Устройство для управления процессомнанесения жидкости ha подложку

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик 11840033 Дополнительное к авт. свкд(22) Заявлено 24,09.79 с присоединением заявки И)М. М; б 050 5/03 2824047/18-24 Гооудерстеееик кеиетет СССР оо делам кзооретвнкк в открытой3) Приоритет Опубликовано 23,06,81. Бюл Дата опубликования описания тень М 23 ДК 62.50 (088.8) 6.0(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ УПРАВЛ НАНЕСЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЯ ПРОЦЕССОА ПОДЛОЖКУ кую подложку Изобретение огносигся к технике автоматического управления технологическими процессами, в частности процессом нанесения фогоэмульсии на движущуюся основу кинофогомагериалов, Устройство может быть использовано в бумажной промышлен 5 ности и полиграфии, а также в других отраслях, где требуется наносить жидкостные слои с высокой точностью.В известном устройстве для нанесенияО равномерных по высоте слоев .жидкости на гибкие движущиеся подложки, обеспечивающее жесткую функциональную связь (синхронизацию) между мгновенными значениями расхода жидкости, подаваемой на15 подложку, скорости протяжки подложки в точке нанесения и содержание контролируемой компоненты жидкости в единице площади ее наноса на гибкую подложкуЦи 2) Это содержание контролируемой компт енгы жидкости в конечном счете, ойрееляет качество наносимого слоя на гибОднако устройства не обеспечивают такой синхронизации, поскольку имеют элементы, управляющие отдельно скоростьюдвижения подложки и расходом жидкостии не связанные между собой,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, включающее термостатдля хранения жидкости, соединенный с клапаном подачи жидкости, связанный с исполнительным механизмом жидкости, датчик расхода жидкости, узел протяжки гибкой подложки, связанный с механизмомрегулирования скорости протяжки, датчикконтроля нанесения жидкости на подложку,блок за,анин объема тракта жидкости, блокзапаздывания,блок отклонения, блок задания ширины слоя, блок задания высотыслоя, логический блок, выходы которогоподсоединены к исполнительному механизму подачи жидкости и механизму регулирования скорости протяжки, а входы подсоединены к входам датчика нанесенияжидкости на подложку, к блоку отклоненийи датчику скорости протяжки, соединенныммежду собой, блок задания ширины слоя иблок задания высоты слоя соединены сблоком отклонений, к которому подключендатчик расхода жидкости через блок запаздывания, соединенный с блоком заданияобъема тракта жидкости 3,Недостатком этого устройства являетсянизкая точность, обусловленная тем, чтоуправление процессом нанесения жидкости Она гибкую подложку осуществляется посредством не связанных между собой контуров стабилизации основных управляемыхпараметров с одновременным автоматическим контролем содержания контролируемойкомпоненты жидкости, В случае, если содержание контролируемой компоненты отличается от требуемого значения, оператор вручную изменяет величину заданиявеличины основного управляемого парамет 20ра. Такое устройство не позволяет получить даже в пределах одной партии поливаемой фотоэмульсии одинаковое в пределах,одной партии содержание серебра в единице площади наноса фотоэмульсии на основу, т,е. не позволяет получить заданныеоднородные фотосвойства кинофотоматериадов,Цель изобретения - повышение точносЭО ти устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соепиненные датчик расхода жидкости, первый и второй функциональные35 преобразователи, первый интегратор, третий функциональный преобразователь, формирователь и сумматор, выходы которого подключены к входам регуляторов расхода жидкости и скорости движения подпож 40 ки, соответственно, последовательно соединенные задатчик объема жидкости и первый блок определения времени транспортного запаздывания, выходом подключенный к второму входу первого функционального 4 преобразователя, а вторым входом - к датчику расхода жидкости, последовательно соединенные датчик скорости движения подложки, четвертый функциональный преоб-.