JPH0425648B2 - - Google Patents

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JPH0425648B2
JPH0425648B2 JP8896983A JP8896983A JPH0425648B2 JP H0425648 B2 JPH0425648 B2 JP H0425648B2 JP 8896983 A JP8896983 A JP 8896983A JP 8896983 A JP8896983 A JP 8896983A JP H0425648 B2 JPH0425648 B2 JP H0425648B2
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JP
Japan
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temperature
furnace
wire
baking
controlled
Prior art date
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Expired
Application number
JP8896983A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59213467A (en
Inventor
Yoshimitsu Kobamatsu
Nobuo Wachi
Yoshinori Nakamura
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Showa Electric Wire and Cable Co filed Critical Showa Electric Wire and Cable Co
Priority to JP8896983A priority Critical patent/JPS59213467A/en
Publication of JPS59213467A publication Critical patent/JPS59213467A/en
Publication of JPH0425648B2 publication Critical patent/JPH0425648B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の技術分野〕 本発明は、エナメル線焼付炉の制御方式に関
し、特に芯線ボビン交換時の炉温設定変更の際に
も品質が変わらないようにしたこの種制御方式に
係わる。 〔発明の技術的背景〕 従来から、銅線、アルミ線などの芯線に絶縁塗
料を焼付けて、電動モータ等に用いる絶縁電線を
製造するための熱風循環式エナメル線焼付炉が知
られている。この焼付炉は、第1図に示すよう
に、電線走行路1の線入口2から線出口3に向つ
て電線4が走行し、電線に予じめ塗布されている
焼付用ワニス(例えば、ポリエステル(PEW)、
ポリエステルイミド(EIW)のようなエステル
系、あるいはポリビニルホルマール(PVF)、ポ
リウレタン(UEW)のようなポリマリン系樹脂)
の溶剤を、ダンパー(開閉器)GAS−Dから供
給される燃焼用ガスで高温とし、触媒6により燃
焼させ、ブロア7で高温空気を図の矢印方向に循
環させるものである。 この炉において、前記の、エアー8の供給量
(従つて、このエアー量に応じて供給されるガス
9(例えば、ブタン)の供給量)を調節するダン
パーGAS−Dの他に各所にダンパーが設けられ
ている。即ち、炉体上部に設けたダンパーF−D
は炉体から排気されるエアー量を調節するもので
ある。 PB−Dは圧力室を形成するダンパーで、炉体
からの熱風をシールするものである。C−Dはダ
ンパーDと共に、蒸発帯EZ上部に直接熱風を送
るダンパーである。また、B−Dは硬化帯CZと
蒸発帯EZに熱風を分流するダンパーで、これに
より硬化帯と蒸発帯の風量が変化し、焼付線の焼
度に影響する。 これらのダンパーGAS−D,F−D,PB−
D,C−D,B−Dの開度を調節することによ
り、蒸発帯EZ、硬化帯CZに最適な温度分布を与
え、電線に塗布されたワニスの焼付具合を決定す
ることができる。 このような温度分布を計測するために、炉体の
各所に温度検出点を設ける。即ち、硬化帯と蒸発
帯に熱風を分流させる前の測定点16(その温度
をB−Tとする)、炉体からの熱風吹出しとダン
パーPB−Dからの冷風の合流点にある測定点1
7(その温度をPB−Tとする)、硬化帯中部の測
定点18(その温度をK−Tとする)、蒸発帯上
部の測定点19(その温度をJ1−Tとする)、蒸
発帯下部の測定点20(その温度をJ2−Tとす
る)である。 上述のような温度分布が形成された炉内を芯線
は芯線ボビン47から繰出され、プーリ41を介
して、プーリ42−43間で所定回数巻回された
後、プーリ44−45を経て巻取ボビン(図示せ
ず)に巻取られる。 線速は交流可変速モータM15によりプーリ44
を駆動し、その回転数を変えることにより制御さ
れる。 而して、従来から、芯線ボビン47の交換時に
は、新旧ボビンの芯線端末を引き出し、両者をジ
ヨイントした後、新ボビンを入換えるのに相当時
間を要していた。しかし、前記のような熱風循環
式エナメル線焼付炉の高温高速機では芯線の引出
しが面倒であり、ジヨイント作業にトラブル等が
多かつた。このため、芯線ボビン交換時には線速
を低下させてジヨイント作業を行なう必要がある
が、その間焼度が特性オーバーになり、得られた
製品は屑になるという難点があつた。 〔発明の目的〕 本発明は叙上のような従来の難点を解消するた
めになされたもので、芯線ボビン交換時に炉温と
線速とに相関をもたせ、品質特性の安定を図つた
エナメル線焼付炉の制御方式を提供せんとするも
のである。 この目的を達成するために、本発明によるエナ
メル線焼付炉の制御方式は、エナメル線の線速に
対して炉温が所定の温度分布に制御可能なエナメ
ル線焼付炉を用い、芯線に絶縁塗料を前記焼付炉
において焼付けてエナメル線を製造するにあた
り、芯線ボビン交換時に、前記炉温を降下させ、
しかる後再び上昇させると共に、前記線速を前記
硬化帯中の温度変化に相応して低下上昇させるも
のである。 さらに、この制御方式は、特性を一層向上させ
るために、前記炉温の降下時には前記線速を所定
の時間早めに低下させ、前記炉温の上昇時には前
記線速を所定の時間遅れて上昇させるものであ
る。 〔発明の好ましい実施例〕 以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照し
て詳述する。 最初に炉温およびその温度分布の制御について
説明する。 一般に、1つの炉は線径が0.4〜2mmφ程度の
多種の電線の焼付を行なうが、線速は線径によつ
て異なり、かつ炉は例えば2本1組で、1対の炉
