RU2745432C1

RU2745432C1 - Method for controlling and repairing wire insulation

Info

Publication number: RU2745432C1
Application number: RU2020122697A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Смирнов
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2021-03-25

Abstract

FIELD: electrical measuring technology.
SUBSTANCE: invention relates to electrical measuring technology and can be used in the cable industry for monitoring and repairing the enamel insulation of wires. The stage for controlling the speed of the movement of the wire, the technological parameters of the enameling process on a defective section and the time for the presence of the defective section with enamel applied thereon in the drying area and in the pump area are carried out using a fuzzy adjustment system, for this purpose, several fuzzy microcontrollers connected to each other via a multiplexer, each of which comprises a block of knowledge and rules, a fuzzification unit, a logic unit and a defuzzification unit, are introduced into the circuit of the insulation repair system, the speed of the wire, the number of defects and their length, as well as the distance from the defect sensor to the rear edge of the defect, and information on the parameters of the wire movement, the defects detected by the control and their lengths are transmitted to each of the microcontrollers, where it is fuzzificated, processed in a logical device on the basis of the knowledge base and the rules laid down in each microcontroller, after which the obtained data are defuzzificated, convert them into control effects, which are received at the input of the wire rewind drives, at the enamel dispenser, at the drying unit and at the curin unit, which practice the received commands and periodically change the speed of the wire depending on the location of the defective section.
EFFECT: aim of the invention is to increase accuracy of monitoring and the length of defective sections in the insulation of the wire and to enable repairing defective sections of the enamel insulation of the wires by carrying the enamel on the spot of the detected defect during a continuously moving wire.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в кабельной промышленности для контроля и ремонта эмалевой изоляции проводов.The invention relates to electrical engineering and can be used in the cable industry for monitoring and repairing enamel insulation of wires.

Известен способ контроля дефектности изоляции проводов, описанный в [1].A known method for monitoring the defectiveness of the insulation of wires, described in [1].

В соответствии с этим способом целостность изоляции выражается числом точечных повреждений на проводе определенной длины, зафиксированных с помощью электрического испытательного устройства.According to this method, the integrity of the insulation is expressed in terms of the number of point faults on a wire of a certain length, recorded with an electrical tester.

Образец провода длиной (30 ± 1) м протягивают со скоростью (275 ± 25) мм/с между двумя фетровыми пластинами, погруженными в электролитический раствор сернокислого натрия Na₂SO₄в воде (концентрация 30 г/л). При этом между жилой провода и раствором, соединенными в электрическую цепь, прикладывают испытательное напряжение постоянного тока (50 ± 3) В при разомкнутой цепи. Усилие, прикладываемое к проводу, должно быть не более 0,03 Н. Точечные повреждения фиксируют соответствующим реле со счетчиком. Счетчик должен срабатывать при сопротивлении изоляции провода менее 10 кОм в течение не менее 0,04 с. Счетчик не должен срабатывать при сопротивлении 15 кОм и более. Цепь для определения повреждений должна работать со скоростью срабатывания (5 ± 1) мс, обеспечивая регистрацию с частотой (500 ± 25) повреждений в минуту при протягивании провода без изоляции. Контроль по указанному способу осуществляют на отрезках провода длиной 30 м, отрезанных от конца провода катушек, выбранных выборочно из партии однотипных катушек. Проводят одно испытание. Фиксируют число точечных повреждений на длине провода 30 м. Если количество точечных повреждений превышает некоторую допустимую для данного типа провода величину, то партию катушек, из которых выбраны испытательные отрезки проводов, отбраковывают.A wire sample with a length of (30 ± 1) m is pulled at a speed of (275 ± 25) mm / s between two felt plates immersed in an electrolytic solution of sodium sulfate Na ₂ SO ₄ in water (concentration 30 g / l). In this case, a test voltage of direct current (50 ± 3) V is applied between the core wire and the solution connected in an electric circuit with an open circuit. The force applied to the wire should be no more than 0.03 N. Point damage is recorded by a corresponding relay with a counter. The meter should be triggered when the wire insulation resistance is less than 10 kOhm for at least 0.04 s. The counter should not work with a resistance of 15 kOhm or more. The fault detection circuit shall operate at an actuation speed of (5 ± 1) ms, providing registration at a frequency of (500 ± 25) faults per minute when pulling the wire without insulation. The control according to the specified method is carried out on segments of wire 30 m long, cut off from the end of the wire of coils selected selectively from a batch of coils of the same type. One test is performed. The number of point faults on a wire length of 30 m is recorded. If the number of point faults exceeds a certain value permissible for a given type of wire, then the batch of coils from which the test sections of wires are selected are rejected.

Недостаток указанного способа заключается в том, что его применяют выборочно, для отрезка проводов, отрезанных от произвольно выбранных из партии катушек провода. Это приводит к тому, что основная часть провода в каждой контролируемой катушке остается непроконтролированной, не проконтролированными оказываются и остальные катушки партии, которые не попали под выборочный контроль, что снижает достоверность контроля. Кроме того, для реализации способа необходимо, чтобы контролируемый отрезок провода протягивался под датчиком точечных повреждений с постоянной относительно низкой (275 ± 25) мм/с скоростью провода. Это снижает точность и производительность контроля. Выбранный датчик точечных повреждений обладает низкой чувствительностью, поэтому указанный способ применяют только для проводов жилой номинальным диаметром до 0,050 мм включительно, имеющих тонкую толщину эмальизоляции. Между тем, как показывает практика, дефекты имеются и на проводах с большим диаметром провода, где указанный способ не применим. Это ограничивает сферу применения способа. Кроме того, способ является весьма затратным, так как уходят в отходы не только 30 метровые отрезки провода, но и все отбракованные катушки партии, которые не вписываются в диапазон допустимых значений количества точечных повреждений в эмальизоляции проводов.The disadvantage of this method is that it is used selectively, for a piece of wires cut off from randomly selected wire coils from a batch. This leads to the fact that the main part of the wire in each controlled coil remains uncontrolled, and the rest of the batch coils that did not fall under selective control are also uncontrolled, which reduces the reliability of control. In addition, to implement the method, it is necessary that the controlled piece of wire is pulled under the point damage sensor with a constant relatively low (275 ± 25) mm / s wire speed. This reduces the accuracy and performance of the inspection. The selected point damage sensor has low sensitivity, therefore, this method is used only for wires with a nominal diameter of up to 0.050 mm, inclusive, with a thin thickness of enamel insulation. Meanwhile, as practice shows, there are defects on wires with a large wire diameter, where this method is not applicable. This limits the scope of the method. In addition, the method is very costly, since not only 30 meter lengths of wire are wasted, but all rejected coils of the batch, which do not fit into the range of permissible values of the number of point damage in the enamel insulation of wires.

Известен способ контроля дефектности изоляции проводов, по которому провод протягивают через датчик-электрод, на который относительно жилы провода подается высокое напряжение [2]. В момент прохождения дефекта в эмалевой изоляции через датчик-электрод зажигается коронный разряд и с него путем интегрирования импульсов разряда с постоянной времени интегрирования формируется импульс дефекта, который регистрируется в счетчике. Качество изоляции оценивают по количеству зарегистрированных импульсов в счетчике, считая, что их количество равно количеству дефектных участков изоляции провода.There is a known method for monitoring defectiveness of wire insulation, through which the wire is pulled through a sensor-electrode, to which a high voltage is applied relative to the wire core [2]. At the moment of passage of a defect in enamel insulation through the sensor-electrode, a corona discharge is ignited and from it, by integrating the discharge pulses with an integration time constant, a defect pulse is formed, which is recorded in the counter. The insulation quality is assessed by the number of registered impulses in the meter, considering that their number is equal to the number of defective sections of the wire insulation.

