Пристрій для регулювання режиму вулканізації

Изобретение относится к устройствам для автоматизации производственных процессов и может быть использовано в производстве изделий из резины, например, кабельных изделий. Известно устройство для регулирования продолжительности вулканизации резиновых изделий (1), содержащее датчик температуры, установленные на оборудовании для вулканизации, масштабные блоки, сеточную модель изделия, блоки определений показателя степени вулканизации, блок сравнения текущего и заданного показателей степени вулканизации, селектор минимального сигнала. Данное устройство обладает ограниченными возможностями в отношении повышения точности регулирования режима вулканизации, т. к. определение заданной степени вулканизации и техническая реализация полученного результата по предлагаемому а. С. № 852622 применительно к непрерывным процессам не может быть осуществлено без потери точности регулирования. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является устройство для регулирования параметров процесса вулканизации (2), содержащее первый, второй, третий и четвертый датчики температуры и соответствующие им масштабные блоки, вычислитель поля сеточной модели нагрева, вычислитель поля сеточной модели охлаждения, блок определения степени вулканизации при нагреве, блок определения степени вулканизации при охлаждении, сумматор, блок сравнения, задатчик скорости, регулятор скорости и блок управления. Данное устройство производит регулирование параметров процесса вулканизации с учетом возможных колебаний температурных режимов оборудования для вулканизации, однако, не учитывает колебания линейной скорости кабельного изделия, возникающие из-за неравномерности работы электроприводов кабельной линии. Заявляемое изобретение решает задачу повышения точности регулирования параметров процесса непрерывной вулканизации. Это достигается за счет того, что в известное устройство, включающее первый и второй датчики температуры, установленные соответственно на входе и выходе экструдера, соединенные выходами с входами, соответственно, первого и второго масштабных блоков, третий датчик температуры, установленный в вулканизационной камере и соединенный выходом с входом третьего масштабного блока, четвертый датчик температуры, установленный в камере охлаждения и соединенный выходом с входом четвертого масштабного блока, вычислитель поля сеточной модели нагрева, соединенный первым, вторым и третьим входами с выходами, соответственно, первого, второго и третьего масштабных блоков, вычислитель поля сеточной модели охлаждения, соединенный первым входом с выходом четвертого масштабного блока, а вторым входом с вторым выходом вычислителя поля сеточной модели нагрева, блок определения степени вулканизации при нагреве, соединенный первым входом с первым выходом вычислителя поля сеточной модели нагрева, а выходом с вторым входом сумматора, блок определения степени вулканизации при охлаждении, соединенный первым входом с выходом вычислителя поля сеточной модели охлаждения, а выходом с первым входом сумматора, выход которого соединён с первым входом блока сравнения, соединенного вторым входом с выходом задатчика скорости, а выходом с входом регулятора скорости, блок управления, соединенный первым выходом с третьим входом вычислителя поля сеточной модели охлаждения и вторым входом блока определения степени вулканизации при охлаждении, а вторым выходом с четвертым входом вычислителя поля сеточной модели нагрева и вторым входом блока определения степени вулканизации при нагреве, введен новый элемент - датчик скорости движения кабельного изделия, установленный на кабельной линии перед экструдером, который своим выходом подключен к входу блока управления. Поскольку теперь на вход блока управления подается действующее (реальное) значение скорости, то можно утверждать, что предлагаемое устройство при регулировании учитывает все реальные возмущения, действующие на линию. Следует отметить, что в прототипе на вход блока управления подавалось расчетное значение скорости, т. е. реально учитывались только возмущения, связанные с колебаниями температурных режимов кабельной линии. Кроме того для снижения брака устройство может быть снабжено блоком определения минимальной скорости и дополнительным блоком сравнения. При этом вход блока определения минимальной скорости соединен с выходом третьего масштабного блока, а выход соединен с одним из входов дополнительного блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом датчика скорости, а выход с входом регулятора давления пара. Схема устройства представлена на чертеже. Устройство содержит датчики температуры 1 и 2, установленные соответственно на входе и выходе экструдера 5 и соединенные своими выходами с входами масштабных блоков 8 и 9 соответственно, датчик температуры 3, установленный в вулканизационной камере 6 и соединенный выходом с входом масштабного блока 10, датчик температуры 4, установленный в камере охлаждения 7 и соединенный выходом с входом масштабного блока 11, вычислитель поля сеточной модели нагрева 12, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами масштабных блоков 8, 9 и 10 соответственно, вычислитель поля сеточной модели охлаждения 13, первый вход которого соединен с выходом масштабного блока 11, а второй вход соединен со вторым (многоканальным) выходом вычислителя 12, блок определения степени вулканизации при нагреве 14, первый вход которого соединен с первым выходом вычислителя 12, блок определения степени вулканизации при охлаждении 15, первый вход которого соединен с выходом вычислителя 13, блок управления 19, первый выход которого соединен с вторым входом блока 15 и третьим входом вычислителя 13, а второй выход соединен с вторым входом блока 14 и четвертым входом вычислителя 12, сумматор 16, первый и второй входы которого соединены с