において例えば10組70本もの電線の焼付を同時に
行なうが、当然隣の炉の熱的影響を受け、しかも
線径によつて、またワニスの種類によつてもガス
の定常供給量も異なる。 このような事情の下で、炉の温度を制御するた
めに、例えば、測定点16の温度をダンパー5
で、測定点17の温度をダンパー11で、測定点
20の温度をダンパー10でそれぞれPI調節計
により制御する技法が考えられ、かつ実施されて
いる。しかしながら、この技法では、測定点1
6,17の温度は所望の一定値に制御することは
できても、本実施例で重要な制御量である点1
8,19,20の各温度を所定の温度分布または
勾配に調節することができない。 これは、測定点温度の何れか一つを所望の値に
制御するために、1つのダンパーを調節すれば、
当該点の温度はその所望値に調節できたとして
も、他の点における温度もことごとく変化してし
まうからである。 即ち、多数の制御量(本実施例の場合、点1
7,18,19,20における温度PB−T,K
−T,J1−T,J2−T)を含む多数の測定量(本
実施例の場合、点16,17,18,19,20
における温度B−T,PB−T,K−T,J1−T,
J2−T)が、多数の操作量(本実施例の場合、ダ
ンパーGAS−D,F−D,PB−D,C−D,B
−Dの開度)の何れか1つを操作したとき、それ
ぞれ変動する場合の制御(多変数制御)におい
て、測定量の測定により、各制御量が所望の値に
なるようにそれぞれの操作量を同時に、かつ自動
的に制御することは、PI制御の従来技術では不
可能である。 また、このような多変数の制御量と操作量の相
関関係で、かかる各対の制御量−操作量に依る制
御方式では、制御量の安定性が悪く、かつ応答性
に劣るものである。 そこで、本発明の一実施例においては、エナメ
ル線焼付炉の多変数制御を行なうにあたり、炉温
のような制御量を含む測定量の検出要素により、
各制御量がそれぞれ所望の値(設定目標値)にな
るようにダンパー開度のような操作量を同時に、
かつ自動的に制御せんとするものである。 次に、かかる多変数制御について順次説明す
る。 先ず、本実施例では、第1図に示す各ダンパー
GAS−D,F−D,PB−D,C−D,B−Dは
それぞれステツピングモータM5,M10,M1
1,M12,M14によりその開度が調節され、
かつ点16,17,18,19,20に熱電対が
設置されている。各ステツピングモータは入力信
号(実線で示す)が印加され、かつ出力信号(点
線で示す)が発生される。さらに、線速を規制す
るモータM15からは出力信号が発生され、その線
速は線速計40で示される。また、各熱電対から
は出力信号が生起される。これらの信号はI/O
(A/D)コントローラ25でA/D変換されて
CPU26(ヒユーレツトパツカード社製
HP1000Mシリーズ)へ供給され、そこで演算、
制御された信号が、再びコントローラ25でD/
A変換されて各ダンパーのステツピングモータへ
印加される。 次に、かかる制御方式について第2図に基づき
詳述する。 同方式において、制御対象であるエナメル線焼
付炉30の、例えば温度のような複数の制御量
(点17,18,19,20における温度PB−
T,K−T,J1−T,J2−T) Y=Y1 Y2 Y3 Y4 を含む複数の測定量(点16,17,18,1
9,20における温度B−T,PB−T,K−T,
J1−T,J2−T Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 がダンパーの開度のような複数の操作量(ダンパ
ーGAS−D,F−D,PB−D,C−D,B−D
の開度) U=U1 U2 U3 U4 U5 の何れによつても変動する場合に、該制御量がそ
の目標値 YR=YR1 YR2 YR3 YR4 に調節されうように操作量を制御せんとするもの
である。 制御量Y1〜Y4は、引出し点31から引出され
て目標値YR1〜YR4の差引き点32へそれぞれ接
続され、制御量と目標値の差 Y1−YR1 〓 〓 Y4−YR4=ε1 〓 ε4 を得ている。 これらの差ε1……ε4は、演算要素Cに印加され
る。要素Cは C11…C14 〓 〓 C51…C54 と記述される行列で、 C11…C14 〓 〓 C51…C54 ε1 〓 ε4=U′c1 〓 U′c5 の操作変数U′c1…U′c5を線形処理により与えるも
のである。これらの操作変数はそれぞれ積分器I1
〜I5に印加され、積分動作が遂行されて量Uc1
Uc5として各操作量U1〜U5に印加される。 この量Ucは、積分機能が遂行される結果、次
のように表わされる。 Uc(t)=Uc(t-1)+C11…C14 〓 〓 C51…C54 ε1 〓 ε4 この積分動作とは、積分器による線形の積分機
能のみならず、積分機能を含む、あるいはこれと
類似する動作を包含するものである。 また、積分動作には、動的補償を含ませるよう
にしてもよい。 なお、演算要素Cの、 C11…C14 〓 〓 C51…C54 の各要素は、制御対象としてのエナメル線焼付炉
30を自動制御する前に、予じめその制御対象を
モデルとして最適制御理論と、目標値YR1〜YR4
を与えるときの、操作変数U′c1〜U′C5、操作量
U1〜U5、制御量Y1〜Y4の挙動のシユミレーシヨ
ンとにより求め、最も適切に定められるものであ
る(“Control System Design for Furnace by
Using CAD”by K.Furuta et al at the IFAC
Symposium on the Theory and Application
of Digital Control,Delhi,Sessin 20,1982参
照)。 また、引出し点31は、フイードバツク要素F
を介して差引き点33に接続されている。これに
より、制御量Y1〜Y4を含む測定量Y1〜Y5にフイ
ードバツク動作が線形処理により遂行され操作量
U1〜U5へ減算的に印加される。このフイードバ
ツク動作には、動的補償を含ませるようにしても
よい。フイードバツクの出力UFは、 UF=UF1 〓 UF5=F11…F15 〓 〓 F51…F55 Y1 〓 Y5 である。 なお、 F11…F15 〓 〓 F51…F55 の各要素も、前述の最適制御理論と、シユミレー
シヨンとにより予じめ求められるものである。 更に、引出し点34は、フイードフオワード要
素Nを介して加合せ点33へ接続されている。こ
れにより、目標値YR1〜YR4にフイードフオワー
ド動作即ち比例動作が線形処理により遂行されて
操作量U1〜U5へ加算的に印加される。このフイ
ードフオワード動作には、動的補償を含ませるよ
うにしてもよい。フイードフオワードの出力UN
は、 UN=UN1 〓 UN5=N11…N14 〓 〓 N51…N54 YR1 〓 YR4 である。 この場合、 N11…N14 〓 〓 N51…N54 の各要素も、前述と同様に最適制御理論と、シユ
