Brevet FR2534600A1 — publié le 19840420

La présente invention concerne un procédé de commande et/ou de régulation d'une installation de préparation à la filature, consti- tuée par plusieurs groupes comportant chacun plus d'une machine, et dans lequel la nature et le degré de transformation de la matière fibreuse sont mesurés et commandés ou réglés, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. En pratique, le débit de matière dans des installations de prépa- ration à la filature est commandé de telle sorte que l'entraînement du cylindre de transport de la matière dans la machine est intermittent selon les exigences du dispositif en aval dans l'installation Les machines suivantes sont en général des volumes de stockage de la matière ou comprennent de tels volumes L'état de remplissage est habituelle- ment scruté par des capteurs à fonction tout ou rien, tels qu'une cellule photoélectrique ou un manostat électronique déterminant la contre-pression, qui est une mesure du degré de remplissage de l'ins- tallation en aval Ces capteurs commandent alors le fonctionnement ou non de l'entraînement de transport de la matière selon la détection tout ou rien Ce procédé présente l'inconvénient suivant: aucun tra- vail d'ouvrage et de nettoyage ne s'effectue pendant les temps de repos, tandis qu'un travail supérieur à celui correspondant au débit moyen doit être effectué pendant la phase active Les résultats du nettoyage et de l'ouvrage sont toutefois d'autant meilleurs que le débit est plus faible, de sorte que le résultat est d'autant moins bon que les temps de repos sont plus longs Pour un rapport repos/travail d'environ 50/50, le débit pendant la phase de travail doit être double de sa valeur moyenne. Dans un procédé connu, des machines individulles sont équipées de commandes individuelles, puis assemblées en installations La coordina- tion des états de fonctionnement,nécessaire pour le traitement et le transport de la matière, est assurée par une armoire centrale dans laquelle les combinaisons sont réalisées par des relais Cela conduit nécessairement à un débit généralement intermittent de la matière dans les machines interconnectées L'utilisation de l'installation n'est pas optimale dans le procédé connu, car la plupart des effets, tels que degré de nettoyage et degré d'ouvrage, dépendent de la production en ce sens qu'ils sont d'autant meilleurs que le débit est plus faible. L'invention a pour objet un procédé du type précité, évitant les inconvénients mentionnés, permettant en particulier une commande et un contrôle centralisés de la nature et du degré de transformation de la matière fibreuse, et dont l'appareillage est moins co Gteux et moins sensibles aux dérangements. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, des valeurs relatives à la matière fibreuse et/ou aux machines sont mesurées conti- nument sur les groupes ou machines individuelles, comparées par un microordinateur à des valeurs de consigne prédéterminées puis, en cas d'écart par rapport auxdites valeurs de consigne, calculées de nouveau, la nouvelle valeur étant transmise à un organe de réglage des groupes ou des machines individulles. Selon une autre caractéristique de l'invention, une commande cen- trale à microprocesseur est utilisée comme commande de l'installation complète Cette commande contient dans des mémoires les affectations proportionnelles de valeurs instantanées, valeurs de consigne et gran- deurs réglantes pour chaque boucle de régulation nécessaire dans l'installation complète La commande comprend en outre un calculateur et une mémoire de programme pour combinaisons logiques Toutes les machines et tous les groupes sont reliés à cette commande La combi- naison avec les machines prévoit des entrées et des sorties Les gran- deurs instantanées nécessaires au fonctionnement de chaque unité, telles que pression atmosphérique, vitesses de rotation, arrêt, degré de remplissage, poids de matière, etc, sont transmises à la commande. Les grandeurs d'entrée nécessaires à la machine lui sont transmises sous forme de grandeur de sortie de la commande Le calculateur effec- tue dans les commandes des comparaisons de valeurs de consigne (pro- venant de la mémoire) et instantanée (provenant de la grandeur d'entrée de la commande), puis détermine la grandeur réglante, qui constitue la grandeur de sortie de la commande, transmise à la machine sous forme de grandeur d'entrée Il est en outre possible de mémoriser, comparer et influencer mutuellement des affectations proportionnelles de données de différentes machines L'épaisseur du ruban de carde et la production de cardage peuvent par exemple constituer les valeurs de consigne 253460 O principales de l'installation complète A partir de ce point, la commande règle alors automatiquement toutes les valeurs vers l'amont, jusqu'au brise-balle, du type blendomat par exemple Un avantage par- ticulier du procédé réside dans le fait qu'un passage continu de la matière permet d'obtenir de meilleurs résultats de nettoyage et d'ou- vrage par exemple. Une unité centrale de commande et de régulation à microordinateur est avantageusement utilisée comme commande-régulation de l'instal- lation complète. Un