Недостатком этого способа является низкая точность контроля дефектности, обусловленная особенностями коронного разряда в датчике-электроде. Эти особенности заключаются в том, что ток коронного разряда имеет импульсную форму, и под влиянием различных факторов (поперечные колебания провода, изменение окружающей среды, наличие загрязнения на проводе и т.п.) в моменты подхода дефекта к датчику-электроду и выхода из него разряд может погасать на некоторое время.The disadvantage of this method is the low accuracy of defectiveness control, due to the peculiarities of the corona discharge in the sensor-electrode. These features are that the corona discharge current has a pulsed form, and under the influence of various factors (transverse vibrations of the wire, changes in the environment, the presence of contamination on the wire, etc.) at the moments when the defect approaches the sensor-electrode and leaves it the discharge can go out for a while.

В упомянутом способе, для нормирования импульса дефекта интегрируются импульсы коронного разряда с постоянной времени интегрирования. Это приводит к тому, что на низких скоростях движения провода при подходе дефекта к датчику-электроду и выходе из него времена погасания коронного разряда могут превысить время интегрирования, в результате чего один дефект может быть зарегистрирован как два, три и более дефектов.In the mentioned method, corona discharge pulses with an integration time constant are integrated to normalize the defect pulse. This leads to the fact that at low speeds of the wire movement, when a defect approaches and leaves the sensor-electrode, the extinction times of the corona discharge can exceed the integration time, as a result of which one defect can be registered as two, three or more defects.

На высоких скоростях провода за время интегрирования через датчик-электрод пройдет значительный отрезок провода. Если на данном отрезке провода имеются дефекты, то они не будут зарегистрированы. Кроме того, если на проводе имеется N дефектов и время на прохождения участков провода между соседними дефектами меньше времени интегрирования, то эти N дефектов будут зарегистрированы как один дефект.At high wire speeds, a significant length of wire will pass through the sensor-electrode during the integration time. If there are defects on this section of the wire, they will not be registered. In addition, if there are N defects on the wire and the time it takes for the wire sections to pass between adjacent defects is less than the integration time, then these N defects will be registered as one defect.

Известен способ контроля дефектности изоляции провода, согласно которому протягивают контролируемый провод через датчик-электрод, подают на него высокое напряжение до возникновения коронного разряда, измеряют частоту импульсов тока коронного разряда [3].There is a method for monitoring defectiveness of wire insulation, according to which a controlled wire is pulled through a sensor-electrode, a high voltage is applied to it until a corona discharge occurs, the frequency of corona discharge current pulses is measured [3].

Однако в известном техническом решении имеют место недостатки: не учтено влияние зоны нестабильности коронного разряда, что приводит к тому, что с двух одинаковых дефектов на поверхности контролируемого провода будет зарегистрировано различное число импульсов коронного разряда, а также то, что при изменении скорости движения провода число импульсов коронного разряда с двух идентичных дефектов в эмальизоляции изменяется еще в более широком диапазоне.However, the known technical solution has disadvantages: the influence of the corona discharge instability zone is not taken into account, which leads to the fact that from two identical defects on the surface of the controlled wire a different number of corona discharge pulses will be recorded, as well as the fact that when the speed of the wire changes, the number corona discharge pulses from two identical defects in the enamel insulation varies in an even wider range.

Эти причины не позволяют произвести количественную оценку наличия микротрещин (дефектов) на проводе, а дают лишь некоторую ориентировочную качественную оценку состояния провода, что значительно снижает точность и достоверность контроля известно. Кроме того, все приведенные выше аналоги направлены только на повышение точности контроля дефектов в эмальизоляции проводов, но не в одном из них не предусмотрена возможность устранения выявленных дефектов. Это приводит к тому, что провода, имеющие высокую дефектность уходят на переработку, или, что еще хуже, используются в электротехнической промышленности, например, для изготовления обмоток электродвигателей, которые из-за низкого качества эмалевой изоляции могут в любой момент привести к отказу электродвигателей и к возможным авариям. Выбраковка дефектных проводов или их использование в изделиях приводят к значительным экономическим потерям, так как при этом уходят в отходы дорогостоящие материалы (эмаль, провод, и др.), происходят затраты на переработку указанных проводов.These reasons do not allow for a quantitative assessment of the presence of microcracks (defects) on the wire, but give only some approximate qualitative assessment of the state of the wire, which significantly reduces the accuracy and reliability of control is known. In addition, all the above analogs are aimed only at improving the accuracy of monitoring defects in wire enamel insulation, but not one of them provides for the possibility of eliminating the identified defects. This leads to the fact that wires with high defectiveness are recycled, or, even worse, are used in the electrical industry, for example, for the manufacture of electric motor windings, which, due to the poor quality of enamel insulation, can at any time lead to failure of electric motors and to possible accidents. The rejection of defective wires or their use in products leads to significant economic losses, since expensive materials (enamel, wire, etc.) are wasted, and the costs of processing these wires occur.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ контроля и ремонта изоляции обмоточных проводов [4].Closest to the claimed method is a method for monitoring and repairing the insulation of winding wires [4].

Способ-прототип, заключается в протягивании контролируемого провода через датчик- электрод, в подаче на него высокого напряжения относительно жилы провода, в зажигании коронного разряда при прохождении через датчик-электрод дефектных участков изоляции провода, и в формировании импульсов дефектов с коронного разряда, при этом, для ремонта дефектных участков изоляции провода устанавливают на строго фиксированном расстоянии D от коронирующего датчика-электрода узел нанесения эмали, и при наличии дефекта формируют импульс протяженности дефекта, длительность которого Т_i равняется времени прохождения дефекта в зоне действия коронирующего датчика-электрода, передний фронт упомянутого импульса формируется в момент времени t₁ по первому импульсу коронного разряда с дефекта, а задний фронт импульса формируется с задержкой после последнего импульса коронного разряда с дефекта на время t_з

, где t_з - время задержки; 1_к - среднеквадратическое значение длины контролируемого участка провода с момента погасания до момента зажигания коронного разряда в зонах его нестабильности горения при подходе к датчику-электроду и выходу из него дефектного участка изоляции;

-среднеквадратичное отклонение 1_к от среднего значения; v - скорость движения контролируемого провода, затем после формирования переднего импульса дефекта через время t₂ = (D - v Т_д)/v, где Т_д- время от открытия электромагнитного клапана узла нанесения эмали до попадания струи эмали из узла нанесения эмали на поверхность дефекта, расширяют импульс дефекта до величины Т_р=Т_i+Т_д, по переднему фронту этого импульса открывают в момент времени t₂в узле нанесения эмали электромагнитный затвор и формируют электростатически заряженную струю эмали, путем пропускания ее вдоль поверхности высоковольтного электрода, на который в момент времени t₂открытия электромагнитного затвора одновременно подают постоянный высоковольтный потенциал относительно заземленной жилы провода, величина которого лежит в диапазоне 2-5 кВ, сформированную струю электростатически заряженной жидкой эмали подают на дефектный участок в течение времени Т_i, затем по заднему фронту расширенного импульса, отключают высоковольтный потенциал с высоковольтного электрода, и закрывают электромагнитный затвор в узле нанесения эмали, снимают излишки эмали, нанесенной на дефектный участок эмальизоляции, путем пропускания упомянутого участка с нанесенной на него жидкой эмалью через калибр, внутренний диаметр которого соответствует диаметру изолированного провода, после чего дефектный участок с нанесенной на него жидкой эмалью подвергают запечке и сушке.The prototype method consists in pulling the monitored wire through the sensor electrode, in supplying a high voltage to it relative to the wire core, in the ignition of a corona discharge when defective sections of the wire insulation pass through the sensor electrode, and in the formation of impulses of defects from the corona discharge, while , to repair defective sections of the wire insulation, a unit for applying enamel is installed at a strictly fixed distance D from the corona sensor-electrode, and in the presence of a defect, a pulse of the length of the defect is generated, the duration of which T _i is equal to the transit time of the defect in the zone of action of the corona sensor-electrode; pulse is formed at time t ₁ according to the first pulse of the corona discharge from the defect, and the trailing edge of the pulse is formed with a delay after the last pulse of the corona discharge from the defect for time t _h

, where t _s is the delay time; 1 _k - the root-mean-square value of the length of the controlled section of the wire from the moment of extinction to the moment of ignition of the corona discharge in the zones of its combustion instability when approaching the sensor-electrode and exiting the defective section of insulation;

- root-mean-square deviation of 1 _k from the mean value; v is the speed of the controlled wire, then after the formation of the front impulse of the defect after a time t ₂ = (D - v T _d ) / v, where T _d is the time from the opening of the electromagnetic valve of the enamel application unit until the enamel jet from the enamel application unit hits the surface defect, expand the impulse of the defect to the value T _p = T _i + T _d , along the leading edge of this pulse, open at time t ₂ in the enamel application unit an electromagnetic shutter and form an electrostatically charged stream of enamel, by passing it along the surface of a high-voltage electrode, to which at the moment of time t _{2 of} opening the electromagnetic gate, a constant high-voltage potential is simultaneously supplied relative to the grounded core of the wire, the value of which lies in the range of 2-5 kV, the formed jet of electrostatically charged liquid enamel is fed to the defective area for time T _i , then along the trailing edge of the expanded pulse , turn off the high-voltage potential from the high-voltage electrode, and close the electromagnetic shutter in the enamel application unit, remove the excess enamel applied to the defective area of enamel insulation by passing the said area with liquid enamel applied to it through a caliber, the inner diameter of which corresponds to the diameter of the insulated wire, after which the defective area with liquid enamel applied to it baked and dried.

Недостаток способа-прототипа заключается в том, что отсутствует система автоматического управления процессом и его осуществляют при неизменных режимах: скорости движения провода на разных этапах ремонта, температуры и времени сушки и запечке. Это приводит к снижению качества ремонта. В частности, в момент нанесения эмалевой пленки на движущийся провод струя эмали не всегда попадает на дефектный участок, что связано с изменением параметров самой струи, например ее вязкости, которая может изменяться в зависимости от температуры, а также с погрешностями времени подачи управляющих команд на дозатор и систему управления струей эмали. Это может приводить к неполному скрытию дефектного участка эмалевой пленкой. Кроме того, время сушки и запечки эмалевой пленки на дефектном участке изоляции провода является относительно длительным процессом, и если этот процесс осуществлять при движении провода, то пленка может оказаться недосушенной и разрушится при смотке провода. Чтобы этого не происходило зону сушки нужно выполнять весьма протяженной, чтобы за время прохождения дефектного участка с нанесенной на него пленкой эмали она успела высохнуть. Это существенно усложняет систему контроля и ремонта.The disadvantage of the prototype method is that there is no automatic control system for the process and it is carried out at constant modes: the speed of the wire at different stages of repair, temperature and time of drying and baking. This leads to a decrease in the quality of the repair. In particular, at the time of applying the enamel film to a moving wire, the enamel jet does not always hit the defective area, which is associated with a change in the parameters of the jet itself, for example, its viscosity, which can vary depending on temperature, as well as with errors in the time of supplying control commands to the dispenser and an enamel jet control system. This can lead to incomplete concealment of the defective area with an enamel film. In addition, the drying and baking time of the enamel film on the defective section of the wire insulation is a relatively long process, and if this process is carried out while the wire is moving, then the film may be underdried and collapse when the wire is wound. To prevent this from happening, the drying zone must be performed very long, so that during the passage of the defective area with the enamel film applied to it, it has time to dry. This significantly complicates the monitoring and repair system.

Техническая задача, поставленная в рамках данного изобретения, заключается в создании возможности автоматического управления процессом, за счет чего упростить систему ремонта обеспечивать более эффективное устранение дефектных участков в эмалевой изоляции обмоточных проводов.The technical problem posed within the framework of this invention is to create the possibility of automatic control of the process, thereby simplifying the repair system to provide more efficient elimination of defective areas in the enamel insulation of the winding wires.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе контроля и ремонта изоляции обмоточных проводов, заключающимся в обнаружении дефекта изоляции движущегося провода средствами контроля, в измерении его протяженности, в нанесении на выявленный дефект эмалировочного лака в течение времени прохождения дефектного участка под узлом нанесения эмали, в сушке и запечке эмалевой пленки, управление скоростью движения провода, управление скоростью движения провода, технологическими параметрами процесса нанесения эмали на дефектный участок, временем пребывания дефектного участка с нанесенной на него эмалью в зоне сушки, и в зоне запечки осуществляют с использованием системы нечеткого регулирования, для чего в схему системы ремонта изоляции вводят несколько соединенных между собой через мультиплексор нечетких микроконтроллеров, каждый из которых содержит блок базы знаний и правил, блок фаззификации, логический блок и блок дефаззификации, при этом осуществляется контроль скорости движения провода, контроль количества дефектов и их протяженность, и расстояние от датчика дефектов до задней границы дефекта, и информация о параметрах движения провода, выявленных контролем дефектах и их протяженностях, поступает в каждый из микроконтроллеров, где она фаззифицируется, обрабатывается в логическом устройстве на основе базы знаний и правил, заложенных в каждый микроконтроллер, после чего полученные данные дефаззифицируют, преобразуют их в управляющие воздействия, которые поступают на вход приводов перемотки провода, на дозатор эмали, на узел сушки и узел запечки, которые отрабатывают полученные команды и периодически изменяют скорость перемещения провода в зависимости от местонахождения дефектного участка, уменьшая ее при прохождения упомянутого участка под дозатором, и останавливают провод при захождении дефектного участка с нанесенной на него эмалевой пленкой в зону ее сушки и запечки, причем интервал времени сушки и времени запечки регулируют в соответствии с правилами, записанными в нечеткие микроконтроллеры.The solution to the technical problem posed is achieved by the fact that in the method of monitoring and repairing the insulation of winding wires, which consists in detecting a defect in the insulation of a moving wire by means of monitoring, in measuring its length, in applying enamel varnish to the detected defect during the time of passage of the defective area under the enamel application unit, in drying and baking an enamel film, controlling the speed of the wire, controlling the speed of the wire, technological parameters of the process of applying enamel to the defective area, the residence time of the defective area with enamel applied to it in the drying zone, and in the baking zone is carried out using a fuzzy control system, For this purpose, several fuzzy microcontrollers connected to each other through a multiplexer are introduced into the circuit of the insulation repair system, each of which contains a knowledge base and rules block, a fuzzification block, a logical block and a defuzzification block, while speed control is carried out wire movement, control of the number of defects and their length, and the distance from the sensor of defects to the rear boundary of the defect, and information on the parameters of the movement of the wire, detected by the control of defects and their lengths, goes to each of the microcontrollers, where it is fuzzified, processed in a logical device based on knowledge bases and rules embedded in each microcontroller, after which the obtained data is defuzzified, converted into control actions that go to the input of the wire rewind drives, to the enamel dispenser, to the drying unit and the baking unit, which work out the received commands and periodically change the speed of movement wires depending on the location of the defective area, reducing it when passing the mentioned area under the dispenser, and stop the wire when the defective area with the enamel film applied to it enters the drying and baking zone, and the drying and baking time interval is regulated in accordance with the rules s written in fuzzy microcontrollers.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ.Figure 1 shows a block diagram of a device that implements the inventive method.

На фиг. 2 приведена структурная схема нечеткого микроконтроллера.FIG. 2 shows a block diagram of a fuzzy microcontroller.

На фиг. 3 приведены функции принадлежности входной лингвистической величины: расстояние от датчика дефекта до задней границы дефекта.FIG. 3 shows the membership functions of the input linguistic quantity: the distance from the sensor of the defect to the posterior border of the defect.

На фиг. 4 приведены функции принадлежности выходных лингвистических переменных: А) скорости провода V; Б) времени сушки t; В) времени запечки t₁.FIG. 4 shows the membership functions of the output linguistic variables: A) wire speed V; B) drying time t; B) baking time t ₁ .