ミレーシヨンとによつて予じめ求められるもので
ある。 このように、操作量Uには、3種類の操作入力
が供給される結果、最終的には操作量Uは次のよ
うになる。 U=Uc−UF+UN 操作量へ供給されるこれらの和出力 Uc−UF+UN が所定の範囲を越えるときに、前記積分動作を停
止させるリミツタLが各操作ラインに介在されて
いる(第2図)。 第2図において、点線で囲む部分はCPUを表
わし、目標値YR1〜YR4の入力インターフエース
にはA/D変換のための入出力装置I/O−1、
操作量U1〜U5の出力インターフエースにはD/
A変換のための入出力装置I/O−2、制御量
Y1〜Y4を含む測定量Y1〜Y5の後向き径路への入
力インターフエースにはA/D変換のための入出
力装置I/O−3が介在されている(第1図)。 このように構成されて成る多変数自動制御系は
次のように動作する。 先ず焼付炉30を働らかせて、制御量Y1〜Y4
を含む測定量Y1〜Y5に応じて積分動作の初期値
を設定する(第3図)。次いで、CPUは目標値
YR1〜YR4、制御量Y1〜Y4を含む測定量Y1〜Y5
のデータを読み取る。CPUの演算要素C、フイ
ードバツク要素F、フイードフオワード要素Nは
それぞれ前述の行列式で表わされる値に従つてそ
の演算を遂行し、 U′c=U′c1 〓 U′c5=C11…C14 〓 〓 C51…C54 ε1 〓 ε4 UF=UF1 〓 UF5=F11…F15 〓 〓 F51…F55 Y1 〓 Y4 UN=UN1 〓 UN5=N11…N14 〓 〓 N51…N54 YR1 〓 YR4 を計算する。 この操作量出力は、所定の範囲内に維持されて
制御される必要がある。このため、各操作量出力
値は、その範囲にあるか否かが判断され、若しも
その範囲内にあるときは、積分動作を遂行し、範
囲を越えるときは、リミツタLを介して出力せし
める(第3図)。 このようにして、各操作変数U′c1……はそれぞ
れ積分器I1…I5が働らき、積分動作が遂行されて Uc(t)=Uc(t−1)+U′c1 〓 U′c5 の積分出力を生じる。 このような機能を導入すれば、本実施例のよう
に操作量としてのダンパーの開度が0〜100%で
あるにもかかわらず、動作開始時から積分動作を
遂行すれば、当初は操作量と目標値との差ε1…ε4
が大きいので、ダンパーの開度が事実上200ある
いは300%という不都合な操作量信号を発生する
ということが回避される。 こうして、積分器は目標値との制御量の差 ε=YR1 〓 YR4−Y1 〓 Y4 が零になるまで積分動作を繰返し、制御量が目標
値に可及的に接近するように制御ループを形成す
るものである。 而して、操作量U U=Uc−UF+UN が計算され、制御対象30へ出力される。 この場合、フイードフオワード要素Fのフイー
ドバツク出力UFは、制御系の固有の特性を安定
化させる機能をもつものである。 一方、フイードフオワード要素Nの出力UNは、
目標値YRに制御量Yが迅速に接近するようにそ
の立上りを早めるもので、特に炉の動作開始時に
大きな効果を有する。この要素Nにより制御系の
応答性(レスポンス)は一段と向上する。 こうして、操作量Uが制御対象30へ出力され
ると、次のサンプリングまで所定時間遅延させ、
再び次の動作が繰返される。 上記実施例において、制御量、目標値は4個、
操作変数、操作量、測定量に5個の場合について
説明したが、それぞれl個、m個(l、mは正の
整数で、m≧l)の場合にも、本発明は等しく適
用できるものである。 <具体例> 第1図に示すような熱風循環式焼付炉を使用し
以下の実験を行つた。 上記炉の下部に配置され、ポリエステルワニス
(東芝ケミカル社製ポリエステル樹脂TVE−
5326F、樹脂分40%、溶剤(クレゾール、ナフ
サ)60%)を収容したアプリケータ48に線径1.0
mmの銅線を通過せしめてその外周にワニスを塗布
した。こうして得られた線材を上記炉内に走行さ
せ、線材外周に塗布されているワニスの溶剤をダ
ンパーGAS−Dから供給される純ブタンガスで
高温とし、ハニカム型白金触媒6により燃焼させ
てブロア7で高温空気を循環させた。 測定点17,18,19および20の温度をそ
れぞれの定常時の温度目標値に設定した。ダンパ
ーGAS−D,F−D,PB−D,C−D,B−D
の開度を前述の多変数制御により操作して測定点
16を含む測定点17〜20の温度B−T,PB
−T,K−T,J1−T,J2−Tを計測した。その
結果を第4図に示す。同図において第1図と同じ
参照番号は同じ部分を表わす。 第4図から明らかなように、多変数制御はX点
で開始され、Y帯域においては各制御量としての
測定点17〜20の温度PB−T,K−T,J1
T,J2−Tはそれぞれ目標値に独立して調節され
た。 さらに、PおよびQ点において測定点18およ
び19の設定温度目標値を10℃上げてそれぞれ設
定した。同図から明らかなように、得られた測定
点18,19の制御量としての温度は独立してそ
れぞれ各目標値に調節することができた。 次に上述の炉温およびその温度分布に相関させ
たエナメル線線速の制御について説明する。 焼付炉の硬化帯CZの温度変化d(K−T)/dt
がI/Oコントローラ25を介してCPU26に
読み込まれる。CPUはこの温度変化に相応した
線速Vの線速変化dv/dtを演算した信号をI/
Oコントローラ25を介してECモータM15へ出
力し、プーリ44を介してエナメル線4の線速
は、この信号によつて低下上昇される。 なお、これらの温度変化と線速変化の相応は実
質的に比例動作であるが、線形の比例機能のみな
らず、比例機能を含む、あるいはこれと類似する
動作を包含するものである。 次に、炉温と線速の相関を、PEW1種0.5mmφ
の芯線を前述の具体例と同じ条件下で実施した例
について説明する。 第5図a〜cにおいて、測定開始から30分まで
は定常状態であり、ダンパーC−D,B−D,
PB−D,GAS−D,F−Dと炉温B−T,K−
T,J1−T,J2−T,PB−Tは前述の多変数制
御により所定の開度と炉温および温度分布に制御
されている。 30分の時点で、芯線ボビン交換の入力を与え
る。即ち、炉温の目標値YR1〜YR4(第2図)をそ
のジヨイント作業およびボビン入換作業のために
降下させる。この低温目標値によりダンパー開度
が制御され、炉温が降下される。この炉温のうち
硬化帯CZの温度K−Tの温度変化に相応してモ
ータM15は回転数が低下され、線速も低下する。
この炉温降下時には線速を所定時間t1早めに低下
させる。これは、エナメル線はプーリ42−43
間に5〜10回も巻回されており、巻き初めと巻き
終りとでは熱的時間遅れがあるからである。 60〜80分において、炉温は低温状態を維持し、
線速も低速状態を保つており、この間でジヨイン
ト作業およびボビン交換を行なう。 再び、80分において、炉温を元に戻すために、
目標値YR1〜YR4は最初の高温温度に設定される。
