SU1660016A1 - УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАЛОЖЕНИЯ БУМАГОМАССНОЙ ИЗОЛЯЦИИ НА ПРОВОт ДА - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике автоматического управления обьектами с запаздыванием времени и может быть применено в кабельной технике при изготовлении проводов с бумагомассной изоляцией. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства. Поставленная цель достигается за счет введения управления по параметрам проводов. До сушки управление становится упреждающим, и тем самым компенсируется отрицательное влияние запаздывания времени, обусловленного технологическим процессом. Управление параметрами изоляции проводов осуществляется более плавно, поскольку разность сигналов компараторов существенно меньше. чем разность сигналов задатчика и компаратора. Поэтому не будет происходить резких изменений управляемых параметров и точность системы увеличивается. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению объектами с запаздыванием времени и может быть применено в кабельной технике при изготовлении проводов с бумагомассной изоляцией и в бумажной промышленности при автоматизации процессов изготовления бумаги.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

Нафиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема унифицированного регулятора режима зоны печи, который является однотипным для управления температурными зонами и для управления уровнем течения композиции целлюлознобумажной массы.

Устройство содержит узел 1 наложения изоляции, датчик 2 влажности изоляции проводов до сушки, многовходовый датчик

3 диаметра изоляции до сушки, сушильную печь 4 (с тремя температурными зонами), датчик 5 влажности изоляции после сушки, многовходовый датчик 6 диаметра изоляции после сушки, регулятор 7 скорости изолирования, задатчик 8 ошибки температуры в первой зоне печи, регулятор 9 режима первой зоны печи, первый измерительный блок 10, первый компаратор 11, первый управляющий вычислитель 12, задатчик 13 ошибки температуры во второй зоне печи, регулятор 14 режима второй зоны печи, первый дифференциальный усилитель 15, второй измерительный блок 16, второй компаратор 17, второй управляющий вычислитель 18, первый задатчик 19 ошибки температуры в третьей зоне печи, третий смеситель 20 сигналов, второй задатчик 21 ошибки температуры в третьей зоне печи, регулятор 22

IV 9100991

3

1660016

4

режима третьей зоны печи, второй дифференциальный усилитель 23, первый смеситель 24 сигналов, датчик 25 скорости, задатчик 26 ошибки температуры сушильной печи, четвертый смеситель 27 сигналов, регулятор 28 уровня течения композиции целлюлозно-бумажной массы, первый цифроаналоговый преобразователь 29, второй смеситель 30 сигналов.

На фиг. 1 введены следующие условные обозначения; Οι - уставка номинального значения диаметра изоляции после сушки; Рг - уставка номинального значения диаметра изоляции до сушки; Τι.....Тз - уставки

температур соответственно первой, второй, третьей температурных зон сушильной печи; Н - уставка уровня композиции целлюлозно-бумажной массы.

Унифицированный регулятор режима содержит задатчик 31 уставки, задатчик 32 управляющего сигнала, исполнительный орган 33. первый компаратор 34, второй компаратор 35, управляющий переключатель 36, преобразователь 37 напряжения в ток, цифроаналоговый преобразователь 38.

Узел ί наложения изоляции состоит из напорного бассейна для получения композиции целлюлозно-бумажной массы, уровень которой контролируется магнитным датчиком потока (не показан), сетчатого барабана, в котором осуществляется осаждение бумажной массы на медные жилы проводов (число изолируемых проводов обычно достигает 60), пресса, предназначенного для прессования бумажной массы на жилах и одновремепно являющегося тянущим устройством на участке от отдающих устройств, гладильного устройства, в котором происходит заворачивание бумажных полосок, которые сформировались на жилах на выходе из пресса, в цилиндрическую форму с заключенными внутри них жилами. Датчики 2, 5 влажности изоляции предназначены для контроля содержания влаги в изоляции до и после сушки и работают совместно с дифференциальными усилителями 15 и 23.

Датчики 3 и 6 диаметра изоляции предназначены для контроля диаметра изоляции проводов до и после сушки. Датчики выполнены многовходовыми, что обеспечивает возможность индивидуального контроля всех 60 проводов. Датчики работают совместно с измерительными блоками 10 и 16 и компараторами 11 и 17, которые предназначены для определения отклонения диаметров жил от номинальных значений.

Сушильная печь 4 предназначена для удаления из бумагомассной изоляцией проводов необходимого (фиксированного) количества влаги. Сушильная печь имеет три температурные зоны, температура каждой из которых контролируется соответствующей термопарой (не показаны).

Первый 12 и второй 18 управляющие вычислители предназначены для вычисления средних значений влажности и ошибки диаметра изоляции до и после сушки, управления многовходовыми датчиками 3 и 6 диаметра и управляемыми переключателями 36 в блоках управления.

