Способ управления процессом изготовления армированных пластиков

Способ управления процессом изготовления армированных пластиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистическик

Реснублик .

О П И С А H N K (ii)939276

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26. 03. 80 (21) 2901354/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (53)M. Кл.

В 29 G 3/00 (05 Р. 27/00

Эоуаарств81ный каиитет

СССР

Опубликовано 30.06.82. 61оллетень № 24

Дата опубликования описания 30.06.82 по делам изобретений и открытий (53) УДК 66. 012-52(088.8) 1 в, А.ll.. Несенюк, ков, Г.ф;Пологов

1 раипнской CCP проектно щ ныя" иа те риалов

A.È. Загоруйко, В.M. Кунцевич, С.Д. Лу

А.Ф. Полищук, Г.И. Лисенков, Ю.Я. Меще и Н.Ф. Берман

Ордена Ленина Институт кибернетики AH и Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт электроизоляц и фольгированных диэлектриков (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ

15 пресса (21, Изобретение относится к автомати= эации технологических процессов и может быть использовано в производстве армированных пластиков.

Известен способ управления процессом изготовления армированных пластиков на основе фенолформальдегидных связующих, который заключается в поддержании определяемой технологическим регламентом программы изменения температуры и давления в реакторе, концентрации связующего, температуры в тепловых зонах сушильной камеры пропиточной машины, температуры и давления в формующих пли. тах пресса Г 1) .

Известный способ не обеспечивает требуемых качественных характеристик промежуточных продуктов и готовых армированных пластиков, что приводит к повышенным потерям сырья.

Наиболее. близким к предлагаемому по технической сущности являетсR способ управления процессом изготовления армированных пластиков при осуществлении последовательных стадий синтеза связующих, пропитки армирующих наполнителей и формования пакетов пропитанного наполнителя, заключающийся в программном регулировании температуры и давления в реакторе, концентрации связующего в реакторе, температуры в тепловых зонах сушильной камеры пропиточной машины, темпе. ратуры и давления в формующих пли" тах пресса путем изменения подачи теплоносителя в рубашку реактора, отведения газовой фазы из реактора, изменения подачи растворителя в реактор, изменения подачи теплоносителя в сушильную камеру пропиточной машины, изменения подачи теплоносителя и рабочей жидкости в формующие плиты

Недостатком известного способа является высокий уровень потерь

939276 сырья, так как в нем отсутствует оперативный, контроль хода процесса и не приводится необходимая коррекция задаваемых программой значений параметров процесса в каждом цикле изготовления армированных пластиков.

Так, на стадии синтеза связующего контроль его качества в ходе процесса синтеза отсутствует, и под действием неконтролируемых возмуще- 1Ф ний (примеси в сырье, изменение характеристик технологического оборудования) параметры готового связую1 щего могут выйти sa допустимые ripeделы, что приводит к повышенному 1s расходу сырья и даже потере всей варки из-за невозможности ее даль . нейшего использования. Аналогично на стадиях пропитки и формования отсутствие своевременной коррекции 20 температурных режимов сушки пропитанного армирующего наполнителя и последующего его формования приводит к дополнительным потерям сы- рья из-за высокого уровня бракован- zs ной продукции.

Цель изобретения — снижение потерь сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления процессом изготовления армированных пластиков при осуществлении последовательных стадий синтеза связующих, пропитки армирующих наполнителей и формования пакетов пропитанного наполнителя, заключающемся в программном регулировании температуры и давления в реакторе, концентрации связующего в реакторе, температуры в тепловых зонах сушильной камеры пропиточной машины, температуры и давления в формующих плитах пресса путем изменения подачи теплоносителя в рубашку реактора, отведения газовой фазы из реактора, изменения подачи растворителя в реактор, изменения подачи теплоносителя в сушильную камеру пропиточной машины, изменения подачи теплоносителя 0 и рабочей жидкости в формующие плиты пресса, значения температуры в реакторе, температуры в тепловых зонах сушильной камеры пропиточной машины и температуры в формующих SS плитах пресса корректируют в зависимости от изменения степени конверсии нономера на соответствующих стадиях (изготовления армированных пластиков.