ダンパー開度が制御され、95分において炉温およ
びその温度分布は元の状態に復帰される。線速
も、炉の硬化帯の温度K−Tの温度上昇変化に相
応して上昇される。 また、炉温の上昇時には線速は、前述の時間t1
について述べたと同じ理由により、所定の時間t2
遅れて上昇される。なお、t2は実質的にt1と等し
い値である。 第6図に第5図aの炉温変化において、品質特
性確認のためのサンプリング位置時間を縦の線1
〜10にて示す。 下表はそれらの位置時間1〜10のサンプリン
グNo.ごとの品質特性比較データを示す。同表から
明らかなように、ボビン交換時の炉温設定変更の
際に、炉温と線速に所定の相関をもたせた結果、
色相その値の品質は、定常状態のそれと変わるこ
となく、良品質のエナメル線が得られた。 また、以上の実施例はPEW0.5mmφのエナメル
線についての実施例であるが、PVF,UEW,EIW
などの線についても同様の優れた効果を呈した。
[Technical Field of the Invention] The present invention relates to a control system for an enamelled wire baking furnace, and particularly to this type of control system that prevents the quality from changing even when changing the furnace temperature setting when replacing the core wire bobbin. [Technical Background of the Invention] Conventionally, hot air circulation enamelled wire baking furnaces have been known for baking insulating paint onto core wires such as copper wires and aluminum wires to produce insulated wires for use in electric motors and the like. As shown in FIG. 1, in this baking furnace, a wire 4 runs from a wire entrance 2 to a wire exit 3 of a wire running path 1, and a baking varnish (for example, polyester (PEW),
Ester-based resins such as polyester imide (EIW), or polymarine-based resins such as polyvinyl formal (PVF) and polyurethane (UEW))
The solvent is heated to a high temperature using combustion gas supplied from a damper (switch) GAS-D, combusted by a catalyst 6, and the high-temperature air is circulated by a blower 7 in the direction of the arrow in the figure. In this furnace, in addition to the damper GAS-D that adjusts the amount of air 8 supplied (therefore, the amount of gas 9 (e.g., butane) supplied according to the amount of air), dampers are installed at various locations. It is provided. That is, the damper F-D installed at the top of the furnace body
is for adjusting the amount of air exhausted from the furnace body. PB-D is a damper that forms a pressure chamber and seals hot air from the furnace body. Together with damper D, C-D is a damper that sends hot air directly to the upper part of the evaporation zone EZ. Further, B-D is a damper that separates hot air into the hardening zone CZ and the evaporation zone EZ, which changes the air volume in the hardening zone and the evaporation zone, which affects the baking degree of the baking line. These dampers GAS-D, FD, PB-
By adjusting the opening degrees of D, CD, and BD, an optimum temperature distribution can be given to the evaporation zone EZ and the hardening zone CZ, and the degree of baking of the varnish applied to the electric wire can be determined. In order to measure such temperature distribution, temperature detection points are provided at various locations on the furnace body. That is, measurement point 16 before the hot air is divided into the hardening zone and the evaporation zone (its temperature is designated as B-T), and measurement point 1 at the confluence of the hot air blowing from the furnace body and the cold air from the damper PB-D.