обраэоватепь и второй интегратор, выходом подключенный к второму входу третьего функционального преобразователя, эадатчик времени интеграторов, последовательно соединенные задатчик длины подложки и второй блок определения времени транспортного запаздывания, входом подключенный к датчику скорости движения подложки, а выходом - к вторым входам второго и четвертого функциональных преобразователей, датчик содержания контролируемой компоненты жидкости, задатчик нечувствительности, подключенный к второму входу формирователя, задатчик управляемого параметра, подключенный к второму входу сумматора, и эадатчик ширины слоя жидкости, соединенный с третьим входом третьего функционального преобразователя, введены последовательно со- единенные задатчик содержания контролируемой компоненты жидкости и блок сравнения, а также последовательно соединенные блок определения высоты слоя жидкости, пятый функциональный преобразователь, третий интегратор, блок определения эквивалентного отклонения высоты слоя жидкости, выходом подключенный к четвертому входу третьего функционального преобразователя, а вторым и третьим входом- соответственно к выходу блока сравнения и к выходу датчика содержания конгропируемой компоненты жидкости, соединенному со вторым входом блока сравнения, причем второй вход третьего интегратора подключен к задатчику времени интегрирования, второй вход пятого функционального преобразователя соединен с выходом второго блока определения времени транспортного запаздывания, а датчик скорости движения подложки соединен с первым входом блока определения высоты слоя жидкости, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, а третий вход - к эадатчику ширины слоя жидкости.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит термостат 1 для хранения жидкости, экструзионное поливное,устройство (ЗЧУ) 2, поливной вадик 3, электродвигатель 4, гибкую подложку 5, регулятор 6 расхода жидкости, регулятор 7 скорости движения подложки, датчик 8 содержания контролируемой компоненты жидкости, датчик 9 расхода жидкости, датчик 10 скорости движения подложки, задатчик 11 обьема жидкости от точки измерения ее расхода до точки нанесения на подложки, первый блок 12 определения времени транспортного запаздывания, определяющий время движения жидкости ог точки измерения ее расхода до точки нанесения на подложку, первый функциональный преобразователь 13, задатчик 14. содержания контролируемой. компоненты жидкости, блок 15 сравнения, блок 16 определения высоты слоя жидкости, второй функциональный преобразователь 17, пер5 8400 вый интегратор 18, третий функциональный преобразователь 19, второй интегратор 20, четвертый функциональный преобразователь 21, пятый функциональййй ре образователь 22, третий интегратор 23, задатчик 24 длины подложки, второй блок 25 определения времени транспортного запаздывания, эадатчик 26 времени интегри рования, блок 27 определения эквивалентного отклонения высоты слоя жидкости, О задатчик 28 ширины слоя жидкости, формирователь 29, задатчйк 30 нечувствительности 30, сумматор 31, задатчик 32 управляемого параметра, клапан 33, регулирующий подачу жидкости. 5Устройство работает следующим образом.Определяется мгновенное значение высоты наноса жидкости на гибкую подложку в точке полива. Из-за конструктивных 20 особенностей ЭПУ 2 датчики 9 и 10 устанавливаются в разных точках, Первый до ЭПУ, а второй в точке полива, С выхода датчика 9 сигнал ) (Г), пропорциональный величине расхода, подается на один из входов первого функционального преобразователя 13 реализующего функцию переменного запаздывания(С - Т), учитывающую время движения измеренного мгновенного значения расхода жидкости 3(б) ог точки его измерения до точки нанесения на гибкую подложку 5. Для это го задатчик 11 вырабатывает сигнал Ч пропорциональный объему тракта подачи жидкости на полив. от точки измерения З 5 его расхода до точки нанесения на гибкую подложку, Этот сигнал поступает на один из входов блока 12. Одновременно на второй вход блока 12 подается сигнал, пропорциональный величине 3 (В), На осно О ве этих двух входных сигналов Ч и 3 (С) блок 12 определяется время Ъ транспортного запаздывания жидкости от точки измерения ее расхода до точки нанесения ее на гибкую подложку, как от 45 ношение(2) ку в точке полива;Э - ширина наносимого слоя, которую практически можно считать постоянной, определяетвеличину )(Ф ),Для этого на третий вход блока 16 свыхода