SU830326A1 - Система регулировани параметров листовиз ТЕРМОплАСТОВ пРи иХ изгОТОВлЕНии - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике управления технологическими процессами получения высококачественных полимерных материалов методом экструзий и .может применяться в химической промышленности.

Известно устройство для регулирования средней толщины листов из термопластов, получаёмых методом экструзии, в котором толщина листов определяется сканирующим радиационным толщиномером по данным замеров в нескольких зонах листа по его ширине путем изменения скорости вращения валков каландра Г11.

Недостатком указанного устройства является то, что изменение скорости вращения валков каландра приводит к изменению не только средней толщины листов, но и их ширины, так как каландр оказывает на полимерную ленту прокатывающее и вытягивающее воздействия. Кроме того, в устройстве не учитывается изменение производитель2 ности экструдера и при стабильной средней толщине ленты можно получать ленту разной ширины, варьируя скорость вращения шнекового механизма . Геометрические показатели качества листов, такие как толщина, ширина и прямоугольность, играют важную роль в процессах дальнейшей их переработки, например, методом вакуумфбрмования в холодильной промышленности.

. Известен также способ автоматического регулирования ширины полимерных материалов по результатам измерения скорости изменения и величины ширины ленты путем воздействия на температурный режим формующей головки экструдера в соответствующей зоне по ее ширине.

Этот способ имеет существенный недостаток, поскольку изменение температурного режима вдоль формующей головки экструдера приводит к изменению ее производительности и., следователь-:

но, к изменению средней толщины ленты.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является система регулирования параметров листов из термопластов при их изготовлении, содержащая толщиномер, соединенный с блоком усреднения и через первый элемент сравнения с первым вхо дом блока регулирования параметров листов, второй вход которого соединен с датчиком ширины через второй элемент сравнения, а первый и второй выходы соединены соответственно через третий и четвертый элементы срав·¹ нения с блоком регулирования числа оборотов.каландра и с блоком регулирования оборотов шнека экструдера, соединенного с датчиком оборотов шнека, и тянущий механизм, соединенный с блоком регулирования числа оборотов тянущего механизма [3].

Основным недостатком этой системы является то, что в ней предполагается постоянство ширины ленты, которое должно обеспечиваться ножницами, установленными на участке между формующей головкой экструдера и каландром. На самом дела ножницы обеспечивают ширину ленты не больше заданной положением ножниц, но, очевидно, еще неостывший экструдат, который подвергается окончательной термопластической обработке на участках ’’головкакаландр и каландр-тянущий механизм,³⁵

830326. 4

Функциональная схема предлагаемой системы приведена на чертеже.

Система содержит экструдер, состоящий из загрузочного бункера 1, цилиндра 2, в котором вращается^ шнек, связанный через датчик 3 оборотов шнека с электродвигателем 4, головку

5, которая формирует полимерную ленту

6, валки каландра 7 с электроприводом 8, датчик ширины 9, толщиномер 10, датчик 11 оборотов тянущего механизма с электроприводом 12, укладчик 13 готовых листов, блок коррекции 14, блок усреднения 15, блок 16 регулирования параметров листов, элементы сравнения: четвертый 17, третий 18, пятый 19, второй 20, первый 21, ключи 22-26, блок 27 регулирования числа оборотов шнека экструдера, блок 28 регулирования числа оборотов каландра, блок 29 регулирования числа оборотов тянущего механизма, датчик 30 оборотов каландра.

Система регулирования параметров при изготовлении листов из термопластов работает следующим образом.

На блок коррекции 14 поступают сигналы угловых скоростей вращения шнека валков каландра 7, тянущего механизма с тахогенераторов, установленных на валу соответствующих электроприводов, сигнал датчика и через блок усреднения 15 толщиномера .10. В блоке 14 угловых скоростей и ширины ширины 9

- сигнал значения усредняютможно подвергнуть вытяжке на этих участках за счет изменения числа оборотов электроприводов шнека, каландра и тянущего механизма и тем самым можно не только получить ширину ⁴θ листов меньше заданной, но даже порвать полимерную ленту.