7 (the temperature is PB-T), measurement point 18 in the middle of the hardening zone (the temperature is K-T), measurement point 19 in the upper part of the evaporation zone (the temperature is J 1 -T), evaporation This is the measurement point 20 at the lower part of the zone (its temperature is J2 -T). The core wire is fed out from the core wire bobbin 47 in the furnace where the temperature distribution as described above is formed, is wound a predetermined number of times between the pulleys 42 and 43 via the pulley 41, and then is wound up via the pulleys 44 and 45. It is wound onto a bobbin (not shown). Linear speed is controlled by pulley 44 by AC variable speed motor M15 .
It is controlled by driving the motor and changing its rotation speed. Conventionally, when replacing the core wire bobbin 47, it has taken a considerable amount of time to pull out the core wire ends of the old and new bobbins, joint them, and then replace the new bobbin. However, in the high-temperature, high-speed machine of the hot air circulation type enamelled wire baking furnace as described above, it is troublesome to draw out the core wire, and there are many troubles in the joint work. For this reason, when replacing the core wire bobbin, it is necessary to reduce the wire speed and perform the jointing operation, but this has the disadvantage that the degree of baking exceeds the characteristic and the resulting product becomes scrap. [Object of the Invention] The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional difficulties, and it provides an enameled wire that has a correlation between the furnace temperature and the wire speed when replacing the core wire bobbin, thereby stabilizing the quality characteristics. The purpose is to provide a control method for a baking furnace. In order to achieve this objective, the control method for the enameled wire baking furnace according to the present invention uses an enameled wire baking furnace that can control the furnace temperature to a predetermined temperature distribution with respect to the wire speed of the enameled wire, and coats the core wire with insulating coating. to produce an enamelled wire by baking in the baking furnace, lowering the furnace temperature when replacing the core wire bobbin,
Thereafter, the linear velocity is increased again, and the linear velocity is decreased or increased in accordance with the temperature change in the curing zone. Furthermore, in order to further improve the characteristics, this control method reduces the linear velocity earlier by a predetermined time when the furnace temperature falls, and increases the linear velocity after a predetermined time delay when the furnace temperature rises. It is something. [Preferred Embodiments of the Invention] Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, control of the furnace temperature and its temperature distribution will be explained. Generally, one furnace burns various types of wires with wire diameters of about 0.4 to 2 mmφ, but the wire speed varies depending on the wire diameter, and the furnace is made up of a set of two wires, for example. As many as 70 sets of wires are being baked at the same time, but they are naturally affected by the heat from the neighboring furnace, and the steady supply of gas also varies depending on the diameter of the wires and the type of varnish. Under these circumstances, in order to control the temperature of the furnace, for example, the temperature at the measurement point 16 must be controlled by the damper 5.
Therefore, a technique has been devised and implemented in which the temperature at the measurement point 17 is controlled by the damper 11, and the temperature at the measurement point 20 is controlled by the damper 10 using a PI controller. However, in this technique, the measurement point 1
Although the temperatures at points 6 and 17 can be controlled to a desired constant value, point 1, which is an important control amount in this example,
8, 19, and 20 cannot be adjusted to a predetermined temperature distribution or gradient. This means that if you adjust one damper to control one of the measurement point temperatures to a desired value,
This is because even if the temperature at that point can be adjusted to the desired value, the temperatures at other points will also change. That is, a large number of controlled variables (in the case of this embodiment, point 1
Temperature PB-T, K at 7, 18, 19, 20
-T, J 1 -T, J 2 -T) (in this example, points 16, 17, 18, 19, 20
The temperatures at B-T, PB-T, K-T, J 1 -T,
J 2 -T) is a large number of manipulated variables (in the case of this example, dampers GAS-D, FD, PB-D, CD, B
- In control (multivariable control) where each variable changes when any one of the opening degree of D) is operated, each manipulated variable is adjusted so that each controlled variable becomes the desired value by measuring the measured amount. It is impossible to control both simultaneously and automatically using conventional PI control technology. Further, due to the correlation between the controlled variable and the manipulated variable of multiple variables, a control method based on each pair of controlled variable and manipulated variable has poor stability of the controlled variable and poor responsiveness. Therefore, in one embodiment of the present invention, when performing multivariable control of an enameled wire baking furnace, a detection element for a measured quantity including a controlled quantity such as the furnace temperature is used to
At the same time, manipulated variables such as damper opening are adjusted so that each controlled variable reaches the desired value (set target value).