На фиг.1 представлена блок-схема системы управления, реализующей предлагаемый способ; на фиг.2 - характер изменения регулируемых параметров процесса на различных стадиях в одном цикле изготовления армированных пластиков, Технологическая схема процесса изготовления армированных пластиков содержит реактор 1 для син- теза связующих, соединенный через холодильник 2 с вакуумсборником 3, пропиточную машину 4 и пресс. 5. К реактору 1 подключены трубопровод 6 для подачи растворителя и трубопровод 7 для подачи в рубашку реактора 1 теплоносителя. К вакуумсборнику 3 подключен трубопровод 8 для отсоса газовой фазы из реактора 1 через холодильник 2. Выход реактора 1 через трубопровод 9 соединен с ванной пропиточной машины 4. К пропиточной машине 4 также подключены трубопровод 1Î для подачи в сушильную камеру теплоносителя и транспорт ная линия 11 для подачи армирующего наполнителя. К прессу 5 подключены трубопроводы 12 и 13 для подачи в формующие плиты соответственно теплоносителя и рабочей жидкости, транспортная линия 14 для подачи пакетов пропитанного наполнителя и транспортная линия 15 для выдачи готовых армированных пластиков.

На реакторе 1 установлены датчики 16-19 для измерения соответственно температуры, давления, концентрации связующего и степени конверсии мономера в полимер на стадии синтеза связующих. Датчик 16 соединен с регулятором 20, выход которого подключен к исполнительному механизму 21, установленному на трубопроводе 7 подачи теплоносителя в рубашку реактора 1. Датчик 17 соединен с. регулятором 22, выход которого подключен к. исполнительному механизму 23, установленному на трубопроводе 8 отвода газовой фазы из реактора 1. Датчик 18 соединен с регулятором 24, выход которого подключен к исполнительному механизму

25, установленному на трубопроводе 6 подачи растворителя в реактор

1. На пропиточной машине 4 усгановг ены датчик 26 для изм-ре ил т, .<и5 939276 6 ратуры в тепловых зонах сушильной камеры и датчик 27 для измерения степени конверсии мономера в полимер на стадии пропитки армирующих наполнителей. Датчик 26 соединен 5 с регулятором 28, выход которого подключен к исполнительному механизму 29, установленному на трубопроводе 10 подачи теплоносителя в сушильную камеру пропиточной машины 4.

На прессе 5 установлены датчики

30, 3I и 32 для измерения соответственно температуры и давления в фор мующих плитах пресса 5 и степени конверсии мономера на стадии формования пакетов пропитанного наполнителя. Датчик 30 соединен с регулятором 33, выход которого подключен к исполнительному механизму 34, ус- 20 ния не показаны складские емкости тановленному на трубопроводе 12 подачи теплоносителя в формующие плиты пресса 5, а датчик 31 соединен с регулятором 35, выход которого подключен к исполнительному меха- 2S низму 36, установленному на трубопроводе 13 подачи рабочей жидкости в формующие плиты пресса 5. На транспортной линии 15 выдачи готовых армированных пластиков установлен датчик 37 для измерения потерь сырья в каждом цикле изготовления армированных пластиков. и мерники, через которые сырье эа" гружается в реактор 1, а также .не представлены контуры стабилизации температуры, вязкости и уровня связующего в ванне пропиточной машины

4 и скорости подачи армирующего наполнителя по транспортной линии 11.

Выходы датчиков 16,19,26,27,30

32 и 37 подключены соответственно ко входам 38,39,40,41,42,43 и 44, а задающие входы регуляторов 20,22

24,28,33 и 35 подключены соответственно к выходам 45,46,47,48,49 и

50 вычислительного устройства 5I, содержащего программный блок 52, блок 53 определения заданных значений степени конверсии мономера и блоки 54,55 и 56 коррекции задаваемых программой значений температуры на соответствующих стадиях изготовления армированных пластиков. Выходы программного блока 52, соответствующие задаваемым программой значениям давления в реакторе концентрации связующего в реакторе, 1 и давления в формующих плитах пресса 5, подключены соответственно к выходам 46,47 и 50, вычислительного устройства 51, а выходы программного блока 52, соответствующие задаваемым программой значениям температуры в реакторе 2, темпера30

3$

1S

SS туры в тепловых зонах сушильной камеры пропиточной машины 4 и температуры в формующих плитах пресса 5, подключены к первым входам соответствующих блоков 54, 55 и 56, ко вторым и третьим входам которых подключены соответственно входы 38 и 39

40 и 31, 42 и 43 вычислительного устройства 51, а к четвертым входам блоков 54, 55 и 56 подключены соответствующие им выходы блока 53, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно со входами 39, 41,43 и 44 вычислительного устройства 51. Выходы блоков 54, 55 и 56 подключены соответ". ственно к выходам 45, 48 и 49 вычислительного устройства 51.

На блок-схеме системы управлеСпособ управления процессом изготовления армированных пластиков осуществляют следующим образом.

