SU1140979A1 - Система управлени режимом вулканизации изделий - Google Patents

Abstract

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ВУЛКАНИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙ, содержаш,а  последовательно включенные блок преобразователей, модель, блок определени  степени вулканизации, сумматор. блок сравнени  и вычислительный блок, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности определени  продолжительности процесса вулканизации, в нее введены дополнительна  модель дл  моделировани  процесса довулканизации издели  при охлаждении вне оборудовани , блок ключей, задатчик граничных условий в дополнительную модель, блок запоминани  и хранени  информации, таймер и формирователь импульсов , причем блок запоминани  и хранени  информации лодключен выходом к второму входу сумматора, первым входом - к выходу вычислительного блока, вторым входом - к входам задатчика и формировател  импульсов, управл ющему входу блока ключей и к выходу таймера, третьим входом - к выходу формировател  импуль (Л сов, a второй выход основной модели через блок ключей подключен к первому входу дополнительной модели, котора  выходом подключена к входу вычислительного блока, a вторым входом - к выходу задатчика. Bbfwd со

Description

Изобретение относитс  к технике вулканизации изделий и предназначено дл  управлени  режи,мом вулканизации изделий, в частности покрышек автомобильных шин.

Известна система дл  управлени  режимом вулканизации резиновых изделий, содержаш ,а  последовательно включенные блок преобразователей, модель издели , блок расчета степени вул канизации, селектор экстремального сигнала и блок сравнени , выход которого. вл етс  выходом сиетемы 1 .

Недостатком этой системы  вл етс  невысока  точность определени  продолжительности процесса из-за невозможности прогнозировани  довулканизации изделий при их охлаждении вне оборудовани .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности  вл етс  система управлени  режимом вулканизации изделий, содержаща  последовательно включенные блок преобразователей, модель, блок определени  степени вулканизации, сумматор, блок сравнени  и вычислительный блок.

В этой системе вычислительный блок подключен между вторым выходом модели и вторым входом сумматора, а выход блока сравнени   вл етс  выходом системы. Последн   позвол ет точно определ ть момент подачи сигнала на проведение заключительных операций режима вулканизации изделий за счет вычислени  степени довулканизации изделий, как функци  температуры в лимитирующей процесс точке издели  (модели). .Эта величина суммируетс  с текущей степенью вулканизации, в результате чего при определении момента проведени  заключительных операций режима осуществл етс  прогнозирование прироста степени вулканизации издели  при его охлаждении 2.

Недостатком известной системы  вл етс  невысока  точность определени  степени довулканизации издели  и, следовательно, регулировани  режима вулканизации в целом , поскольку степень довулканизации  вл етс  функцией не только температуры на лимитирующем {например, наиболее прогреваемом) участке, а и функцией распределени  температур по профилю издели  к моменту его охлаждени .

Цель изобретени  - повышение точности определени  продолжительности процесса вулканизации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в систему, содержащую последовательно включенные блок преобразователей, модель, блок определени  степени вулканизации, сумматор, блок сравнени  и вычислительный блок, введены дополнительна  модель дл  моделировани  процесса довулканизации издели  при охлаждении вне оборудовани , блок ключей, задатчик граничных условий

в дополнительную модель, блок запоминани  и хранени  информации, таймер и формирователь импульсов, причем блок запоминани  и хранени  информации подключен выходом к второму входу сумматора, первы.м входом - к выходу вычислительного блока, вторым входом - к входам задатчика и формировател  импульсов, управл ющему входу блока ключей и к выходу таймера, третьим входом - к выходу формировател  импульсов, а второй выход основной модели через блок ключей подключен к первому входу дополнительной модели, котора  выходом подключена к входу вычислительного блока, вторым входом - к выходу аадатчика.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаемой системы; на фиг. 2 - электрическа  схема блока записи и хранени  информации; на фиг. 3 - временна  диаграмма работы системы.

Система управлени  режимом вулканизации изделий содержит блок 1 преобразователей , основную модель 2, блок 3 определени  степени вулканизации, сумматор 4, блок 5 сравнени , вычислительный блок 6, блок 7 ключей, дополнительную модель 8 дл  моделировани  процесса довулканизации издели  вне оборудовани , задатчик 9 граничных условий в дополнительную модель, блок 10 запоминани  и хранени  инфор.мации , таймер 11 и формирователь 12 импульсов .