Целью изобретения является повышение точности системы регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в систему введены пятый элемент сравнения, датчик оборотов тянущего механизма и блок коррекции, входы которого соединены с датчиками оборотов шнека, каландра, тянущего механизма, датчиком ширины и с выходом блока усреднения. Выход блока коррекции соединен с третьим входом блока регулирования параметров листов, тре- ₅₅ тий выход которого соединен через пятый элемент сравнения с блоком ре· гулирования числа оборотов тянущего механизма.

ся в течение промежутка времени, необходимого для завершения цикла сканирования толщиномера 10. Датчики угловых скоростей и ширины опрашиваются периодически с циклом примерно с, а цикл сканирования толщиномера равен примерно 1^0 с. Средние значения угловых скоростей вращения электроприводов, средняя ширина и средняя толщина ленты в блоке коррекции 14 запоминаются в течение η циклов сканирования толщиномера 10, где п определяется по формуле η=^Δ1, (1) 'о — величина транспортного запаздывания измерения толщины ленты от формующей головки до толщиномера (8-12 мин):

A t- цикл сканирования толщиномера 10.

Затем измеренные в последнем из п .циклов сканирования толщиномера значения средней толщины и ширины ленты сравниваются с их значениями, рассчитанными по регрессионной модели процесса:

At-Π к

₊

L tfjt-n ^+α*_α At-n ’

-Ь

Н *н_Л+а о :п а-Ь-п ₊ ^т W а±-о

H , L?- значения средней толщины и , ширины ленты соответственно, рассчитанные по модели:

- средние значения угловых скоростей вращения шнека, каландра и тянущего механизма соответственно, измеренные η циклов назад:

1<0>Ь_О1 - коэффициенты регрессионной ®44>*3|ΐ’ модели процесса, которые опреД^{еляются} экспериментально и отражают специфику данного технологического оборудования для получения листов из полимера: ^L t- дискретный параметр времени (число циклов): т.е. вычисляются величины рассогласований:

_ιΛ — L?

At~t1 . ώΐ-^η,

Коррекция коэффициентов модели (2) по формулам (4) производится в блоке коррекции 14 в реальном масштабе времени по мере поступления новых измеренных значений средней толщины и ширины ленты в результате завершения очередного цикла сканирования толщиномера 10. При этом в блоке 14 запоминаются новые значения этих параметров, а старые, измеренные η циклов назад, стираются. Таким образом, в блоке 14 постоянно запоминаются η средних значений угловых скоростей и средние зна- . чения толщины и- ширины. Вычисления по формулам (4) заканчиваются тогда, когда будут равны нулю величины рассогласований, т.е. модель (1) правильно описывает технологический процесс ^я Λ-Ή (5)

После этого управление передается •блоку 16 регулирования параметров листов, на вход которого поступают со второго и первого элементов срав25 нения 20,21 сигналы рассогласований измеренных значений средней толщины и ширины ленты с их заданными значениями:

(6) (3)

Й^- среднее измеренное в последнем из циклов η значение толщины ленты, а·

С*¹ - аналогично среднее измеренное ₃₅ значение ширины ленты.

Если имеет место рассогласование хотя бы по одному из параметров листов, то в блоке коррекции 14 производится коррекция коэффициентов модели ₄₀ (2) по рекуррентным формулам метода стохастической аппроксимации t+4 + „t Л t^-0. t+4 К „t АЬ-П/ ci =α ώ /(Duo )>α = α +6 uu / ^ΜΦΙ -1 -Ш К '> 41 n 1 К I /(Р-чП, (4)

МГ),

Если хотя бы одна из величин этих рассогласований не равна нулю, то производится уточнение соотношений оборотов (вытяжех) следующим образом.

Сначала решается совместная система линеййых относительно, величин вытяжек , ·_ΛΚ . уравнений на к “т

Чад <7) _ν Δ Au _ν Δ

Η___ ,L — заданные значения толзад эад щины и ширины ленты соответственно.

А затем рассчитываются новые значения заданий блока 28 регулирования числа оборотов каландра и блока 29 регулирования числа оборотов тянущего механизма по формулам mW.<’>

где υ=4+(ω_ω /ου’ ) <ω_κ 1<ν_τ ) .

После окончания расчетов проверяется выполнение технологических огра- ничений, так как нельзя варьировать , высить скорости электроприводов в неограни- личить , ченных пределах ' точность регулирования- и увенадежность работы системы.

«л»»

К, к. К*. 1 .

(9)

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к технике управлени  технологическими процесса ми получени  высоко1сачественных поли мерных материалов методом экструзий и .может примен тьс  в химической промышленности. Известно устройство дл  регулировани  средней тол1цинь1 листов из т.ермош1астов , получаемых методом экстру зии, в котором толщина листов определ етс  сканируюиЦШ радиационным толщиномером по данным замеров в нес кольких зонах листа по его ширине пу тем изменени  скорости вращени  валков каландра Dl Недостатком указанного устройства  вл етс  то, что изменение скорости вращени  валков каландра приводит к изменению не только средней толщин листов, но и их ширишл, так как каландр оказывает на полимерную ленту прокатывающее и выт гивающее воздействи . Кроме того, в устройстве не учитываетс  изменение производительности экструдера и при стабильной средней толщине ленты можно получать ; ленту разной ширины, варьиру  скорость вращени  шнекового механизма . ГеЬметрические показатели качества листов, такие как толщина, ширина и пр моугольность , играют важную роль в процессах дальнейшей их переработки, например , методом вакуумфбрмовани  в холодильной промьшшенностк. . Известен также способ автоматического регулировани  ширины полимерных материалов fz по результатам измерени  скорости изменени  и величины ширины ленты путем воздействи  на температурный режим форм ющей головки экструдера в соответствующей зоне по ее ширине. Этот способ имеет существенный недостаток , поскольку изменение температурного режима вдоль формующей годовки экструдера приводит к изменению ее производительности HJ следователь-: . к изменению средней толщины ленНаиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл е с  .система регулировани  параметров листов из термопластов при их изготовлезши , содержаща  толщиномер, сое диненный с блоком усреднени  и через первый элемент сравнени  с первым вх дом блока регулировани  параметров листов, второй вход которого соединен с датчиком ширины через второй элемент сравнени , а первьй н второй выходы соединены соответственно через третий и четвертый элементы срав нени  с блоком регулировани  числа оборотов,каландра и с блоком регулировани  оборотов шнека экструдера соединенного с датчиком оборотов шне ка, и т нущий механизм, соединенный .с блоком регулировани  числа оборото т лущего механизма з. Основным недостатком этой системы  вл етс  то, что в ней предполагаетс посто нство ширины ленты, которое должно обеспечиватьс  ножницами, установленнь ми на участке между формую щей головкой экструдера и каландром. На самом дёлз ножницы обеспечивают ширину ленты не больше заданрюй положением ножниц, но, очевидно, еще неостывший экструдат, который подвергаетс  окончательной термопластической обработке на участках головк каландр и каландр-т нущий механизм можно подвергнуть выт жке на этих участках за счет изменени  числа оборотов электроприводов шнека, каландра и т нущего механизма и тем са мым можно не только получить ширину листов меньше заданной, но даже порвать полимерную ленту. Целью изобретени . вл етс  повьше ние точности системы регулировани . Поставленна  цель достигаетс  тем что в систему введены п тый элемент сравнени , датчик .оборотов т нущего механизма и блок коррекции, входы которого соединены с датчиками оборо тов шнека, каландра, т нущего механизма , датчиком ширины и с выходом блока усреднени . Выход блока коррек ции соединен с третьим входом блока регулировани  параметров листов, тре тий выход которого соединен через п тый элемент сравнени  с блоком регулировани  числа оборотов т нущего механизма. Функциональна  схема предлагаемой системы приведена на чертеже. Система содержит экструдер, состо щий из загрузочного бункера 1, цилиндра 2, в котором вращаетс - шнек, св занный через датчик 3 оборотов шнека с. электродвигателем 4, головку 5,котора  формирует полимерную ленту 6,валки каландра 7 с электроприводом 8, Датчик ширины 9, толщиномер 10, датчик II обо ротов т нущего механизма с электроприводом 12, укладчик 13 готовых листов, блок коррекции 14, блок усреднени  15, блок 16 регулировани  параметров листов, элементы сравне1ш : четвертый 17, третий 18, п тый 19, второй 20, первый 21, ключи 22-26, блок 27 регулировани  числа оборотов шнека экструдера, блок 28 регулировани  числа оборотов каландра , блок 29 регулировани  числа оборотов т нущего механизма, датчик 30 оборотов каландра. Система регулировани  параметров при изготовлении листов из термопластов работает следующим образом. На блок коррекции 14 поступают сигналы угловых скоростей вращени  шнека валков каландра 7, т нущего механизма с тахогенераторов, установленных на валу соответствующих электроприводов , сигнал датчика ширины 9 и через блок усреднени  15 - сигнал толщиномера .10. В блоке 14 значени  угловых скоростей и ширины усредн ютс  в течение промежутка времени, необходимого дл  завершени  цикла сканировани  толищномера 10. Датчики угловых скоростей и ширины опрашиваютс  периодически с циклом примерно 20 с, а цикл сканировани  толщиномера равен примерно с. Средние значени  угловых скоростей вращени  электроприводов , средн   ширина и средн   толщина ленты в блоке коррекции 14 запоминаютс  в течение п циклов сканировани  толщиномера 10, где п определ етс  по формуле , (1) и - величина транспортного запаздывани  измерени  толщины ленты от формующей головки до толщиномера (8-12 мин): д t- цикл сканировани  толщиномера 10. Затем измеренные в последнем из п .циклов сканировани  толщиномера 10 значени  средней толщины и ширины ленты сравниваютс  с их значени ми, рассчитанными по регрессионной модели процесса: Н ,L - значени  средней толщины и ширины ленты соответственно, рассчитанные по модели: (й)щ , - средние значени  угловых ско к 1 ростей вращени  шнека, каланд t3r pa и т нущего механизма соответственно , измеренные п циклов назад:. Нд,Ьо) коэффициенты регрессионной U,Ci,, модели процесса, которые опре Я  ютс  экспериментально и отражают специфику данного технологического оборудовани  дл  получени  листов из полимера: t- дискретный параметр времени ( число циклов): т.е. вычисл ютс  величины рассогласований: -L ( , 1- 13) п - среднее измеренное в последне из циклов п значение толщины ленты, L - аналогично среднее измеренно значение ширины ленты. Есгш имеет место рассогласование хот  бы по одному из параметров листов , то в блоке коррекции 14 произво дитс  коррекци  коэффициентов моДели .( 2) по рекуррбитным формулам метода стохастической аппроксимации Mt-.,ir-t.. Ь.. (,Л, c-:,). /(D-an, д , ,-л-t-r l, , (Ш| /ш; ; Коррекци  коэффициентов модели (2) по формулам (4) производитс  в блоке коррекции 14 в реальном масштабе времени по мере поступлени  новых измеренных значений средней толщины и ширины ленты в результате завершени  очередного цикла сканировани  толщиномера 10. При этом в блоке 14 запоминаютс  новые значени  этих параметров, а старые, измеренные п циклов назад, стираютс . Таким образом, в блоке 14 посто нно запоминаютс  п средних значений угловых скоростей и средние значени  толщины и. ширины. Вычислени  по формулам (4) заканчиваютс  тогда, когда будут равны нулю величины рассогласований , т.