На основе информации, поступающей от датчиков 16,26, 30 температу" ры и датчиков 19,27,32 степени конвер. сии мономера на соответствующих стадиях изготовления армированных плас" тиков, датчика 37 потерь сырья в каждом цикле изготовления армированных пластиков, а также информации о задаваемой технологическим регламентом программе изменения температуры и давления в реакторе 1, концентрации связующего в реаторе 1, температуры в тепловых зонах сушильной камеры пропиточной машины 4, температуры и давления при формовании и о допустимых потерях сырья в каждом цикле изготовления армированных пластиков вычислительное устройство 51 выдает задания регуляторам 20,22,24,28,33 и 35, которые, воздействуя на исполнительные механизмы 21, 23,25,29,34 и 36, изменяют соответственно подачу по трубопроводу 7 теплоносителя в рубашку реактора 1, отбор по трубопроводу 8 газовой фазы через вакуумсборник 3 и холодильник 2 из реактора 1, подачу по трубопроводу 1О теплоноси-1 теля в сушильную камеру пропиточной

7 939276 машины 4, подачу по трубопроводам 12 и 13 теплоносителя и рабочей жидкости в формующие плиты пресса 5, обеспечивая равенство задаваемых вычислительным устройством 51 и измеряемых 5 датчиками 16, 17, 18,26, 30 и 31 зна,чений температуры и давления в реак" торе 1, концентрации связующего в реакторе 1, температуры в тепловых зонах сушильнОй камеры пропиточной ма- 14 шины 4, температуры и давления в форь ующих плитах пресса 5.

Формирование заданий регуляторам

20,22,24,28,33 и 36 осуществляется в вычислительном устройстве 51 следующим образом. 8 соответствии с установленным технологическим регла ментом в программном блоке 52 форми- руются сигналы задаваемых программой значений давления в реакторе 1 (кри- 20 вая 1 на фиг.2), концентрации связующего в реакторе 1 (кривая 4 на фиг.2) и давления в формующих плитах пресса 5 1кривая 9 на фиг.2), поступающие соответственно на выходы 46, 25

47 и 50 вычислительного устройства

51, и сигналы задаваемых программой значений температуры в реакторе 1 (кривая 2 на фиг.2), температуры в зонах сушильной камеры пропиточной . 5в машины 4 (кривая 6 на фиг.2) и в формующих плитах пресса 5 (кривая

l0 на фиг.2 ) поступающие на первые входы соответствующих блоков 54, 55

56, где осуществляется их коррекция по отклонениям значений степени конверсии мономера в полимер, измеренных соответственно датчиками

19,27 и 32 и поступающих через входы

39,41 и 43 вычислительного устройства 51 на третьи входы этих блоков от их заданных значений на соответствующих стадиях изготовления армированных пластиков 1кривые 3,7 и ll на фиг.2), определяемых в блоке 53 и поступающих с его выходов на четвертые входы блоков 54, 55 и 56. Значения сигналов коррекции н в блоках 54,55 и 56 можно определить с например.,из уравнения

5О в

" +1 1-1 " s <% )М 1 +" с где К» - заданное значение степени

1,с+1 конверсии мономера на

i-ой стадии из готовления врмированных пластиков в $+1-й дискретный момент времени, определяемое в блоке 53;

K S — значение степени конверсии

1 мономера, измеренное в

s-ый дискретный момент времени соответствующим датчиком на i-ой стадии изготовления армированных пластиков: i=1 - стадия синтеза связующих, датчик 19, i=2 — стадия пропитки армирующих наполнителей, датчик 27, i=3 - стадия формования пакетов пропитанного наполнителя, датчик 32; — задаваемое программой зна1,5+4 чение температуры на

i-ой стадии в $+1 -ый дискретный момент времени, поступающее в $-ый дискретный момент времени из программного блока 52 на первый вход соответствующего i-ой стадии блока коррекции . i=1 блок 54, i=2 блок 55,. i=3, блок 56, ЬТ, - определяемое в s-ый дискретретный момент времени значение сигнала коррекции задаваемой программой температуры на i-ой стадии в s+1-й дискретный момент времени, обеспечивающее устранение откло-. нения измеренного (К + значения степени конверсии мономера в полимер от заданного (K ) значе,S+ ния; г1, „.Qg .- коэффициенты, °" общее количество времен1 ных дискрет на i-ой стадии1

8ыражение 1 ° < „+6Т„ <+< в урав— нении (1) представляет собой заданое значение температуры на соответтвующей стадии изготовления армированных пластиков, определяемое блоках 54, 55 и 56 и поступающее оответственно через выходы 45,48 и 48 вычислительного устройства 51 к регуляторам 20,28 и 33, Значение сигнала коррекции АТ„ +„,.пределяется из уравнения (1): ,1 1, и ц. (1, 1а, ) 9276 !о ! коэффициентов (д „. >, g„.+ ) и соответствующего им сигнала дополнительной коррекции d T1 q q выражение (5) производится в блоках 54, 55 и 56 в начале -rc дискретного шага управления, т.е. перед определением сигнала основной коррекции д Т + в соответствии с выражением (2).