Блок 10 запоминани  и хранени  информации подключен выходом к второму входу сумматора 4, первым входом к выходу вычислительного блока 6, вторым входом - к входам задатчика 9 и формировател  12 импульсов, управл ющему входу блока 7 ключей и к выходу таймера 11, третьим входом - к выходу формировател  12 импульсов , а второй выход основной модели 2 через блок 7 ключей подключен к первому входу дополнительной модели 8, котора  выходом подключена к входу вычислительного блока 6 а вторым входом - к выходу задатчика 9.

Электрическа  схема блока 10 записи и хранени  информации (фиг. 2) включает ключи 13 и 14, резисторы 15 и 16, буферные усилители 17 и 18 и конденсаторы 19 и 20.

Модель 2 предназначена дл  моделировани  процесса вулканизации издели  в оборудовании в реальном относительно технологического процесса масштабе времени. Модель 8 предназначена дл  моделировани  (прогнозировани ) температур в изделии при его довулканизации на стадии охлаждени , в качестве,ее может быть использована , например, электрическа  сеточна  RC-модель, и работает в отличие от основной модели 2 в ускоренном относите„1ьно реального процесса масштабе времени. Вычислительный блок 6 предназначен дл  расчета степени довулканизации при охлаждении,  вл юодейс  функцией температуры , определ емой на дополнительной модели 8. Блок 7 ключей предназначен дл  дискретного по времени задани  распределени  напр жений (температур) из узловых точек пёрвой модели 2, на которой определ ютс  температурные пол  в изделии при вулканизации в оборудовании в соответствующие узловые точки дополнительной модели 9, где моделируютс  температурные пол  на стадии довулканизации издели  в процессе его охлаждени  вне вулканизационного оборудовани . Задатчик 9 периодически воспроизводит на втором входе модели 8 изменение по напр жению сигналов, пропорциональных коэффициентам теплоотдачи с внешней и внутренней сторон охлаждаемого издели  при заданной температуре окружающей среды , т. е. блок 9 на своем выходе в масштабе времени работы модели 8 формирует такой закон изменени  напр жени , который соответствует изменению граничных условий (ГУ) третьего рода -при охлаждении издели  вне оборудовани  - изменению коэффициентов теплоотдачи с внешней и внутренней сторон издели  при заданной температуре окружающей среды. Поскольку температура в изделии при его охлаждении вне оборудовани   вл етс  функцией начального (перед выгрузкой) распределени  температур , то дл  прогнозировани  довулканизации издели  требуетс  периодическое воспроизведение распределени  температур в узловых точках второй модели 8 по соответствующим температурам в узловых точках первой модели 2. Это воспроизведение или «повторение температур (напр жений) между узловыми точками обеих моделей осуществл етс  блоком 7 ключей, которые через определенные (задаваемые таймером 11) интервалы времени соедин ют соответствующие узловые точки и температуры (напр жени ) первой модели «повтор ютс  на второй. В следующий момент ключи блока 7 размыкаютс  и на второй модели 8 в быстром масщтабе времени моделируетс  охлаждение издели  вне оборудовани . Таймер 11 предназначен дл  организации такой последовательности работы элементов 7, 8, 10 и 12 системы, котора  на каждом шаге квантовани  по времени осуществл ет моделирование процесса теплопроводности при ГУ третьего рода и прогнозирование довулканизации издели . Таймер 11 выполн ет обычные дл  всех таймеров функции формирует через заданные интервалы времени на своем выходе сигналы (импульсы). например, пр моугольной формы. Формирователь 12 импульсов и блок 10 запоминани  и хранени  информации предназначены дл  формировани  на втором входе сумматора сигнала, пропорционального степени довулканизации , как функции распределени  температур по профилю издели  перед его охлаждением . Блок 5 сравнени  предназначен дл  сравнени  посто нно в нем присутствующей эталонной уставки с сигналом, вырабатываемым на выходе сумматора 4 и пропорциональным суммарной величине степени вулканизации и довулканизации издели . Система работает следующим образом. Сигналы от датчиков температуры теплоносителей на оборудовании (не показано) через блок 1 преобразователей в качестве ГУ первого рода поступают на вход основной модели 2 (используетс , например, электрическа  сеточна  RC-модель), на которой решаетс  уравнение теплопроводности Фурье. На ее выходе формируетс  сигнал, пропорциональный температуре в лимитирующей (наименее прогреваемой) продолжительность режима вулканизации точке. По величине этого сигнала в блоке 3 в соответствии с известными выражени ми рассчитываетс  текуща  степень вулканизации издели  в реальном относительно процесса в оборудовании масштабе времени. Из блока 3 сигнал далее поступает на первый вход сумматора 4. На каждый предыдущий период времени таймер 11 реализует режим ввода в дополнительную модель 8 начальных условий (НУ). При этом он замыкает ключи блока 7, приводит задатчик 9 функциональных преобразователей в состо ние, при котором сигнал на его выходе отсутствует, а на второй вход и через формирователь 12 импульсов третий вход блока I1 запоминани  и хранени  информации поступают сигналы , запрещающие ввод по первому входу сигнала от вычислительного блока 6. В каждый последующий период времени таймер 11 реализует режим ввода ГУ третьего рода по второму входу задатчика 9, где формируютс  сигналы, пропорциональные изменению коэффициентов теплоотдачи на поверхност х издели  при его охлаждении в ускоренном относительно реального процесса в оборудовании масщтабе времени, В этом же масштабе времени на выходе дополнительной модели 8 вырабатываетс  сигнал, пропорциональный температуре на лимитирующем участке издели , который поступает на выход вычислительного блока 6, где вычисл етс  степень довулканизации. Сигналы таймера II, поступающие на второй вход блока 10 запоминани  и хранени  информации , разрешают ввод информации по первому его входу от вычислительного блока 6. При переходе из режима ГУ в режим НУ формирователь 12 импульсов формирует короткий управл ющий импульс, поступающий на третий вход блока 10. При этом на выходе блока 10 запоминаетс  информаци , присутствующа  на первом входе. Электрическа  схе.ма блока 10. запоминани  и хранени  информации (фиг. 2) работает следующим образом.