And it is intended to be automatically controlled. Next, such multivariable control will be sequentially explained. First, in this example, each damper shown in FIG.
GAS-D, FD, PB-D, CD, and BD are stepping motors M5, M10, and M1, respectively.
The opening degree is adjusted by 1, M12, and M14,
In addition, thermocouples are installed at points 16, 17, 18, 19, and 20. Each stepping motor receives an input signal (shown as a solid line) and generates an output signal (shown as a dotted line). Furthermore, an output signal is generated from the motor M 15 that regulates the linear velocity, and the linear velocity is indicated by the linear velocity meter 40 . Each thermocouple also produces an output signal. These signals are I/O
(A/D) A/D converted by controller 25
CPU26 (manufactured by Heuretsu Patscard Co., Ltd.)
HP1000M series), where it is calculated and
The controlled signal is sent to the controller 25 again.
The signal is converted into A and applied to the stepping motor of each damper. Next, such a control system will be explained in detail based on FIG. 2. In this method, a plurality of control variables such as temperature (temperature PB- at points 17, 18, 19, 20
T, K-T, J 1 -T, J 2 -T) Y=Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 (points 16, 17, 18, 1
Temperature B-T, PB-T, K-T at 9,20,
J 1 -T, J 2 -T Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 is multiple manipulated variable such as damper opening (damper GAS-D, FD, PB-D, C-D, B -D
The control variable is adjusted to its target value Y R = Y R1 Y R2 Y R3 Y R4 when U = U 1 U 2 U 3 U 4 U 5 . The purpose is to control the amount of operation. The controlled quantities Y 1 to Y 4 are drawn out from the extraction point 31 and connected to the subtraction points 32 of the target values YR 1 to YR 4 , respectively, and the difference between the controlled quantities and the target values Y 1 −Y R1 〓 〓 Y 4 − Y R4 = ε 1 〓 ε 4 is obtained. These differences ε 1 ...ε 4 are applied to the calculation element C. Element C is a matrix written as C 11 ...C 14 〓 〓 C 51 ...C 54 , where C 11 ...C 14 〓 〓 C 51 ...C 54 ε 1 〓 ε 4 = U′c 1 〓 U′c 5 The manipulated variables U'c 1 ... U'c 5 are given by linear processing. These manipulated variables are each integrator I 1
~ I 5 is applied, an integral action is performed and the quantity Uc 1 ~
It is applied as Uc5 to each manipulated variable U1 to U5 . This quantity Uc is expressed as follows as a result of performing an integral function. Uc(t)=Uc(t-1)+C 11 …C 14 〓 〓 C 51 …C 54 ε 1 〓 ε 4This integral operation includes not only the linear integral function by the integrator, but also the integral function. Or it includes operations similar to this. Further, the integral operation may include dynamic compensation. In addition, each element of calculation element C, C 11 ...C 14 〓 〓 〓 C 51 ...C 54 , is optimized in advance using the control object as a model before automatically controlling the enameled wire baking furnace 30 as the control object. Control theory and target values YR 1 to YR 4
Manipulated variables U′c 1 ~ U′C 5 and manipulated variables
U 1 to U 5 and a simulation of the behavior of the controlled variables Y 1 to Y 4 , and is determined most appropriately (“Control System Design for Furnace by
Using CAD”by K.Furuta et al at the IFAC
Symposium on the Theory and Application
of Digital Control, Delhi, Sessin 20, 1982). Further, the extraction point 31 is the feedback element F
It is connected to the subtraction point 33 via. As a result, a feedback operation is performed on the measured quantities Y 1 to Y 5 including the controlled quantities Y 1 to Y 4 through linear processing, and the manipulated quantities
It is applied subtractively to U 1 to U 5 . This feedback operation may include dynamic compensation. The feedback output U F is U F = U F1 〓 U F5 = F 11 ...F 15 〓 〓 F 51 ... F 55 Y 1 〓 Y 5 . Note that each element of F 11 ...F 15 〓 〓 〓 F 51 ...F 55 is also determined in advance by the aforementioned optimal control theory and simulation. Furthermore, the extraction point 34 is connected to the summing point 33 via a feed forward element N. As a result, a feedforward operation, that is, a proportional operation is performed on the target values Y R1 to Y R4 by linear processing, and is applied additively to the manipulated variables U 1 to U 5 . This feed forward operation may include dynamic compensation. Feedforward output U N
is, U N = U N1 〓 U N5 = N 11 …N 14 〓 〓 N 51 … N 54 Y R1 〓 Y R4 . In this case, each element of N 11 ...N 14 〓 〓 N 51 ...N 54 is also determined in advance by the optimal control theory and simulation as described above. In this way, as a result of three types of operation inputs being supplied to the manipulated variable U, the manipulated variable U finally becomes as follows. U = Uc - U F + U N A limiter L is interposed in each operating line to stop the integral operation when the sum output Uc - U F + U N supplied to the manipulated variable exceeds a predetermined range. (Figure 2). In FIG. 2, the part surrounded by a dotted line represents the CPU, and the input interface for target values Y R1 to Y R4 includes an input/output device I/O-1 for A/D conversion,
The output interface for the manipulated variables U 1 to U 5 has D/
Input/output device I/O-2 for A conversion, control amount
An input/output device I/O-3 for A/D conversion is interposed at the input interface to the backward path of the measured quantities Y 1 to Y 5 including Y 1 to Y 4 (FIG. 1). The multivariable automatic control system configured as described above operates as follows. First, the baking furnace 30 is operated to control the control amount Y 1 to Y 4
The initial value of the integral operation is set according to the measured quantities Y 1 to Y 5 including (FIG. 3). Next, the CPU is set to the target value
YR 1 to YR 4 , measured quantities Y 1 to Y 5 including controlled quantities Y 1 to Y 4