Регулятор 7 скорости изолирования предназначен для обеспечения стабилУ ной скорости изолирования и сушки проводов, причем скорость контролируется с помощью датчика (тахогенератора) 25. Задатчики 8, 13, 19, 21, 26 предназначены для получения сигналов, прогнозирующих средние значения ошибки диаметра и влажности изоляции на выходах из трех температурных зон и всей сушильной печи. Задатчики представляют собой блоки умножения выходного сигнала на постоянный коэффициент, меньший единицы (поскольку по мере высушивания изоляции происходит усадка диаметра провода и удаление влаги до фиксированной величины).

Регуляторы 9,14, 22 предназначены для управления тремя температурными зонами путем регулирования величины напряжения тиристорного источника с целью обеспечения поддержания в заданных пределах среднего диаметра изоляции проводов и необходимого значения влажности изоляции.

Блок 28 предназначен для окончательного изменения среднего диаметра проводов путем изменения уровня композиции целлюлозно-бумажной массы в напорном баке узла 1 наложения изоляции путем регулирования степени открытия многооборотной задвижки. Как было сказано выше, структурное построение блоков 9, 14, 22, 28 унифицировано.

Задатчик 31 предназначен для выработки цифрового сигнала уставки из аналогового, в качестве которого используются Τι.....

ТзиН.

Задатчик 32 обеспечивает выработку управляющего сигнала и выполняется на основе стандартного ПИД-регулятора.

Исполнительный орган 33 предназначен для непосредственного изменения контролируемой величины (температура, уровень течения композиции массы) и выполняется для блоков 9, 14, 22 в виде регулируемого источника напряжения, соединенного с нагревателем’ находящимся в соответствующей зоне (не показан), а

5

1660016

6

для регулятора 28 в виде многооборотной задвижки с трубопроводом.

В компараторах 34 и 35 производится преобразование сигналов, получаемых с выходов первого 12 и второго 18 вычислителей в аналоговую форму и производится сравнение их с сигналами уставки.

Управляемый переключатель 36 предназначается для поочередного подключения к задатчику 32 блоков 31, 34. 35 и управляется сигналом с управляющего вычитателя.

Преобразователь 37 производит преобразование в токовый сигнал сигнала напряжения, соответствующего температуре зоны, или сигнала магнитного потока, соответствующего уровню течения композиции массы.

Второй цифроаналоговый преобразователь 38 осуществляет преобразование в цифровую форму.

Смесители сигналов 20, 24, 27, 30 обеспечивают комбинирование сигналов средних ошибок диаметров изоляции до и после сушки с сигналами средней влажности до и после сушки или с преобразователями сигналам скорости изолирования.

Устройство управления процессом наложения бумагомассной изоляции на проводе работает следующим образом.

В задатчиках31 регуляторов 9,14,22,28 устанавливаются граничные параметры по температурам нагрева трех зон сушильной печи 4 и уровня течения композиции массы, при этом управляемые переключатели 36 подключают задатчик 31 к первым входам задатчика 32. Поддержание выходных параметров осуществляется блоками на основании разностей сигналов уставок и преобразованных сигналов датчика, пока второй управляющий вычислитель 18 не вычислит средние значения ошибки диаметра и влажности изоляции до сушки. Процесс вычисления этих величин осущестеляется в следующем порядке. Вышедшие из узла 1 наложения изоляции медные жилы с нанесенной на них цилиндрической бумагомассной изоляцией контролируются установленными до сушильной печи 4 датчиком 2 влажности изоляции и многовходовым датчиком 3 диаметра изоляции. Цифровые сигналы от датчика 3 поступают на первый измерительный блок 16, на выходе которого вырабатываются цифровые сигналы, соответствующие диаметру каждой изолированной жилы. Эти сигналы поступают на второй компаратор 17, который сравнивает эти сигналы с цифровым значением номинальной величины диаметра Э₂ (в данном случае ϋ₂ не учитывает уменьшение диаметра провода после сушки). В компараторе 17 осуществляется также преобразование полученных разностей сигналов в аналоговую форму. Аналоговые сигналы затем подаются во второй управляющий вычитатель 18, который высчитывает среднее значение полученных сигналов, соответствующие средней ошибке диаметров изоляции проводов (отклонение от номинального значения). Одновременно второй управляющий вычитатель высчитывает среднюю влажность изоляции проводов на основании усиленных вторым дифференциальным усилителем 23 сигналов датчика 2, На основании средней ошибки диаметра и средней влажности задатчики 8, 13, 19, 21,25 вырабатывают сигналы, прогнозирующие величину управляемых параметров в температурных зонах и на выходе из сушильной печи.