В одном из периодов работы таймера 11 (режим ГУ) импульс с его выхода поступает на второй вход блока 10, ключ 13 включен и сигнал на первом входе повтор етс  на конденсаторе 19. По окончании импульса управлени  на втором входе, В момент по влени  короткого импульса на третьем входе, ключ 13 размыкаетс  и запомненное на конденсаторе 19 значение напр жени  через буферный усилитель 17 с высоким входным сопротивлением поступает на конденсатор 20 через резистор 16. Коротк-ий импульс на третьем входе формируетс  по заднему фронту импульса в периоде. ГУ, поступающего от таймера 11. После окончани  импульса на третьем входе запомненное на конденсаторе 20 напр жение через буферный усилитель 18 поступает на выход блока 10.

Таким образом, прогнозирование моделируемого процесса, а следовательно, и расчет степени довулканизации издели  осуществл етс  периодически за каждый такт (период) работы таймера 11 и на выходе блока 10 запоминани  и хранени  информации формируетс  сигнал, пропорциональный степени довулканизации, как функци  текущего распределени  температур по профилю издели . Этот .сигнал поступает на второй вход сумматора 4. В сумматоре 4 суммируютс  сигналы от блоков 3 и 6, пропорциональные степени вулканизации и довулканизации издели , а на выходе его вырабатываетс  сигнал, пропорциональный их суммарной величине.

Таким образом, на вход блока 5 сравнени  поступает от модели 2 посто нно возрастающий в процессе вулканизации сигнал, пропорциональный степени вулканизации издели  на оборудовании, к которому, через период квантовани , периодически прибавл етс  сигнал, пропорциональный степени довулканизации, вычисл емой по информации от второй модели 8. Поэтому на выходе сумматора 4 присутствует скачкообразно возрастающий во времени сигнал, который в момент скачка соответствует суммарной (с учетом довулканизации) величине степени вулканизации. Величина эталонной уставки присутствует, как указывалось, в блоке 5 посто нно. В момент достижени  суммарной величиной на выходе сумматора 4 значени  эталонной уставки на выходе блока 5 сравнени  вырабатываетс  сигнал управл ющего воздействи  на заверщение режима вулканизации изделий.