На фиг.1 введены следующие обозначения:In Fig. 1, the following designations are introduced:

1-измеритель дефектов; 2- датчик скорости; 3- формирователь импульсов скорости;1-meter of defects; 2- speed sensor; 3 - speed pulse shaper;

4- жила провода; 5- эмалевая изоляция провода; 6- электромагнитный затвор; 7- высоковольтный источник; 8- узел нанесения эмали (сопло), выполненный в виде высоковольтного электрода; 9-эмалировочный состав; 10- иглы сопла; 11-привод смотчика провода; 12- базовый нечеткий микроконтроллер; 13-мультиплексор; 14- нечеткий локальный микроконтроллер; 15- блок команд сопла; 16- нечеткий локальный микроконтроллер; 17- командный блок привода смотчика; 18- нечеткий локальный микроконтроллер; 19-командный блок узла сушки; 20- калибр; 21- узел сушки; 22- узел запечки; 23-дефект протяженностью l _i; 24- резервуар для сбора эмали;4- wire core; 5- enamel wire insulation; 6- electromagnetic shutter; 7- high-voltage source; 8- unit for applying enamel (nozzle), made in the form of a high-voltage electrode; 9-enamel composition; 10 - nozzle needles; 11-drive of the wire winder; 12- basic fuzzy microcontroller; 13-multiplexer; 14- fuzzy local microcontroller; 15- nozzle command block; 16 - fuzzy local microcontroller; 17- command block of the rewinder drive; 18- fuzzy local microcontroller; 19-command block of the drying unit; 20-gauge; 21- drying unit; 22- baking knot; 23-defect with length l _i ; 24- reservoir for collecting enamel;

Сущность способа и устройства заключается в следующем.The essence of the method and device is as follows.

При контроле провода, который движется под датчиком дефектов, расположенном в измерителе дефектов 1. При наличии дефектного участка эмалевой изоляции измеритель 1 формирует импульс напряжения, длительность которого равняется времени прохождения дефектного участка эмалевой изоляции под датчиком. Это время зависит от протяженности дефекта и от скорости V движения провода под датчиком дефектов. Особенности формирования импульса в измерителе дефектов подробно изложены в прототипе, а также в статье [5].When inspecting the wire that moves under the defect sensor located in the defect meter 1. In the presence of a defective section of enamel insulation, meter 1 generates a voltage pulse, the duration of which is equal to the transit time of the defective section of enamel insulation under the sensor. This time depends on the length of the defect and on the speed V of the wire movement under the defect sensor. The features of the pulse shaping in the defect meter are detailed in the prototype, as well as in the article [5].

Устранение дефектов в изоляции провода происходит следующим образом.Elimination of defects in wire insulation is as follows.

В исходном состоянии узел нанесения эмали 8 отключен, так как высоковольтный источник 7 напряжения (см. фиг. 1) выключен и на высоковольтный электрод узла нанесения эмали (сопло) 8, потенциал относительно заземленной жилы провода 4 не подается. Электромагнитный затвор 6 закрыт. Эмалировочный состав 9 в узле нанесения эмали 8 отсутствует. Узлы сушки 21 запечки 22- до начала процесса отключены. В момент начала процесса контроля и ремонта эти узлы включаются и в них устанавливается стабильная температура, соответствующая процессу сушки и запечки используемого в процессе эмалировочного лака.In the initial state, the enamel application unit 8 is turned off, since the high-voltage voltage source 7 (see Fig. 1) is turned off and the potential relative to the grounded core of the wire 4 is not supplied to the high-voltage electrode of the enamel application unit (nozzle) 8. The electromagnetic shutter 6 is closed. There is no enamel composition 9 in the enamel application unit 8. Nodes of drying 21 baking 22- before the start of the process are disabled. At the moment of the start of the inspection and repair process, these units are switched on and a stable temperature is established in them, corresponding to the drying and baking process of the enamel varnish used in the process.

При прохождении дефектного участка 23 эмалевой изоляции 5 через датчик - дефектов, расположенный в измерителе дефектов 1, на выходе измерителя формируется импульс длительностью Т_i. Длительность импульса Т_i определяется протяженностью дефекта. Этот импульс поступает на информационный вход линии задержки, также находящейся в измерителе дефектов 1.When the defective area 23 of the enamel insulation 5 passes through the defect sensor located in the defect meter 1, a pulse of duration T _i is formed at the meter output. The duration of the pulse T _i is determined by the length of the defect. This pulse is fed to the information input of the delay line, which is also located in the defect meter 1.

Исходное расстояние L₁ между датчиком дефектов и осью дозирующего устройства заранее измерено и известно. Однако, в силу того, что на время срабатывания узла нанесения эмали требуется некоторое время коррекции t_к, которое складывается из времени включения высоковольтного источника 7 напряжения, времени срабатывания электромагнитного затвора 6 времени заполнения узла нанесения эмали эмалью 9, времени формирования электростатически заряженной струи эмали и времени падения этой струи из узла нанесения эмали на дефектный участок изоляции провода. Это время определяется для каждого конкретного случая (конструкции узла нанесения, типа высоковольтного источника, типа электромагнитного затвора и др.) может изменяться в зависимости от ряда факторов, в частности от температуры эмалировочного лака, его вязкости, и элементов конструкции узла нанесения эмали. Обычно пока в эмалевой изоляции отсутствуют дефекты провод, для повышения производительности процесса, перемещают с максимальной скоростью, предусмотренной процессом ремонта. При этом следует иметь в виду тот факт, что чем выше скорость движения провода, тем больше вероятность того, что сформированная струя электростатически заряженной струи не попадет в зону движущегося дефектного участка эмалевой изоляции, и он останется «не залеченным». Чтобы этого не происходило необходимо, чтобы при подходе к оси узла нанесения эмали скорость провода была бы снижена до минимальной величины. Поэтому для правильной организации автоматического управления необходимо постоянно знать, какое расстояние от дефектного участка до оси узла нанесения эмали осталось, и при некотором фиксированном достаточно малом расстоянии оговоренном в технической документации снизить скорость провода. Для этой цели фиксируется момент времени регистрации дефекта, который передается в нечеткий микроконтроллер.The initial distance L ₁ between the defect sensor and the axis of the metering device is measured in advance and known. However, due to the fact that for the time of operation of the enamel application unit, some correction time t _k is required, which consists of the time of switching on the high-voltage voltage source 7, the response time of the electromagnetic shutter 6, the time of filling the enamel application unit with enamel 9, the formation time of an electrostatically charged enamel jet, and the time of the fall of this jet from the enamel application unit onto the defective section of the wire insulation. This time is determined for each specific case (design of the application unit, type of high-voltage source, type of electromagnetic shutter, etc.) may vary depending on a number of factors, in particular on the temperature of the enamel varnish, its viscosity, and structural elements of the enamel application unit. Usually, while there are no defects in the enamel insulation, the wire is moved at the maximum speed provided for by the repair process to increase the productivity of the process. It should be borne in mind that the higher the speed of the wire, the greater the likelihood that the generated jet of the electrostatically charged jet will not fall into the zone of the moving defective area of the enamel insulation, and it will remain "not healed". To prevent this from happening, it is necessary that when approaching the axis of the enamel application unit, the speed of the wire would be reduced to a minimum value. Therefore, for the correct organization of automatic control, it is necessary to constantly know what distance from the defective area to the axis of the enamel application unit remains, and at a certain fixed rather small distance specified in the technical documentation, reduce the wire speed. For this purpose, the time point of the defect registration is recorded, which is transmitted to the fuzzy microcontroller.

Стремительный скачок в развитии нечетких систем управления оказался не случайным. Простота разработки алгоритмов и дешевизна контроллеров нечеткой логики (Fuzzy Logic Controller, FLC), широкий диапазон применения - от бытовых приборов до управления сложными промышленными процессами - и высокая эффективность нечеткого подхода заставляют проектировщиков все чаще прибегать к этой технологии. При этом происходит подключение человеческой интуиции и опыта оператора.The rapid leap in the development of fuzzy control systems was not accidental. The ease of developing algorithms and the low cost of Fuzzy Logic Controllers (FLCs), a wide range of applications - from household appliances to the control of complex industrial processes - and the high efficiency of fuzzy approach are forcing designers to increasingly resort to this technology. At the same time, human intuition and the experience of the operator are connected.

Нечеткая логика оперирует не числовыми переменными, а лингвистическими. Значениями лингвистической переменной (лингвистических аргументов) являются не числа, а слова естественного языка, называемые термами. Количество термов лингвистической переменной должно быть минимально необходимым для представления физической величины с достаточной степенью точности.Fuzzy logic operates not with numeric variables, but with linguistic ones. The values of a linguistic variable (linguistic arguments) are not numbers, but natural language words called terms. The number of terms of a linguistic variable should be the minimum necessary to represent a physical quantity with a sufficient degree of accuracy.

Для многих задач оправдано использование минимального количества термов - трех: два экстремальных значения (минимальное и максимальное) и среднее. Максимальное количество термов не ограничено и зависит от приложения и требуемой точности описания системы. В подавляющем большинстве случаев достаточно от трех до семи термов на каждую лингвистическую переменную.For many tasks, it is justified to use the minimum number of terms - three: two extreme values (minimum and maximum) and an average. The maximum number of terms is not limited and depends on the application and the required accuracy of the system description. In the vast majority of cases, three to seven terms are sufficient for each linguistic variable.

Ключевыми понятиями нечеткой логики являются фаззификация и дефаззификация. Фаззификация - процесс преобразования точных значений входных параметров в лингвистические переменные при помощи некоторых определенных функций принадлежности. Дефаззификация - процесс, обратный фаззификации. Все системы с нечеткой логикой функционируют по показаниям измерительных приборов:The key concepts of fuzzy logic are fuzzification and defuzzification. Fuzzification is the process of converting the exact values of the input parameters into linguistic variables using certain defined membership functions. Defuzzification is the reverse of fuzzification. All systems with fuzzy logic operate according to the readings of measuring instruments:

фаззифицируются (переводятся в нечеткий формат);fuzzified (translated into fuzzy format);

обрабатываются по специально разработанным нечетким правилам.are processed according to specially developed fuzzy rules.

Любой нечеткий микроконтроллер (фиг. 2) включает в себя блок базы знаний и правил, блок дефаззификации и блок дефаззификации.Any fuzzy microcontroller (Fig. 2) includes a knowledge base and rules unit, a defuzzification unit and a defuzzification unit.

Главной целью системы управления процессом ремонта дефектных участков изоляции провода является качественное устранение дефектов в изоляции провода. Для этой цели необходимо обеспечить два основных условия:The main goal of the control system for the process of repairing defective sections of wire insulation is a high-quality elimination of defects in wire insulation. For this purpose, it is necessary to provide two basic conditions:

чтобы пленка эмалевой изоляции скрыла весь дефектный участок;so that the enamel insulation film hides the entire defective area;

чтобы нанесенная на дефектный участок эмалевая пленка высохла и запеклась.so that the enamel film applied to the defective area is dry and baked.

Эти два условия в полной мере обеспечивает применение системы нечеткого управления процессом ремонта.These two conditions are fully ensured by the use of a fuzzy control system for the repair process.

В качестве входной лингвистических переменных (фиг. 3) в заявляемом способе взята одна величина - расстояние L от датчика дефектов до задней границы дефекта. Под задней границей дефекта понимается задний фронт дефекта по ходу движения провода.As the input linguistic variables (Fig. 3) in the claimed method taken one value - the distance L from the sensor of defects to the rear boundary of the defect. The trailing edge of the defect is understood as the trailing edge of the defect in the direction of the wire.

В качестве выходных лингвистических переменных (фиг. 4) для управления процессом в заявляемом способе взяты три величины: скорость провода V (фиг. 4А); время сушки t (фиг. 4Б); и время запечки эмали t₁(фиг. 4В).As the output linguistic variables (Fig. 4) to control the process in the claimed method, three values are taken: the speed of the wire V (Fig. 4A); drying time t (Fig. 4B); and the enamel baking time t ₁ (FIG. 4B).

Правила выполнения фаззификации сводятся к следующим шагам. Сначала для каждого терма каждой лингвистической переменной находится числовое значение (или диапазон значений), наилучшим образом характеризующих данный терм. Этим значениям соответствует степень принадлежности, равная 1. После этого определяются значения параметров с принадлежностью «0» к данному терму. Эти значения могут быть выбраны как значение с принадлежностью «1» к соседнему терму, определенному ранее.The rules for performing fuzzification are reduced to the following steps. First, for each term of each linguistic variable, a numerical value (or range of values) is found that best characterizes this term. These values correspond to the degree of membership equal to 1. After that, the values of the parameters with the belonging "0" to this term are determined. These values can be selected as a value with "1" belonging to the adjacent term previously defined.

Например, значению скорости провода 1,1м/с, можно задать степень принадлежности к терму «минимальная», равную 0,9, а к терму «средняя» - 0,1 (фиг 4А ).For example, the value of the wire speed 1.1 m / s, you can set the degree of belonging to the term "minimum", equal to 0.9, and to the term "average" - 0.1 (Fig. 4A).

Для промежуточных значений терм выбираются П-функции принадлежности (трапецеидальные) или Л-функции (треугольные) из числа стандартных, а для экстремальных значений - Z-функции.For intermediate values of the term, P-membership functions (trapezoidal) or L-functions (triangular) are selected from among the standard ones, and for extreme values - Z-functions.

Следуя этим правилам, для таких лингвистических переменных как «скорость» (фиг. 4А) или «время сушки» (фиг. 4Б), характеризующих, соответственно, фактические значения скорости провода V и времени нахождения дефектного участка, с нанесенной на него эмалевой пленкой, в узле сушки t и запечки t₁, определим термы «минимальная», «средняя», «максимальная» в соответствии с функциями принадлежности (фиг. 4А, 4Б, 4В). В рассматриваемом примере выбраны Л-функции и Z для всех входных и выходных переменных.Following these rules, for such linguistic variables as "speed" (Fig. 4A) or "drying time" (Fig. 4B), characterizing, respectively, the actual values of the wire speed V and the time spent on the defective area, with the enamel film applied to it, in the unit of drying t and baking t ₁ , we define the terms "minimum", "average", "maximum" in accordance with the membership functions (Fig. 4A, 4B, 4C). In the considered example, the L-functions and Z are selected for all input and output variables.

На втором этапе определяются продукционные правила, совокупность которых описывает стратегию управления, применяемую в данной задаче. Большинство нечетких систем используют продукционные правила для описания зависимостей между лингвистическими переменными. Типичное продукционное правило состоит из антецедента {«ЕСЛИ...») и консеквента («ТО...»). Антецедент может содержать более одной посылки. В этом случае они объединяются посредством логических связок «И» или «ИЛИ». Например, в рассматриваемой задаче:At the second stage, the production rules are determined, the totality of which describes the control strategy used in the given problem. Most fuzzy systems use production rules to describe dependencies between linguistic variables. A typical production rule consists of an antecedent ("IF ...") and a consequent ("THEN ..."). An antecedent can contain more than one premise. In this case, they are combined by means of logical connectives "AND" or "OR". For example, in the problem under consideration:

«ЕСЛИ “расстояние до узла нанесения эмали ” = “минимальное”,"IF" distance to enamel applicator "=" minimum ",

ТО “скорость” = “минимальная”».THEN "speed" = "minimum" ".

Выходы нечетких узлов можно объединять с помощью нечеткого мультиплексора-компонента, который подключает одну из нескольких входных линий к выходной линии по внешней команде (фиг. 1). Благодаря этому достигается более гладкий переход между множеством получающихся после обработки базы правил рекомендаций.The outputs of the fuzzy nodes can be combined using a fuzzy multiplexer-component, which connects one of several input lines to the output line by an external command (Fig. 1). This achieves a smoother transition between the set of recommendations resulting from the processing of the rule base.

Таким образом, результатом выполнения всех шагов нечеткого вывода является определение нечеткой выходной, или управляющей переменной. Чтобы исполнительное устройство смогло отработать полученную команду, необходим третий, последний этап - этап избавления от нечеткости, который называется дефаззификацией.Thus, the result of performing all the steps of fuzzy inference is the definition of a fuzzy output, or control variable. In order for the executive device to be able to process the received command, a third, last stage is required - the stage of getting rid of the fuzziness, which is called defuzzification.

На этом этапе осуществляется переход от нечетких значений величин к определенным физическим параметрам, которые могут служить командами исполнительному устройству. В простых случаях результатом нечеткого логического вывода является один из термов выходной переменной, с которым связывается определенная команда исполнительного устройства.At this stage, the transition from fuzzy values of quantities to certain physical parameters is carried out, which can serve as commands to the executive device. In simple cases, the result of fuzzy logical inference is one of the terms of the output variable, with which a specific command of the executive device is associated.

Например, терму «минимальная» выходной лингвистической переменной «скорость» зададим команду «снизить скорость провода до 1 м/сек.»; терму «средняя» - «снизить скорость до 2 м/сек»; терму «максимальная» - «повысить скорость до 3 м/сек».For example, the term “minimum” of the output linguistic variable “speed” will be given the command “to reduce the speed of the wire to 1 m / sec.”; term "average" - "reduce the speed to 2 m / s"; term "maximum" - "increase the speed up to 3 m / s."

В более сложных случаях результатом логического вывода может быть несколько термов выходной переменной. Тогда, найдя предварительно функцию принадлежности выходной величины, необходимо определить степень ее принадлежности к соответствующим термам, после чего можно найти окончательное значение выходного параметра. Для устранения нечеткости окончательного результата существует несколько методов, которые приводятся в специальной литературе. В рамках настоящей заявки можно упомянуть только, что самый простой из них - метод наибольшего значения, который заключается в том, что правило дефаззификации выбирает максимальное из полученных значений выходной переменной. А наиболее часто используется метод центра тяжести (метод центроида), когда окончательное значение определяется как проекция центра тяжести фигуры, ограниченной функциями принадлежности выходной переменной с допустимыми значениями.In more complex cases, the result of inference can be several terms of the output variable. Then, having previously found the membership function of the output quantity, it is necessary to determine the degree of its membership in the corresponding terms, after which the final value of the output parameter can be found. To eliminate the ambiguity of the final result, there are several methods that are given in the special literature. Within the framework of this application, it can only be mentioned that the simplest of them is the method of maximum value, which consists in the fact that the defuzzification rule selects the maximum of the obtained values of the output variable. And the most often used is the center of gravity method (centroid method), when the final value is determined as the projection of the center of gravity of the figure, limited by the membership functions of the output variable with acceptable values.

Микроконтроллер, реализующий нечеткую логику, состоит из следующих частей (фиг.2): блока фаззификации, блока базы данных, логического устройства, и блока дефаззификации.A microcontroller that implements fuzzy logic consists of the following parts (Fig. 2): a fuzzification unit, a database unit, a logic device, and a defuzzification unit.

Блок фаззификации преобразует четкие величины, измеренные на выходе объекта управления, в нечеткие величины, описываемые лингвистическими переменными в базе данных. Логическое устройство использует нечеткие условные правила, заложенные в базе данных, для преобразования нечетких входных данных в требуемые управляющие воздействия, которые носят также нечеткий характер. Блок дефаззификации преобразует нечеткие данные с выхода логического устройства в четкую величину, которая используется для управления режимами работы исполнительных устройств узла нанесения эмали 8 и узла сушки и запечки 21 нанесенной на дефект пленки.The fuzzification unit converts the clear values measured at the output of the control object into fuzzy values described by linguistic variables in the database. The logical device uses the fuzzy conditional rules embedded in the database to transform the fuzzy input data into the required control actions, which are also fuzzy in nature. The defuzzification unit converts the fuzzy data from the output of the logic device into a clear value, which is used to control the operating modes of the actuators of the enamel application unit 8 and the drying and baking unit 21 of the film applied to the defect.

Пример конкретного выполнения. Осуществлялся контроль и ремонт изоляции провода по заявляемому способу. An example of a specific implementation. Control and repair of wire insulation was carried out according to the claimed method.

На изоляцию 120 метрового провода, марки ПЭТВ диаметром 0,8 мм были нанесены распределенные по длине провода произвольным образом 10 дефектов различной протяженности. Дефекты представляли собой круговой срез изоляции до жилы провода, протяженность дефектов варьировалась от 1 мм до 18 мм. Измеренное расстояние L₁ между датчиком дефектов и осью узла нанесения эмали было равно 1,5 м. Измеренное расстояние L₂ между датчиком дефектов и узлом сушки было равно 2 м. Измеренное расстояние между датчиком дефектов и узлом запечки было равно 2,5 м. Для нанесения на дефектный участок пленки использовалась эмалировочная эмаль марки ПЭ-939.On the insulation of a 120-meter wire, PETV grade with a diameter of 0.8 mm, 10 defects of various lengths distributed along the length of the wire were applied in an arbitrary manner. The defects were a circular cut of the insulation to the wire core, the length of the defects varied from 1 mm to 18 mm. The measured distance L ₁ between the defect sensor and the axis of the enamel application unit was 1.5 m. The measured distance L ₂ between the defect sensor and the drying unit was 2 m. The measured distance between the defect sensor and the baking unit was 2.5 m. Enamel enamel grade PE-939 was applied to the defective area of the film.

В процессе контроля и ремонта измерителем дефектов 1 производился непрерывный контроль скорости провода, количества дефектов на изоляции провода и их протяженности. Вся информация о ходе процесса контроля и ремонта поступала в базовый нечеткий микроконтроллер 12. Для того, чтобы процесс выработки управляющих воздействий на исполнительные устройства происходил за более сжатое время, информация из базового нечеткого микроконтроллера 12 через мультиплексор 13 передавалась на вход соответствующего локального нечеткого микроконтроллера, в частности, в локальный микропроцессор 16, в котором были записаны базы знаний и правила для управления скоростью провода, в локальный микропроцессор 15 управления элементами узла 8 нанесения эмали на дефектные места изоляции, а также в локальный нечеткий микроконтроллер 18, ответственный за выработку управляющих команд узла 21 сушки и запечки эмали.In the process of control and repair, the defect meter 1 continuously monitored the wire speed, the number of defects on the wire insulation and their length. All information about the progress of the control and repair process was fed to the base fuzzy microcontroller 12. In order for the process of generating control actions on the executive devices to take place in a more compressed time, information from the base fuzzy microcontroller 12 through the multiplexer 13 was transmitted to the input of the corresponding local fuzzy microcontroller, in in particular, in the local microprocessor 16, in which the knowledge bases and rules for controlling the wire speed were recorded, in the local microprocessor 15 for controlling the elements of the unit 8 for applying enamel to defective places of insulation, as well as in the local fuzzy microcontroller 18 responsible for generating the control commands of the unit 21 drying and baking enamel.

В блоки базы знаний и правил микроконтроллеров были внесена необходимая информация и правила, необходимые для управления процессом контроля и ремонта.The necessary information and rules necessary to control the process of control and repair were entered into the blocks of the knowledge base and rules of microcontrollers.

Некоторые правила для наглядности приведены ниже.Some rules for clarity are given below.

Оптимальные режимы термообработки нанесенной на дефект эмалированной пленки: температура первого этапа сушки Т₁=110°C; температура второго этапа сушки (запечки) Т₂=400°C. Optimal modes of heat treatment of the enamel film applied to the defect : temperature of the first stage of drying T ₁ = 110 ° C; temperature of the second stage of drying (baking) T ₂ = 400 ° C.

Измеренные константы: L₁- расстояние от датчика дефектов до оси узла нанесения эмали, м; L₂- расстояние от датчика дефектов до оси узла сушки и запечки эмали. Measured constants: L ₁ - distance from the defect sensor to the axis of the enamel application unit, m; L ₂ - distance from the sensor of defects to the axis of the unit for drying and baking enamel.

Входные переменные: li- протяженность дефекта, мм; L -текущее расстояние от датчика дефектов; Input variables: li- defect length, mm; L is the current distance from the defect sensor;

Выходные переменные: V - скорость провода, м/с; t-температура сушки, °C; t₁ -время запечки, мин. Output variables: V - wire speed, m / s; t-drying temperature, ° C; t _{1 -} baking time, min.

Правилаrules

1. «Если» дефекта нет (l _i=0) , то скорость провода V = максимальна;1. "If" there is no defect ( l _i = 0), then the wire speed V = is maximum;

2. Если дефект обнаружен (l _i>0), и расстояние от датчика дефектов до его задней границы L ≤ L₁ то скорость провода V= средняя;2. If a defect is found ( l _i > 0), and the distance from the defect sensor to its rear border is L ≤ L _1, then the wire speed V = average;

3. Если дефект обнаружен (l _i>0), и расстояние до узла нанесения эмали3. If a defect is found ( l _i > 0), and the distance to the enamel application unit

(L₁- L) ≤ ∆l то скорость провода V = минимальна;(L ₁ - L) ≤ ∆l then the wire speed V = is the minimum;

4. Если дефект обнаружен (l _i>0), и расстояние до узла нанесения эмали4. If a defect is found ( l _i > 0), and the distance to the enamel application unit

(L₁- L) ≤ ∆l, то включит узел нанесения эмали;(L ₁ - L) ≤ ∆l, then it will turn on the enamel application unit;

5. Если от датчика дефектов до задней границы дефекта L≥L₁+ l _i то скорость провода V = средняя;5. If from the sensor of defects to the rear border of the defect L≥L ₁ + l _i then the speed of the wire V = average;

6. Если от датчика дефектов до задней границы дефекта L≥ L₁+ l _i то отключить узел нанесения эмали;6. If from the sensor of defects to the rear border of the defect L ≥ L ₁ + l _i then turn off the unit for applying enamel;

7. Если расстояние от датчика дефектов до задней границы дефекта L= L₂ + l _i то скорость провода V=0;7. If the distance from the sensor of defects to the rear boundary of the defect is L = L ₂ + l _i then the speed of the wire is V = 0;

8. Если расстояние от датчика дефектов до задней границы дефекта L= L₂ + l _i и скорость провода V=0, то время сушки среднее;8. If the distance from the sensor of defects to the rear boundary of the defect is L = L ₂ + l _i and the speed of the wire is V = 0, then the drying time is average;

9. Если расстояние от датчика дефектов до задней границы дефекта L= L₂ + l _i и время сушки t≥1 мин, то скорость средняя;9. If the distance from the sensor of defects to the rear boundary of the defect is L = L ₂ + l _i and the drying time is t ≥ 1 min, then the speed is average;

10. Если расстояние от датчика дефектов до задней границы дефекта L= L₃ + l _i то скорость провода V=0;10. If the distance from the sensor of defects to the rear border of the defect is L = L ₃ + l _i then the speed of the wire is V = 0;

11. Если расстояние от датчика дефектов до задней границы дефекта L= L₃ + l _i и скорость провода V=0, то время запечки максимальное;11. If the distance from the sensor of defects to the rear boundary of the defect is L = L ₃ + l _i and the speed of the wire is V = 0, then the baking time is maximum;

12. Если расстояние от датчика дефектов до задней границы дефекта L= L₃ + l _i и время запечки t₁≥3 мин, то скорость максимальная;12. If the distance from the sensor of defects to the rear border of the defect L = L ₃ + l _i and the baking time t ₁ ≥3 min, then the speed is maximum;

13.

thirteen.

Количество таких правил n, внесенных в блок базы знаний и правил, может достигать несколько сотен, в зависимости от количества лингвистических переменных, количества термов и детальности проработки процесса.The number of such rules n entered into the block of the knowledge base and rules can reach several hundred, depending on the number of linguistic variables, the number of terms and the detail of the process.

При определенной величине оставшегося расстояния Δl до узла эмали, нечеткий микроконтроллер контроллер 16 вырабатывал команду, которая подавалась на привод смотчика 11, который уменьшал скорость перемещения провода до минимальной величины равной 1 м/с, оговоренной в технологической документации. Величина Δl=V×t_kor, где V скорость во время приближения дефекта к узлу нанесения эмали, t_kor - время корректировки, необходимое для срабатывания элементов включения высоковольтного источника и срабатывания электромагнитного затвора, для поступления эмалевого лака в сопло и падение времени падения струи от сопла до дефекта. Это время t_kor определяется экспериментально в процессе отработки технологического процесса ремонта изоляции провода. Одновременно с этим с выхода локального нечеткого микроконтроллера 15 вырабатывались и передавались команды на исполнительные элементы узла нанесения 8 эмали: на высоковольтный источник 7 и на электромагнитный затвор 6. После выполнения этих команд эмалировочный лак 9 начинал поступать и проходить через сопло 8. При соприкосновении с илами 10, у поверхности которых усилена напряженность электрического поля, частицы эмали приобретали электростатический заряд и поступали на оголенный провод в дефектном участке изоляции, покрывая его пленкой эмалевого лака.At a certain value of the remaining distance Δl to the enamel unit, the fuzzy microcontroller controller 16 generated a command that was fed to the rewinder drive 11, which reduced the speed of the wire movement to a minimum value of 1 m / s specified in the technological documentation. The value Δl = V × t _kor , where V is the velocity during the approach of the defect to the enamel application unit, t _kor is the correction time required for the activation of the high-voltage source switching elements and the actuation of the electromagnetic shutter, for the enamel varnish to enter the nozzle and the drop in the time of the jet falling from nozzles before the defect. This time t _kor is determined experimentally in the process of working out the technological process of repairing wire insulation. At the same time, commands were generated and transmitted from the output of the local fuzzy microcontroller 15 to the actuating elements of the enamel application unit 8: to the high-voltage source 7 and to the electromagnetic shutter 6. After these commands were executed, the enamel varnish 9 began to flow and pass through the nozzle 8. In contact with the silt 10, at the surface of which the electric field strength is increased, the enamel particles acquired an electrostatic charge and entered the bare wire in the defective section of the insulation, covering it with a film of enamel varnish.

После того, как эмалевая пленка полностью закрыла дефектный участок, излишки лака снимались калибром 20 и стекали в резервуар 24. После прохождения дефектным участком изоляции 23 узла нанесения эмали 8 микроконтроллер 16 вырабатывал по заложенным в него правилам команду об окончании процесса нанесения эмалевой пленки на дефектный участок. Эта команда поступала на вход локального нечеткого микроконтроллера 18, и он вырабатывал команды, необходимые для управления параметрами узла сушки. Термообработка нанесенной пленки выполнялась в два этапа. На первом этапе температура в узле сушки должна быть такой, чтобы обеспечить плавное испарение из нанесенной пленки эмали растворителей. Для этого температура должна быть несколько ниже температуры кипения растворителя. Это условие необходимо выполнять для того, чтобы исключить появление пузырьков и трещин в нанесенной пленке, которые могут возникнуть при вскипании растворителя. Время необходимое для удаления жидкой фракции (растворителей) из пленки устанавливается экспериментально в процессе отработки технологии. Для эмали марки ПЭ-939, которая использовалась для ремонта дефектных участков изоляции провода, в качестве растворителя использовался сольвент каменноугольный, имеющий температуру кипения 125°C. Поэтому первоначальная температура сушки должна быть ниже 125°C. Причем, чем ближе температура к минимальной температуре растворителя, тем быстрее происходит процесс его испарения из пленки эмали. В рассматриваемом случае оптимальная температура T₁ должна лежать в диапазоне от 110°C до 120°C. При температуре, лежащей в указанном диапазоне полное испарение растворителя из пленки происходит за время t₁=(0,5÷2,0) мин. В рассматриваемом примере температура в узле сушки устанавливалась равной 110°C и поддерживалась стабильной на всем протяжении процесса ремонта. Команду об установлении требуемой первоначальной температуры и времени в узле сушки и запечки формирует и выдает микроконтроллер 18 после поступления на его вход информации о том, что процесс нанесения эмали на дефектный участок завершен. По этой же команде в микроконтроллере 16 начинается отсчет расстояния, которое осталось пройти дефектному участку с нанесенной на него пленкой эмали до узла сушки 21. После захода упомянутого участка в узел сушки 21 нечеткий контроллер 16 вырабатывает команду на привод смотчика 11, по которой привод останавливается, и движение провода прекращается. После выдержки дефектного участка с нанесенной на него эмалью при первоначальной температуре требуемого времени равного t, нечеткий микроконтроллер 18 вырабатывает команду на перемещение провода в узел запечки 22. В узле запечки заранее устанавливается температура оптимальная для запечки эмалевой пленки. В рассматриваемом случае для лака ПЭ-939 это была температура, равная 400°C. При этой температуре выдерживают дефектный участок в узле сушки в течение определенного времени t₁ лежащего в диапазоне (2

3) мин, величина этого времени была выявлена в процессе отработки режимов контроля и ремонта. По завершению указанного времени микроконтроллер 16 подает команду на привод смотчика 11, который приходит в движение, и провод начинает перемещаться со скоростью, которую определяет микроконтроллер 16.After the enamel film completely covered the defective area, the excess varnish was removed with a caliber of 20 and drained into the reservoir 24. After passing the defective area of insulation 23 of the enamel application unit 8, the microcontroller 16 generated, according to the rules laid down in it, a command to complete the process of applying the enamel film to the defective area ... This command was fed to the input of the local fuzzy microcontroller 18, and it generated the commands necessary to control the parameters of the drying unit. The thermal treatment of the deposited film was carried out in two stages. At the first stage, the temperature in the drying unit should be such as to ensure smooth evaporation of the solvents from the applied enamel film. For this, the temperature must be slightly below the boiling point of the solvent. This condition must be met in order to exclude the appearance of bubbles and cracks in the applied film, which can occur when the solvent boils. The time required to remove the liquid fraction (solvents) from the film is established experimentally in the process of developing the technology. For enamel grade PE-939, which was used to repair defective sections of wire insulation, a coal solvent with a boiling point of 125 ° C was used as a solvent. Therefore, the initial drying temperature must be below 125 ° C. Moreover, the closer the temperature is to the minimum temperature of the solvent, the faster the process of its evaporation from the enamel film occurs. In this case, the optimal temperature T ₁ should be in the range from 110 ° C to 120 ° C. At a temperature lying in the specified range, complete evaporation of the solvent from the film occurs in a time t ₁ = (0.5 ÷ 2.0) min. In this example, the temperature in the drying unit was set equal to 110 ° C and was kept stable throughout the repair process. The command to set the required initial temperature and time in the drying and baking unit is generated and issued by the microcontroller 18 after it receives information at its input that the process of applying enamel to the defective area has been completed. At the same command, the microcontroller 16 starts counting the distance that remains to pass the defective area with the enamel film applied to it to the drying unit 21. After the said area enters the drying unit 21, the fuzzy controller 16 issues a command to the rewinder drive 11, according to which the drive stops, and the movement of the wire stops. After holding the defective area with enamel applied to it at the initial temperature of the required time equal to t, the fuzzy microcontroller 18 issues a command to move the wire to the baking unit 22. In the baking unit, the optimum temperature for baking the enamel film is preset. In the case under consideration, for the PE-939 varnish it was a temperature of 400 ° C. At this temperature, the defective area in the drying unit is maintained for a certain time t ₁ lying in the range (2

3) min, the value of this time was revealed in the process of testing the control and repair modes. At the end of the specified time, the microcontroller 16 gives a command to the rewinder drive 11, which starts to move, and the wire begins to move at a speed that is determined by the microcontroller 16.

На этом этапе ремонт дефектного участка прекращается. Провод начинает двигаться с максимальной скоростью а измеритель дефектности 1 начинает вновь контролировать состояние провода. При обнаружении следующего дефектного участка в изоляции провода весь рассмотренный выше цикл повторяется.At this stage, the repair of the defective area is terminated. The wire begins to move at maximum speed and the defectiveness meter 1 begins to monitor the state of the wire again. When the next defective area is found in the wire insulation, the entire cycle discussed above is repeated.

Контроль изоляции провода после завершения ремонта показал, что все 10 дефектов были устраненыInsulation control of the wire after the completion of the repair showed that all 10 defects were eliminated

Второй провод, подготовленный аналогичным образом подвергали контролю и ремонту по способу-прототипу. Проведенный контроль после ремонта провода показал, что на проводе остались не скрытыми 2 дефекта.The second wire, prepared in a similar way, was subjected to control and repair according to the prototype method. The control carried out after the repair of the wire showed that 2 defects were not hidden on the wire.

Таким образом, заявляемый способ контроля и ремонта изоляции проводов позволил создать упрощенную систему автоматизированного контроля и ремонта изоляции провода, по сравнению со способом - прототипом, значительно повысить качество ремонта.Thus, the claimed method for monitoring and repairing wire insulation made it possible to create a simplified system for automated control and repair of wire insulation, compared with the prototype method, to significantly improve the quality of repair.

Используемые источникиSources used

1. ГОСТ Р МЭК 60851-5-2008. Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства.1.GOST R IEC 60851-5-2008. Winding wires. Test methods. Part 5. Electrical properties.

2. Смирнов Г.В. Прибор контроля качества эмалевой изоляции обмоточных проводов. Ж.Надежность и контроль качества, 1987, №10, с. 51.2. Smirnov G.V. Quality control device for enamel insulation of winding wires. J. Reliability and quality control, 1987, No. 10, p. 51.

3. Авторское свидетельство СССР № 364885, кл. G01N 27/00, 1971.3. USSR author's certificate No. 364885, class. G01N 27/00, 1971.

4. Патент РФ № 2506601. // Способ контроля и ремонта изоляции проводов // Г.В. Смирнов, Д.Г. Смирнов. Опубликовано 10.02.2014 Бюл. № 4. (Прототип). 4. RF patent № 2506601. // Method of control and repair of wire insulation // G.V. Smirnov, D.G. Smirnov. Published on 02/10/2014 Bul. No. 4. (Prototype).

5. Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г Неразрушающий контроль дефектности изоляции обмоточных проводов // Дефектоскопия. - 2016. - №8, с. 63-74.5. Smirnov GV, Smirnov DG Non-destructive control of defectiveness of insulation of winding wires // Defectoscopy. - 2016. - No. 8, p. 63-74.

Claims

A method for monitoring and repairing the insulation of winding wires, which consists in detecting a defect in the insulation of a moving wire by means of control, in measuring its length, in applying an enamel varnish to the detected defect during the passage of a defective area under the enamel application unit, in drying and baking an enamel film, characterized by that the control of the speed of the wire, the technological parameters of the process of applying enamel to the defective area, the residence time of the defective area with the enamel applied to it in the drying zone and in the baking zone is carried out using a fuzzy control system, for which several connected between itself through the multiplexer of fuzzy microcontrollers, each of which contains a knowledge base and rules block, a fuzzification block, a logical block and a defuzzification block, while monitoring the wire speed, monitoring the number of defects and their length, as well as the distance from the defect sensor to the rear boundary of the defect, and information about the parameters of the wire movement, the defects detected by the control and their lengths are sent to each of the microcontrollers, where it is fuzzified, processed in a logical device based on the knowledge base and rules embedded in each microcontroller, after which the received data is defuzzified, converted into control actions that go to the input of the wire rewinding drives, to the enamel dispenser, to the drying unit and the baking unit, which work out the received commands and periodically change the speed of the wire depending on the location of the defective area, reducing it when passing the said section under the dispenser, and the wire is stopped when the defective section with the enamel film applied to it enters the drying and baking zone, and the drying and baking time interval is regulated in accordance with the rules written in fuzzy microcontrollers.