задатчика 28 подается сигнал,пропорциональный величине ширины наносимого слоя В,Так как величина содержания контролируемой компоненты жидкости в единице плошади ее наноса на подложку является среднеинтегральной характеристикойнаносимого на подложку слоя жидкосщ,измеряемой с постоянной времени измерения Т, и используется. в вычислительных операциях по управлению рассматриваемым процессом совместно с величинамирасхода жидкости на полив, скорости протяжки подложки и высоты наносимого слояжидкости, го и эти величины также необходимо определять как среднеинтегральныес временем интегрирования - Т, приведенные в точку измерения контролируемойкомпоненты жидкости, Приведение, этихвеличин в точку измерения контролируемой компоненты жидкости осуществляетсяследующим образом. Сигнал, пропсрциональный мгновенному значению высоты наноса жидкости на подложку в точке нане-.сения Ь(С), с выхода блока 16 поступаетна один из входов функционального преобразователя 22, который реализует функциюперемснного запаздывания й (Ь -), учитывающую,вреыя движения нанесенногослоя жидкости от точки нанесения до гочки измерения содержания контролируемойкомпоненты жидкости, Для этого задатчик24 вырабатывает сигнал, пропорциональный расстоянию В от точки измерения содержания контролируемой компоненты жидкости до точки нанесения, Этот сигнал пог= Ч/3 (С) с выхода блока 12 сигнал, пропорциональ 50 ный величине Ъ, поступает на второй вход функционального преобразователя 13, на выход которого снимается сигнал, пропорциональный величине )(С- ь) . Эгог сигнал появится на выходе блока 13, тогда,55 когда измеренный элементарный объем жидкости,(С) достигает точки полива.При этом изменение мгновенных значений величины ) (Ф) учитывается переменным 336временем транспортного запаздывания с, посредством блока 12. Датчиком 10 измеряется мгновенное значение скорости протяжки гибкой подложки 5 в точке нанесения 0(С).Приведенные в одну точку нанесения жидкости на подложку сигналы, пропорциональные мгновенному расходу жидкости и скорости протяжки подложки поступают на оба входа блока 16, который по известному соотношению где Ь (С) - мгновенное значение высоты нанесения жидкости на подлож(3) С выхода блока 25 сигнал, пропорциолнальный Ь, поступает на второй вход 10 функционального преобразователя 22, на выходе которого снимается сигнал, пропорциональный величине )1 (б - . Ь). Этот сигнал появляется на выходе блока 22 тогда, когда определенное расчетным пу- П тем в точке нанесения значения высоты наноса жидкости достигает точки измерения содержания контролируемой компоненты жидкости При этом изменение мгновенных значений высоты учитывается переменным временем запаздывания посредством блока 25, Аналогично осуществляется реализация функций переменного запаздывания 3 (Ь-ь-ьо) и О(С-Ь), выполняемые соответственно функциональными преобраэова)" 25 телями 17 и 21, С выхода функционального преобразователя 22 сигнал, пропорциональный п(1 -Ь,2) поступает на один из выходов интегратора 23, нв другой вход которого с выхода задвтчика 26 поступа ет сигнал, пропорциональный времени интегрирования Т, Интегратор 23 определяет в точке измерения содержания контролируемой компоненты жидкости средне" интегральное значение высоты нанесенного у слоя жидкости 6(4)Аналогично интеграторы 18 и 20 определяют в точке измерения содержания 40 контролируемой компоненты жидкости среднеинтегральные значения расхода жидкости на полив "С и скорости протяжки гибкой подложки Ц45Л = - " (С-:-ъ)сВ (5)ТТс(6)При определении эквивалентного отклонения высоты нанесенного слоя жидкости на подложку ЬЬ исходим из того, что абсолютная высота наносимых на подложку слоев жидкости обычно не превосходит 100-150 мк, что, в свою оче 55 редь позволяет пренебречь градиентом концентрации содержания контролируемой компоненты по высоте слоя жидкости,50 7 8400 ступает на .один из входов блока 25. Одновременно на второй вход блока 25 подается сигнал, пропорциональный 0(1)На основе этих двух сигналов блок 25 определяет время транспортного запаздывания Ъ 0 как отношение) Ф д)(М где Д с И ) - приращение содержанияконтролируемой компоненты жидкости на площадке ЬР.