Рассмотрим работу регуляторов 9, 14, 22 режима на примере регулятора 9 режима первой зоны печи. Время прихода в блок сигнала прогнозируемой средней ошибки диаметра на выходе из первой зоны можно определить по формуле ,

Τι = Ϊ1 ·η + Τ2'(η - 1), (1)

где π - время измерения диаметра изоляции одного провода, определяемое сигналом с микроЭВМ;

12 - время передвижения каретки датчи-г ка 2 от одного провода до другого, также определяемое микроЭВМ;

η - количество изолированных проводов.

Следует отметить, что время обработки сигналов в вычислителе и задатчике 8 не учитывается ввиду его малости.

В момент времени по сигналу из второго управляющего вычитателя 18 происходит замыкание управляемым переключателем 36 третьего контакта и к задатчику 32 подключается компаратор 35, на вход которого поступает сигнал из задатчика 8. В компараторе 35 происходит преобразование этого сигнала в аналоговую форму и сравнение его с цифровыми сигналами из задатчика 31. Полученные с выхода компаратора сигналы поступают в задатчик 32, где они сравниваются с сигналом обратной связи из цифроаналогового преобразователя 37. Выходной сигнал задатчика 32, состоящий из сигналов, несущих информацию о средней ошибке диаметра и температуре в первой зоне печи, подается на исполнительный орган 33. при этом происходит изменение напряжения тиристорного источника в нужную сторону.

1660016

δ

Время прихода на первый вход блока сигнала средней ошибки диаметра изоляции после сушки, получение которой с помощью блоков 6, 10, 11, 12 производится аналогично предыдущему, определяется по формуле

Т₂ = Тг+г, (2)

ΓΑβΓ=β/ν;

I - длина сушильной печи: ν - скорость изолирования проводов,

определяемая регулятором 7 скорости.

В момент времени Т₂ по сигналу из первого управляющего вычитателя 12 управляемый переключатель 36 подключает компаратор 34 к задатчику 32. Регулирование температуры зоны происходит аналогично предыдущему. При этом если средний диаметр изоляции ниже номинального, то температура в зоне повышается, что приводит к более быстрому испарению влаги и, в свою очередь, к расширению целлюлознобумажной массы, что приводит к увеличению диаметра. Если средний диаметр выше номинального, то производится уменьшение температуры зоны. Таким образом, к задатчику 32 попеременно подключаются задатчик31 и компараторы 34 и 35. При этом задатчик подключается только нз время разгона системы, причем это переключение можно осуществлять вручную. Первое подключение компаратора 35 к задатчику 32 осуществляется через время Τι, а последующие - через время Т₂, также как и подключение компаратора 34. После изменения диаметра изоляции в первой зоне вторая и третья зоны обеспечивают удаление остатков влаги (до фиксированной величины). Поскольку содержание влаги в высушенной изоляции может меняться, то должна меняться температура во второй и третьей зонах. С этой целью перед тем как аналоговые сигналы средней ошибки диаметра изоляции до и после сушки приходят на компараторы 34 и 35 регулятора 22 режима третьей зоны, они комбинируются с сигналами средней влажности до и после сушки в первом 24 и третьем 20 смесителях сигналов. Следовательно, если прогнозируемое и действительное содержание влаги в массе выше номинального, это приведет к тому, что температура третьей зоны будет несколько выше, чем она была бы, если бы зависела только от величины среднего диаметра изоляции.

Температура во второй зоне определяется исключительно прогнозируемым и действительным средним содержанием влаги в высушенной изоляции.

Получение заданной величины диаметра изоляции после сушки обеспечивается также за счет регулирования уровня течения композиции целлюлозно-бумажной массы в напорном бассейне. Перед тем как аналоговые сигналы ошибок диаметра изоляции до и после сушки поступают в регулятор 28, они приходят во второй 27 и четвертый 30 смесители сигналов, где производится преобразование их в цифровую форму и комбинирование с цифровыми сигналами, полученными из первого цифроаналогового преобразователя 29 на основании сигналов датчика 25 скорости изолирования, определяемой регулятором 7. В этом случае если прогнозируемая и действительная величины среднего диаметра изоляции ниже номинальных, то степень открытия многооборотной задвижки увеличивается и большее количество композиции массы поступает через трубопровод в сетчатый барабан узла 1 наложения. Если же величины среднего диаметра изоляции выше номинального, то степень открытия задвижки уменьшается.

Предлагаемый способ управления параметрами изоляции проводов обладает следующими преимуществами: за счет введения управления по параметрам проводов до сушки управление становится упреждающим, тем самым компенсируется отрицательное влияние запаздывания времени, обусловленного технологическим процессом: управление параметрами изоляции проводов осуществляется более плавно при введении компаратора 35, поскольку разность сигналов компараторов 34 и 35 существенно меньше, чем разность сигналов задатчика 31 и компаратора 34. Поэтому не будут происходить резкие изменения управляемых параметров и точность системы увеличится.

Claims (2)

1. Формулаизобретения

   ! Устройство для наложения бумагомассной изоляции на проводе, содержащее узел наложения изоляции, сушильную печь с тремя температурными зонами, датчик влажности изоляции после сушки, многовходовый датчик диаметра изоляции после сушки и регулятор скорости изолирования, расположенные последовательно по ходу движения провода в зоне непосредственного взаимодействия с ним, выход датчика влажности изоляции после сушки соединен с входом первого дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу данных первого управляющего вычислителя, второй вход данных которого соединен с выходом первого компаратора,

   9

   1560016

   10

   входом соединенного с выходом первого измерительного блока, входом подключенного к выходу многовходового датчика диаметра изоляции после сушки, первый выход первого управляющего вычислителя соединен с первым входом первого смесителя сигналов, с вторым входом второго смесителя сигналов и с первым входом данных регулятора режима первой зоны печи, соединенного вторым входом данных с выходом данных задатчика ошибки температуры в первой зоне печи, а выходом - с входом регулирования первой зоны сушильной печи, второй выход первого управляющего вычислителя соединен с вторым входом первого смесителя сигналов и с первым входом данных регулятора режима второй зоны печи, соединенного вторым входом данных с выходом данных вто'рой зоны сушильной печи, а выходом - с входом регулирования второй зоны сушильной печи, выход первого смесителя сигналов подключен к первому входу данных регулятора режима третьей зоны сушильной печи, соединенного вторым входом данных с выходом данных третьей зоны сушильной печи, а выходом с входом данных третьей зоны сушильной печи, датчик скорости изолирования входом подключен к выходу регулятора скорости изолирования, а выходом через первый цифроаналоговый преобразователь - к первому входу данных второго смесителя сигналов, выходом соединенного с первым входом данных регулятора уровня течения композиции целлюлозно-бумажной массы, второй вход данных которого соединен с выходом узла наложения изоляции, а выход - с входом регулирования узла наложения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит датчик влажности изоляции до сушки, второй дифференциальный усилитель, многовходовый датчик диаметра изоляции до сушки, второй измерительный блок, третий и четвертый смесители сигналов, задатчик ошибки температуры первой зоны печи, задатчикошибки температуры второй зоны печи, первый и второй задатчики ошибки температуры третьей зоны печи, задатчик ошибки температуры сушильной печи, второй компаратор, второй управляющий вычислитель, к первому входу данных которого подключен выход второго дифференциального усилителя, входом подключенного к выходу датчика измерения влажности изоляции до сушки, а к второму входу - выход второго компаратора, входом соединенного с выходом второго измерительного блока, вход которого подключен к выходу многовходового датчика

   диаметра изоляции До сушки, первый выход второго управляющего вычислителя соединен с входом задатчика ошибки первой зоны печи, выходом соединенного с третьим входом данных регулятора режима первой зоны печи, первый выход второго управляющего вычислителя соединен с входом задатчика ошибки температуры в третьей зоне печи, подключенного выходом к первому входу третьего смесителя сигналов, соединенного выходом с третьим входом регулятора режима третьей зоны печи, первый выход второго управляющего вычислителя соединен с входом задатчика ошибки температуры сушильной печи, соединенного выходом с первым входом четвертого смесителя сигналов, второй вход которого подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя, а выход - к третьему входу регулятора уровня течения композиции целлюлозно-бумажной массы, второй выход второго управляющего вычислителя соединен с входом задатчика ошибки температуры во второй зоне печи, подключенного выходом к третьему входу данных регулятора режима второй зоны печи и к входу второго задатчика ошибки температуры в третьей зоне печи, соединенного выходом с вторым входом третьего смесителя сигналов, а первым входом - с выходом первого цифроаналогового преобразователя, входом подключенного к выходу датчика скорости.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что каждый регулятор режима зоны печи содержит задатчик уставки, задатчик управляющего сигнала, исполнительный орган, первый и второй компараторы, управляющий переключатель, преобразователь напряжения в ток и цифроаналоговый преобразователь, задатчик уставки, вход которого присоединен к установочному входу регулятора режима, первый выход - к первым выходам первого и второго компараторов, второй выход задатчика уставки соединен с первым переключающим контактом управляющего переключателя, второй переключающий контакт которого соединен с выходом первого компаратора, а подвижный контакт управляющего переключателя подключен к первому входу данных задатчика управляющих сигналов, к второму входу данных которого подключен выход цифроаналогового преобразователя, соединенного входом с выходом преобразователя напряжения в ток, соединенного входом с вторым входом данных регулятора, выход задатчика управляющего сигнала подключен к входу исполнительного органа,

   11

   1660016 12

   выход которого соединен с выходом регулятора, вход второго коммутатора соединен с третьим выходом регулятора, второй вход с вторым выходом задатчика, а выход подключен к третьему переключающему контакту управляемого переключателя.

   Фиг. г