выходами блоков 15 и 14 соответственно. Устройство также содержит регулятор скорости 20, датчик скорости движения кабельного изделия 23, задатчик скорости 18 и блок сравнения 17, первый вход которого соединен с выходом сумматора 16, второй вход соединен с выходом задатчика 18, а выход соединен с входом регулятора скорости 20. При этом выход датчика скорости 23, установленного перед экструдером, соединен с входом блока управления 19. Устройство работает следующим образом. От датчиков температуры 1 и 2 через соответствующие масштабные блоки 8 и 9 непрерывно поступают сигналы в вычислитель поля сеточной модели нагрева 12, где они используются как начальные условия процесса нагрева. От датчика температуры 3 через масштабный блок 10 в вычислитель 12 непрерывно поступает сигнал, используемый как условие ведения процесса нагрева. От датчика температуры 4 через масштабный блок 11 непрерывно поступает сигнал в вычислитель поля сеточной модели охлаждения 13, где он используется как условие ведения процесса охлаждения. При этом в качестве начальных условий процесса охлаждения используются сигналы, поступающие по многоканальной линии связи от вычислителя 12. При работе вычислителя 12 на вход блока определения степени вулканизации при нагреве 14 поступают сигналы, соответствующие значению температуры расчетной точки нагреваемого изделия. При работе вычислителя 13 на вход блока определения степени вулканизации при охлаждении 15 поступают сигналы, соответствующие значению температуры расчетной точки изделия при охлаждении. Работой вычислителей 12 и 13 и блоков определений степени вулканизации 14 и 15 управляет блок управления 19, на вход которого подается сигнал от датчика скорости 23, соответствующий действующему значению скорости линии. В начальный момент работы устройства блок управления 19 включает вычислитель 12 и блок 14. Далее, используя действующее значение скорости V линии, блок управления 19 определяет время нагрева tн и время охлаждения tо расчетной точки вулканизируемого изделия по Формулам: где Lн, Lo – длина вулканизационной камеры и камеры охлаждения соответственно. По истечении времени tн блок управления 19 отключает вычислитель 12 и блок 14 и включает вычислитель 13 и блок 15. При этом на выходе блока 14 устанавливается сигнал, соответствующий степени вулканизации расчетной точки при нагреве Е н. По истечении времени tо блок управления 19 отключает вычислитель 13 и блок 15 и повторно включает вычислитель 12 и блок 14 (т. е. цикл повторяется). При этом на выходе вычислителя 15 устанавливается сигнал, соответствующий степени вулканизации расчетной точки изделия при охлаждении Ео, который подается на первый вход сумматора 16. На второй вход сумматора 16 поступает сигнал Ен от блока 14, а на выходе сумматора устанавливается сигнал, соответствующий суммарной степени вулканизации Е расчетной точки изделия, который сравнивается в блоке сравнения 17 с задающим сигналом, поступающим от задатчика 18. Если имеется рассогласование, то блок сравнения изменяет соответствующим образом свой выходной сигнал, который является задающим для регулятора скорости 20. Таким образом, корректировка скорости линии происходит через промежутки времени, равные времени нагрева и времени охлаждения. Для регулирования температуры насыщенного пара в вулканизационной камере линия оснащена регулятором давления 24. (Для насыщенного пара температура и давление находятся в жесткой зависимости.) Следует отметить, что наибольшей производительности линия достигает при максимально допустимой температуре вулканизации (т. е. температуре насыщенного пара в вулканизационной камере). Поэтому перед пуском линии регулятору давления пара 24 устанавливается задание, соответствующее максимально допустимой температуре для используемого типа резиновой смеси. Однако при производстве кабельных изделий с достаточно толстым покрытием из резиновой смеси с низкой теплопроводностью возможен случай, когда наружная поверхность покрытия уже достигла максимально допустимой степени вулканизации, а внутренняя поверхность покрытия еще не достигла требуемой степени вулканизации. Чтобы избежать брака по этой причине. Необходимо понизить температуру греющего пара. В результате уменьшится градиент температур в радиальном направлении покрытия и, как следствие, нагрев и вулканизация станут более равномерными. Для этого в устройстве предусмотрен дополнительный блок сравнения 22 и блок определения минимальной скорости 21, на вход которого через масштабный блок 10 поступает сигнал от датчика температуры 3, установленного в вулканизационной камере. Блок 21 определяет минимально допустимую скорость линии для действующего значения температуры греющего пара (т. е. такую скорость, при которой наружная поверхность изделия уже получает максимально допустимую степень вулканизации, но перевулканизация еще не происходит. Минимальная скорость Vmin вычисляется по формуле: где tmax - максимально допустимое время вулканизации образца используемой резиновой смеси при температуре испытания Тисп; Тв - максимально допустимая температура вулканизации. С выхода блока 21 на один из входов блока сравнения 22 поступает сигнал, соответствующий минимальной скорости. На второй вход блока 22 поступает сигнал от датчика 23, соответствующий текущей скорости линии. В случае, если скорость линии (определяемая из условия доведения расчетной точки, т. е. внутренней поверхности резинового покрытия до требуемой степени вулканизации).приблизится к критическому значению - оба входных сигнала дополнительного блока сравнения 22 совпадут и его выходной сигнал уменьшится, что соответствует уменьшению задания регулятору давления пара 24. Уменьшение давления пара, а следовательно, температуры вулканизации, будет происходить до тех пор, пока расчетная минимальная скорость не станет меньше действующей скорости линии.