е. модель (2) правильно описывает технологический процесс , Яосле этого управление передаетс  блоку 16 регулировани  параметров листов, на вход которого поступают со второго и первого элементов сравнени  20,21 сигналы рассогласований измеренных значений средней толщины и ширины ленты с их заданными значени ми: . ,.Ь««--«-(6),/ Если хот  бы одна из величин этих рассогласований не равна нулю, то производитс  уточнение соотношений оборотов (выт жек) следующим образом. Сначала решаетс  совместна  система линеййых относительно, величин выт жек -. , - .. - уравнений , .%aiA- D %V«A (7) ч Д1 , Чал заданные значени  толщины и ширигал ленты соответственн о. А затем рассчитываютс  новые значени  заданий блока 28 регулировани  числа оборотов каландра и блока 29 регулировани  числа оборотов т нущего механизма по формулам )-(в) После окончани  расчетов провер етс  .выполнение технологических ограничений , так как нельз  варьировать скорости эпектроприводов в неограни , чениых пределах та. (9) к. к к . и сигналы новых задавши поступают на третий и п тый элементы сравнени  18, 19 в контуры стабплизации чнсла оборо .тов каландра и т нущего механизма. При этом в случае выхода технологичес кого параметра за допусти ме (9} пределы , за новое значение задани  регул тору беретс  ближайшее ограничетше к рассчитанному значению, , если за а) принимаетс  величина w . Если после выдачи управл ющих воздействий , рассчитанных по формуле (8 величины рассогласований (6) не умень шаютс ,то рассчитываютс  величины новых Заданий регул торам числа оборотов шнека и т нущего механизма по фор1-1ула,м Т1/-1U. 6- , 1V , «к1 и провер .етс  выполнение технологических ограниче шй по формулам min ША vway wnw bf „. , , l« ы- После того как определены величины заданий регул торам числа оборотов шнека и т нущего механизма сигналы новых заданий поступают в контуры стабилизации числа оборотов шнека и т нущего механизма через четвертые и п тые элементы сравнени  17,19, .Если два способа управлени  неэф- фективны или ухудшаетс  качест:9о листов по неизмер емым показател м (портитс  гл нец, по вл ютс  вм тины или раковины и т.д.),- то управление процессом берет/на себ  машинист экструдера. Введение п того элемента сравнени  и блока коррекции позвол ет првысить точность регулировани - и увеи1шть надежность работы системы. Формула изобретени  Система регулировани  параметров при изготовлении листов из термо- пластов, содержаща  толщиномер, соединенный .с блоком усреднени  и через первый элемент сравнени  с первым входом .блока регулировани  параметров листов, второй вход которого соединен с датчиком ширины через второй элемент сравне1ш , а первый и второй выходы соединены соответственно через третий и четвертый элементы сравнени  с блоком регулирова1ш  числа оборотов калавдра и с блоком регулировани  числа оборотов шнека экструдера соединенного с датчиком оборотов шнека, и т нущий меха шзм, соединенный с блоком регулировани  числа оборотов т нущего механизма , отличающа с  тем, что, с целью повьш1ени  Точности системы , в нее введены-п тый элемент сравнени , датчик оборотов т нущего механизма и блок коррекции, входы которого соединены с датчиками оборотов шнека, каландра, т нущего механизма, датчиком ширины и с выходом блока усреднени , а выход соединен с третьим входом блока регулировани  параметров листов, третий выход которого соединен через п тый элемент сравнени  с блоком регулирований числа оборотов т нущего механизма. Источники информации, прин тые вовнимание при экспертизе 1.Патент США № 3609326, кл . 135151 , опублик. 1970.
2. 2. Авторское свидетельс б СССР № 445029, кл. G 05 D 3/06, 1972.
3. 3.Патент Великобритании № 1413676, кл, G 05 D 5/02, опублик. 1972 (прототип).

   L

   imn

   W.

   5

   Технод. 0} С

   -.- I «

   огрог/

   Ч) (тИГ Xty t9 24

   ur

   fioiuvHvcm экструде а V