ЬЬ (В) - приращение (эквивалентное отклонение) высоты наноса жидкости, обусловившее приращение содержания контролируемой компоненты Ь с (1) . Обычное содержание контролируемой компоненты относят к 1 м поверхности слоя жидкости на подложке, учитывая то, что время наноса жидкости на 1 м подложки соответственно. при ширине и скорости полива мм и 20 мlмин очень мало и составляет порядка 2,5 сек, можно принять градиент концентрации контролируемой компоненты по длине полива равной нулю,С учетом принятого допущения выражения (7) можно записать ЬЬсй ((8) где С - среднеинтегральное значениесодержания контролируемой компоненты жидкости, ЬС- отклонение среднеинтегрального значения содержания контролируемой компоненты от его заданного значения, ЬЬЬ -среднеинтегральное значение эквивалентного отклонения высоты наноса жидкости,Из выражения (3) следует, чтоЬС,Д) -ИС С (9)На основании выражения (9) блок 27определяет эквивалентное отклонение высоты наноса жидкости на подложку, для чегона его входы поступают соответственно свыходов блоков 23, 8, 15 сигналы, пропорциональные среднеинтегральным значениям высоты наноса жидкости 6 о, содержания контролируемой компоненты жидкости С и ее отклонению Ь С от заданногозначения. Выработанный блоком 27 сигналпропорциональный эквивалентному, отклонению высоты наноса жидкости на подл.жкуЬ Ьс необходимо преобразовать в сигнал,пропорциональный эквивалентному отклонению управляемого параметра Ь:3 или ЬО,имеющего меньшую постоянную времени по 33 8Принятые допущения позволяют считать,что для элементарной площадки Ь 5 междумгновенным значением высоты износажидкости 6 (1 ) и содержанием контролируемой компоненты жидкости 6 (С) существует линейная зависимость,основному каналу управления, Из выраже- . ния (1) следует, что в качестве основных управляемых параметров при рассматриваемом экструзионном способе полива могут быть приняты расход жидкости на полив Д и скорость протяжки гибкой подложки Ц, а основными каналами управления является: высота наноса жидкости й - расход жидкости на полив 3 и высота наноса жидкости Ь - скорость протяжки йод-. 10 ложки ОПроведенное исследование динамики существующих автоматических стабилизирующих систем расхода жидкости на полив и скорости протяжки показало следующее 15Ввиду своих конструктивных особенностей эти системы, как правило, имеют различное время переходного процесса и, следовательно, различные постоянные времени (Т) по основным каналам управления ЭПУ, 20 т,е,ТЬ - Д 4 Т 6-ф ц Использование предлагаемого устройст. ува для автоматического управления процессом нанесения жидкости на гибкую подложку позволяет повысить точность автоматического управления нанесением жидкости на подложку, что, в конечном счете,улучшает качество наносимого на гибкуюподложку слоя жидкости, а для кинофотоматериалов - их качество,На одном эксгрузионном поливном устройстве могут быть скомпонованы автоматические стабилизирующие системы с различным соотношением постоянных времени по основным каналам управления Т -3 и ТЬ -ъ О, т,е. возможны случаи, когда30 ти - Э) ти О Или (10)ть -0 ть 3 Из этого следует, что для повышения 35 равномерности содержания контролируембй компоненты жидкости в качестве основного управляемого следует выбирать параметр, имеющий меньшую постоянную времени по основному каналу управления, а в40 данном случае необходимо в качестве возможных основных управляемых параметров рассматривать как 3, так и О,Рассмотрим случай, когда в качестве45 основного управляемого параметра принято гсНа основании выражения (2) можно записать1 с )ф С, ВОЬ) ЬО 3 50 откуда-ос-Ви ЬЬ,1 ЦИ (4Выражая (10) и (11) посредством55 функционального преобразователя 19, соответственно получаются сигналы, пропор циональные эквивалентным отклонениям основного управляемого параметра ( Ь 3 С) или Ь 0 ), оусловленные соответствующими эквивалентными отклонениями высоты наноса жидкости на гибкую подложку,Для этого на входы функционального, преобразователя 19 с выходов блоков 27, 18,20 и 28 соответственно подают сигналы, пропорциональные эквивалентному отклонению высоты наноса жидкости на подложку И среднеинтегральным значениям расхода жидкости ) и скорости протяжки подложки 0 в точке определения содержания контролируемой комп ненты жидкости, а также ширине наносимого слоя В.С выхода функционального преобразователя 19 сигнал, пропорциональный отклонению основного управляемого параметра подаегся на один иэ входов формирователя 24, который выполняет функции ПИД- регулятора, Изменением параметров формирователя 29 можно получать П, И-, ПИ- или ПИД- законы управления, Задат- чик 30 определяет величину эквивалентного отклонения основного управляемого параметра, на основе которой окончательно формируется корректирующий импульс величины задания одной из автоматическйх систем стабилизации. С выхода формцрователя 29 окончательно сформированный в соответствии с принятым законом управления корректирующий сигнал для одной из автоматических систем стабилизации подается на один иэ входов сумматора 31, на второй вход которого с задатчика 32 подается сигнал, пропорциональный величине задания этой же автоматической системе стабилиэации. С выхода сумматора 31 сигнал, пропорциональный окончательной величине изменения основного управляемого параметра, имеющего меньшую постоянную времени по основному каналу управления, подается на вход регулятора 6 или на вход ре улятора 7. После чего соответствующая автоматическая система стабилизации посредством регулирующего клапана 33 изменяет подачу жидкости для нанесения ее на подложку или посредством,электродвигателя 4 изменяет скорость вращения поливного валика 3, 840033формула изобретения Устройство для управления процессом нанесения жидкости на подложку, содержащее последовательно соединенные датчик расхода жидкости, первый и второй функциональные преобразователи, первый интегратор, третий функциональный преобразователь, формирователь и сумматор выходы которого подключены к входам 1 О регуляторов расхода жидкости и скорости движения подложки соответственно, последовательно соединенные задатчик обьема жидкости ипервый блок опрадедения времени транспортного запаздывания, вы ходом подключенный к второму входу первого функционального преобразователя, а вторым входом - к датчику расхода жидкости, последовательно соединенные дат чик скорости движения подложки, четвер гый функциональный преобразователь и ворой интегратор, выходом подключенный к второму входу третьего функционального преобразователя, эадатчик времени интегрирования, подключенный к вторым входам первого и второго интегратора, последовательно соединенные задатчик длины подложки и второй блок определения времени транспортного запаздывания, входом подключенный к датчику скорости движе- ЗО ния подложки, а выходом - к вторым входам второго и четвертого функциональных преобразователей, датчик содержания конт ролируемой компоненты жидкости, задатчик нечувствительности, подключенный к второму входу формирователя, эадатчик управляемого параметра, подключенный к втсрому входу .сумматора, и задатчик ширины слоя жидкости, соединенный с третьим входом третьего функционального преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиустройства, оно содержит последовательносоединенные задатчик содержания контролируемой компоненты жидкости и блоксравнения, а также последовательно соединенные блок определения высоты слояжидкости, пятый функциональный преобразователь, третий интегратор, блок опре-деления эквивалентного отклонения высотыслоя жидкости, выходом подключенный кчетвертому входу функционального преобразователя, а вторым и третьим входом -соответственно к выходу блока сравненияи к выходу датчика содержания контролируемой компоненты жидкости, соединенному со вторым входом блока сравнения,причем второй вход третьего интегратораподключен к задатчику времени интегрированияр второй вход пятого функциональногопреобразователя соединен с выходом второго блока определения времени транспортного запаздывания, а датчик скорости движения подложки соединен с первым входомблока определения высоты слоя жидкости,второй вход которого подключен к выходупервого функционального преобразователя,а третий вход - к задатчику ширины слояжидкости. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шеберетов В, И, и др. Основы технологии светочувствительных фотоматериалов, М., Химия", 1977, с. 336-339,2, Патент Великобритании М 1216233,кл, 6 050 5/03, 1968.3, .Авторское свидетельство СССР позаявке М 2560333, 18-24,кл, (л 05) 5/0326,12.77 (прототип).