Read the data. The calculation element C, the feedback element F, and the feedback element N of the CPU each perform their calculations according to the values expressed by the above-mentioned determinant, and U′c=U′c 1 〓 U′c 5 =C 11 …C 14 〓 〓 C 51 …C 54 ε 1 〓 ε 4 U F =U F1 〓 U F5 =F 11 …F 15 〓 〓 F 51 …F 55 Y 1 〓 Y 4 U N =U N1 〓 U N5 =N 11 ...N 14 〓 〓 N 51 ...N 54 Y R1 〓 Calculate Y R4 . This manipulated variable output needs to be controlled and maintained within a predetermined range. Therefore, it is determined whether each manipulated variable output value is within the range, and if it is within the range, an integral operation is performed, and if it exceeds the range, it is output via limiter L. (Figure 3). In this way, the integrators I 1 ... I 5 act on each manipulated variable U′c 1 . yields an integral output of ′c 5 . If such a function is introduced, even though the damper opening degree as the manipulated variable is 0 to 100% as in this embodiment, if the integral operation is performed from the start of the operation, the manipulated variable will initially be and the target value ε 1 … ε 4
Since this is large, it is avoided that the damper opening degree effectively generates an undesirable manipulated variable signal of 200 or 300%. In this way, the integrator repeats the integration operation until the difference between the controlled variable and the target value ε=Y R1 〓 Y R4 −Y 1 〓 Y 4 becomes zero, so that the controlled variable approaches the target value as much as possible. It forms a control loop. Thus, the manipulated variable U U=Uc-U F + UN is calculated and output to the controlled object 30. In this case, the feedback output U F of the feedback element F has the function of stabilizing the inherent characteristics of the control system. On the other hand, the output U N of the feedforward element N is
It accelerates the rise of the controlled variable Y so that it quickly approaches the target value YR , and has a particularly great effect at the start of furnace operation. This element N further improves the responsiveness of the control system. In this way, when the manipulated variable U is output to the controlled object 30, it is delayed for a predetermined time until the next sampling,
The following operation is repeated again. In the above embodiment, there are four controlled variables and target values,
Although the case where there are five manipulated variables, manipulated quantities, and measured quantities has been described, the present invention is equally applicable to cases where there are l and m pieces, respectively (l and m are positive integers, and m≧l). It is. <Specific Example> The following experiment was conducted using a hot air circulation baking furnace as shown in FIG. Polyester varnish (polyester resin TVE manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd.) is placed at the bottom of the above furnace.
5326F, wire diameter 1.0 in applicator 48 containing 40% resin and 60% solvent (cresol, naphtha).
mm copper wire was passed through and varnish was applied to its outer periphery. The wire thus obtained is run through the furnace, the solvent for the varnish applied to the outer periphery of the wire is heated to high temperature with pure butane gas supplied from the damper GAS-D, and is combusted by the honeycomb type platinum catalyst 6 and then by the blower 7. circulated hot air. The temperatures at measurement points 17, 18, 19, and 20 were set to their respective steady-state temperature target values. Damper GAS-D, FD, PB-D, C-D, BD
The temperature at measurement points 17 to 20 including measurement point 16 is adjusted by controlling the opening degree of the
-T, K-T, J 1 -T, and J 2 -T were measured. The results are shown in FIG. In this figure, the same reference numbers as in FIG. 1 represent the same parts. As is clear from FIG. 4, the multivariable control starts at point X, and in the Y band, the temperatures PB-T, K-T, J 1 -
T and J2 -T were each adjusted independently to the target value. Furthermore, the temperature target values for measurement points 18 and 19 were set at points P and Q, respectively, with a 10°C increase. As is clear from the figure, the temperatures as control variables at the obtained measurement points 18 and 19 could be independently adjusted to each target value. Next, control of the enameling wire speed in relation to the above-mentioned furnace temperature and its temperature distribution will be explained. Temperature change d(K-T)/dt of hardening zone CZ of baking furnace
is read into the CPU 26 via the I/O controller 25. The CPU sends a signal obtained by calculating the linear velocity change dv/dt of the linear velocity V corresponding to this temperature change to I/
This signal is output to the EC motor M15 via the O controller 25, and via the pulley 44, the linear speed of the enameled wire 4 is decreased or increased. Note that the correspondence between the temperature change and the linear velocity change is substantially a proportional operation, but it includes not only a linear proportional function but also an operation that includes a proportional function or is similar to this. Next, the correlation between furnace temperature and linear speed is
An example will be described in which the core wire of 1 is used under the same conditions as the above-mentioned specific example. In Fig. 5 a to c, the steady state is maintained for 30 minutes from the start of the measurement, and dampers C-D, B-D,
PB-D, GAS-D, FD and furnace temperature B-T, K-
T, J 1 -T, J 2 -T, and PB-T are controlled to predetermined opening degrees, furnace temperatures, and temperature distributions by the multivariable control described above. At 30 minutes, input to replace the core wire bobbin is given. That is, the target furnace temperature values Y R1 to Y R4 (FIG. 2) are lowered for the joint work and bobbin replacement work. The damper opening degree is controlled by this low temperature target value, and the furnace temperature is lowered. Corresponding to the temperature change of the temperature K-T of the hardening zone CZ among the furnace temperatures, the rotational speed of the motor M15 is lowered and the linear speed is also lowered.