Заданные значения К „. +,! степеМ.

I ! р ни конверсии мономера в текущем цикле изготовления армированных пластиков из данной партии сырья оп ределяются в блоке 53 на основе ее значений К 1 „ и значений потерь

И сырья !, измеренных датчиками.

l9,27,32 и 37 в предыдущих юи-ых циклах изготовления армированных пластиков из той же партии сырья, например, в соответствии с выражением !

К ° = — и ck \(,! и

1,6И и !!,-g !1 1,Я+М где N — - число циклов изготовления армированных пластиков, произведенных из данной партии сырья; весовой коэффициент, принимающий значения с и1=

30 при R, 3 Крол или о „=О при М

R *оп

Допустимый уровень потерь Рд< п определяется технологическим регламентом, а также другими требованиями, предьявленными к системе управления на данном этапе ее функционирования.

Использование предлагаемого способа позволяет снизить потери сырья.

40 формула изобретения

Определение в соответствии с выражениями (4) и (5) новых значений

9 93

Как видно, выражение (2) представляет собой закон формирования сигнала коррекции b T„ <+< по значениям К„,.1, К15 и Т1,5 В частМ; ности, это может быть ll-, П,Иили П,И,Д - закон Формирования.

Коэффициенты ; Q1, и Ъ1 е при управлении без учета нестационарности характеристики оборудования считаются постоянными (или изменяющимися по жесткой программе) . Однако процесс изготовления армированных пластиков характеризуется существенной нестационарностью из-за его подверженности неконтролируемым возмущениям, требующей уточнения значений этих коэффициентов в каждом цикле управления, что а!1алогично изменению настроек в П-, -П,Иф И! ф Д: — законе формирования.

Такое уточнение (подстройка) коэффициентов 01 и !„., как следует из (2), приводит к изменению значения сигнала коррекции и Т1 +„,т.е. к дополнительной коррекции задаваемого программой значения температуры !" < 1, Например, при изменении

1, +1 коэффйциентов Q1 > и о„ соответственно на величину с!„ и ab„ <

\ значение сигнала дополнительнои коррекции КТ1 <+ определяется приближенно таким выражением:! Т1, +1 = «ф„. 1,g !1, 5 1,5+ "1, (Ы

В предлагаемом способе управления уточнение коэффициентов a „ и Ь1, т.е. дополнительная коррекция задаваемых программой значений температуры на соответствующих стадиях изготовления армированных пластиков, осуществляется по отклонению измеренных соответствующими датчиками значений степени конверсии мономера в полимер $ К 1- ) от ее расчетных значений (К „,), на-! пример, с помощью рекуррентного алго ритма метода наименьших квадратов, реализуемом в блоках 54, 55 и 56 и обеспечивающем равенство

К1,,=K1 1Л

Р (4) Способ управления процессом изготовления армированных пластиков при осуществлении последовательных стадий синтеза связующих, пропитки армирующих наполнителей и формования пакетов пропитанного наполнителя. заключающийся в программном регулировании температуры и давления в реакторе, концентрации связующего в реакторе, температуры в тепловых зонах сушильной камеры пропиточной машины, температуры и давления в формующих плитах пресса путем изменения подачи теплоносителя в рубашку реактора, отведения газовой фа9392 эы иэ реактора, изменения подачи растворителя в реактор, изменения подачи теплоносителя в сушильную камеру пропиточной машины, изменения подачи теплоносителя и рабочей 5 жидкости в формующие плиты пресса, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь сырья, значения температуры в реакторе, температуры в тепловых зонах сушильной 16 камеры пропиточной машины и температуры в формующих плитах пресса кор ректируют в зависимости от измененйя

76 12 степени конверсии мономера на соответствующих стадиях изготовления армированных пластиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Барановский 8.8. и др. Слоистые пластики электротехнического назначения. М., "Энергия", 1976, с.34-36; 136-.140, 170-175.

2. Любитин О.С. Автоматизация производства стеклотекстолитов.

M., "Химия", 1 969, с.213-215 (прототип).

939276 т, т, фас. Г

Составитель Л. Александров

Редактор Л. Горбунова Техред Т. Иаточка Корректор Н. Коста

Заказ 5 О 2 Тираж 79 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Поскаа, Ж-35, Раушскак наб., л. 4/5 ..

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектнак,