильности в работе оборудования, т.е. оптимизировать его работу. Это приводит к повышению качества продукции, увеличению срока службы оборудования, более точному учету готовой продукции,Формула изобретения Система контроля технологических параметров оборудования для производства рулонного материала, содержащая два измерительных датчика, расположенных на одной линии на фиксированном расстоянии друг от друга вдоль направления движения материала, подключенных выходами соответственно к первому и второму информационным входам двухканального коммутатора, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом вычислительного блока и с входом управления блока управления фильтром, а выход через измерительный преобразователь - к информационному входу узкополосного фильтра и к информационному входу многоканального спектроанализатора-коррелятора, подключенного выходами к соответствующим входам блока определения доминирующей частоты, выход которого соединен с информационным входом блока управления фильтром, подключенного выходом к входу уйравления узкополосного фильтра, выход которого соединен с входом вычислительного блока, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей системы путем диагностики состояния оборудования, в него введены блок индикации ситуации, блок сравнения-совпадения, блок определения ситуации, блок эталонных скоростей, переключатель режимов работы, переключатель ситуаций, блок индикации и измерения скорости, ускорения и длины материала, причем выход блока определения доминирующей частоты соединен с входом переключателя режимов работы, первый выход которого соединен с информационным входом блока сравнения-совпадения, выходы которого подключены соответственно к входам блока индикации ситуаций, а информационные входы имитации ситуации - соответственно к выходамЗаказ 4121 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул;Гагарина блока определения ситуаций, входы эталонных сигналов которого соединены соответственно с выходами блока эталонных скоростей, а входы управления ситуаций - к соответствующим выходам переключателя ситуаций, вход которого подключен к второму выходу переключателя режимов ря"- при этом выход скорости материала вычислительного блока подключен к входу блока индикации и измерения скорости, ускорения и длины материала, выход ус корения материала которого соединен свходом определения нестабильной работы оборудования блока определения ситуаций.