When the furnace temperature falls, the linear velocity is lowered earlier by a predetermined time t1 . This is the enamelled wire pulley 42-43
This is because the wire is wound 5 to 10 times in between, and there is a thermal time lag between the beginning and end of the winding. For 60 to 80 minutes, the furnace temperature remains low,
Linear speed is also maintained at a low speed, and joint work and bobbin replacement are performed during this time. Again, at 80 minutes, to return the furnace temperature to the original temperature,
The target values Y R1 to Y R4 are set to the first high temperature.
The damper opening degree is controlled, and the furnace temperature and its temperature distribution are returned to their original state in 95 minutes. The line speed is also increased correspondingly to the temperature increase of the temperature K-T in the hardening zone of the furnace. Furthermore, when the furnace temperature rises, the linear velocity changes over the aforementioned time t 1
For the same reason mentioned for a given time t 2
It will be raised later. Note that t 2 is substantially equal to t 1 . Figure 6 shows the vertical line 1 for the sampling position time for confirming quality characteristics when the furnace temperature changes in Figure 5a.
It is shown in ~10. The table below shows quality characteristic comparison data for each sampling number of position times 1 to 10. As is clear from the table, as a result of creating a predetermined correlation between the furnace temperature and linear speed when changing the furnace temperature setting when replacing the bobbin,
The quality of the hue value was unchanged from that in the steady state, and a good quality enameled wire was obtained. In addition, the above examples are examples of enamelled wire with PEW0.5mmφ, but PVF, U EW, EIW
The same excellent effect was obtained for lines such as .

【表】【table】

【表】【table】

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の実施例からも明らかなように、本発明の
エナメル線焼付炉制御によれば、芯線ボビン交換
時の炉温設定変更の際に、炉温と線速に所定の相
関を与えるようにしたから、炉の定常時と同様の
品質特性が得られる。
As is clear from the above embodiments, according to the enameled wire baking furnace control of the present invention, a predetermined correlation is given to the furnace temperature and wire speed when changing the furnace temperature setting when replacing the core wire bobbin. As a result, the same quality characteristics as in the steady state of the furnace can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は制御対象としての熱風循環式エナメル
線焼付炉の説明図、第2図は該制御対象へ本発明
を適用した自動制御方式のブロツクダイヤグラ
ム、第3図は該方式の動作フローチヤート、第4
図は該方式による制御量(温度)および操作量
(ダンパー開度)の制御結果値を示すグラフ、第
5図a,b,cは炉温、ダンパー開度および線速
のグラフ、第6図は第5図aの品質特性確認のた
めのサンプリング位置時間を示す図である。 30……エナメル線焼付炉、47……芯線ボビ
ン、K−T……硬化帯中の温度、第5図c……線
速。
Fig. 1 is an explanatory diagram of a hot air circulation enamelled wire baking furnace as a controlled object, Fig. 2 is a block diagram of an automatic control system in which the present invention is applied to the controlled object, and Fig. 3 is an operational flowchart of the system. Fourth
The figure is a graph showing the control result values of the controlled variable (temperature) and the manipulated variable (damper opening) by this method. Figure 5 a, b, and c are graphs of furnace temperature, damper opening, and linear velocity. Figure 6 5 is a diagram showing sampling position times for confirming quality characteristics in FIG. 5a; FIG. 30...Enameled wire baking furnace, 47...Core wire bobbin, K-T...Temperature in hardening zone, Fig. 5c...Line speed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エナメル線の線速に対して炉温が所定の温度
分布に制御可能なエナメル線焼付炉を用い、芯線
に絶縁塗料を前記焼付炉において焼付けてエナメ
ル線を製造するにあたり、芯線ボビン交換時に、
前記炉温を降下させ、しかる後再び上昇させると
共に、前記線速を前記硬化帯中の温度変化に相応
して低下上昇させることを特徴とするエナメル線
焼付炉の制御方式。 2 前記炉温の降下時には前記線速を所定の時間
早めに低下させ、前記炉温の上昇時には前記線速
を所定の時間遅れて上昇させる特許請求の範囲第
1項記載のエナメル線焼付炉の制御方式。
[Claims] 1. In manufacturing an enameled wire by using an enameled wire baking furnace in which the furnace temperature can be controlled to a predetermined temperature distribution with respect to the linear speed of the enameled wire, and baking an insulating paint on the core wire in the baking furnace. , when replacing the core wire bobbin,
A control method for an enameled wire baking furnace, characterized in that the furnace temperature is lowered and then raised again, and the wire speed is lowered or raised in accordance with temperature changes in the hardening zone. 2. The enameled wire baking furnace according to claim 1, wherein when the furnace temperature falls, the linear speed is lowered earlier by a predetermined time, and when the furnace temperature rises, the wire speed is increased after a predetermined time delay. control method.
JP8896983A 1983-05-20 1983-05-20 System for controlling baking furnace for enameled wire Granted JPS59213467A (en)

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