Использование предлагаемой системы дл  управлени  режимом вулканизации покрыщек автомобильных щин типоразмера

260-508 Р позвол ет за счет повышени  точности регулировани  процесса сократить продолжительность цикла в среднем на 3- 5°/о по сравнению с известным при одновременном повыщении однородности вулканизируемых изделий.

Преимущества использовани  предлагаемой системы вытекают из следующих положений .

И в известной и в предлагаемой системах продолжительность режима вулканизации Г определ етс  моментом достижени  в изделии с учетом его довулканизации степени вулканизации . где Som. - опти.мальна  величина показател . Известно, что S  вл етс  функцией температуры f дл  конт0 ролируемой точки издели .

Отсюда очевидно, что точность определени  S и, следовательно, возможное сокращение 2 непосредственно завис т от точности определени  t (t) в контролируемой точке издели .

В известной системе степень довулканизации определ етс  как функци  температуры в одной точке однозначно, что возможно в предложении с равномерным прогревом по всему его профилю. В предла ае0 мой системе прогнозирование степени довулканизации осуществл етс  посредством моделировани  поведени  объекта на второй модели по фактическому текущему распределению температур по профилю издели . Покажем , что t (С) в контролкруемой точке различно дл  случаев равномерного и переменного распределени  температур по профилю вулканизируемого издели . Дл  этого воспользуемс  преобразовани ми уравнени  Фурье дл  одноименного теплового потока:

0 а JH dt

lu Sv-После разложени  в р д Тэйлора t (х,С) по t, пренебрега  малыми членами р да после указанных преобразований, получаем

5 /а t t(x,C-t-At-t(x,r) . /хД-

fd4 t(X-bAX,t)-2t(X,C)-ht(X-AX,r)

( )2

0 Подставив два последних выражени  в уравнение Фурье, получим:

tu-t-Ax,-r)-2t(x,rj+t(x-Ax,i:) (дх)

.H- ACJ-tCx.C)

адт

Тогда, дл  частного случа 

t(x,) (X-Ax,t)-bt (x+AX.t)

T. e. дл  простейшего случа  показано, что температура в точке х. в каждый последующий момент времени (€+дТ) равна средней величине из температур -(х-дх, Г) и 1(л: + дл:, t) в соседних точках в предыдущий момент времени t и, следовательно, зависимости t(t;), определенные при использоваНИИ известного (равна  температура в соседних точках) и предлагаемого объекта (в общем случае переменна  температура), приведут к различным значени м степеней вулканизации S и 5л.с соответственно. Раз-, ность этих значений|5и-Sn. определ ет повыщение точности регулировани  и возможный резерв сокращени  режимов вулканизации изделий.

W/, Режим

Режин ббоаа

Выход

ГУ

ui.2

ноделироВанм (;анизсги и ujff&fu ffs. oSopijdoSaHM

Claims (1)

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ВУЛКАНИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙ, содержащая последовательно включенные блок преобразователей, модель, блок определения степени вулканизации, сумматор, блок сравнения и вычислительный блок, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения продолжительности процесса вулканизации, в нее введены дополнительная модель для моделирования процесса довулканизации изделия при охлаждении вне оборудования, блок ключей, задатчик граничных условий в дополнительную модель, блок запоминания и хранения информации, таймер и формирователь импульсов, причем блок запоминания и хранения информации подключен выходом к второму входу сумматора, первым входом — к выходу вычислительного блока, вторым входом — к входам задатчика и формирователя импульсов, управляющему входу блока ключей и к выходу таймера, третьим входом — к выходу формирователя импульсов, а второй выход основной модели через блок ключей подключен к первому входу дополнительной модели, которая выходом подключена к входу вычислительного блока, а вторым входом — к выходу задатчика.