aspect essentiel de l'invention réside dans la commande ou la régulation et le contrôle centralisés de tous les signaux de mesure, d'instruction et de positionnement par le microàrdinateur (système à microprocesseur) pendant la transformation de la matière fibreuse Le microordinateur est ainsi utilisé pour des fonctions de régulation telles que régulation de la vitesse de rotation du cylindre d'alimen- tation, du peigneur, etc Le microordinateur est en outre utilisé pour des fonctions de commande, telles que branchement-coupure de la carde, commande des niveaux de vitesse des cylindres, tels que briseur, tambour, peigneur, pour marche normale, marche rapide et marche lente, etc. Le système comprend l'utilisation du microordinateur d'une façon nouvelle, inhabituelle jusqu'a présent et non évidente, à savoir pour la combinaison de caractéristiques techniques L'invention assure une utilisation nouvelle et novatrice du microordinateur pour influencer la production La combinaison du microordinateur avec des caractéristiques techniques est importante et indique une nouvelle utilisation novatrice de l'installation. L'invention permet une-réduction très importante de l'appareillage par l'emploi d'un appareil électronique de commande et de régulation à microordinateur Elle évite en particulier la nécessité de prévoir pour chaque grandeur réglée une boucle de régulation distincte avec un appareil de régulation distinct La régulation de valeurs caractéris- tiques, relatives aux-machines et à la technologie des fibres, ne s'effectue plus séparément, mais en commun dans le dispositif selon l'invention Cette solution présente l'avantage particulier suivant les valeurs caractéristiques relatives aux machines et à la technologie des fibres peuvent ainsi être combinées entre elles et s'influencer mutuellement Les valeurs instantanées fournies par la mesure de l'épaisseur du ruban (technologie des fibres) peuvent par exemple être traitées dans l'appareil de commande, puis délivrées sous forme de grandeurs de régulation (relatives aux machines) pour la vitesse de rotation du cylindre d'appel et/ou du peigneur de la carde En outre, des caractéristiques techniques des fibres, telles qu'éti- rage, vitesse de production, etc, optimales pour un lot donné de fibres, peuvent par exemple gtre mesurées puis mémorisées dans l'appareil de commande, de sorte que les mîmes grandeurs de régula- tion des cylindres de la carde sont ajustées lors de la transforma- tion ultérieure du même lot Enfin, des caractéristiques techniques des fibres nécessaires peuvent être adaptées aux performances pos- sibles des machines, de façon à optimiser la relation technologie du cardage-construction de la carde Un autre avantage réside dans la possibilité de réaliser, à l'aide de courbes caractéristiques souhaitées, une action de régulation déterminée pour d'autres fonc- tions, par exemple de l'entraînement et/ou de la technologie du car- dage Les informations nécessaires pour la technologie du cardage (vitesses de rotation, épaisseur du ruban, rapports des vitesses de rotation, etc) sont alors saisies, traduites et traitées centrale- ment de façon optimale. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans lequel des organes de mesure de valeurs relatives à la matière fibreuse et/ou aux machines sont affectés aux groupes ou machines individuelles de l'installa- tion de préparation à la filature, reliés à l'unité centrale de com- mande et de régulation à microordinateur et disposés en amont des organes de réglage affectés aux groupes et machines individuelles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exem- ples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement l'interconnexion selon l'in- vention d'une installation de préparation à la filature et d'une unité centrale de commande et de régulation à microordinateur; la figure 2 représente le schéma synoptique de l'unité centrale de commande et de régulation à microordinateur; et la figure 3 représente le schéma synoptique des unités de commande ou de régulation d'une cheminée d'alimentation de carde et d'une carde. La figure 1 représente une ligne de nettoyage, dont les machines sont reliées par des conduites Des balles de fibres 1, disposées suc- cessivement pour former une rangée, sont traitées par un brise-balle 2, un BLENDOM 4 AT Tr tzschler par exemple Les flocons de fibres (non représentés) prélevés par le brise-balle 2 sont transmis par une conduite de transport 3 à une nettoyeuse 4, une Axi-flo par exemple La nettoyeuse 4 est suivie par une mélangeuse 5, par exemple une multimélangeuse à plusieurs chambres Les flocons de fibres atteignent avec l'air de transport un diviseur 6, qui sépare les fibres de l'air Le diviseur 6 est suivi d'une chargeuse 7 à cheminée de remplissage pour une nettoyeuse 8 à dents de scie par exemple De la nettoyeuse 8, les flocons de fibres passent dans un autre diviseur 9 à cheminée de rem- plissage 10, puis dans une ouvreuse finisseuse 11, d'o un ventilateur de transport 12 a les transmet dans une conduite de distribution 12 à plusieurs dispositifs 13 a, 13 b d'alimentation de carde à cheminée de remplissage, EXACTAFEED Tr Utzschler par exemple Des dispositifs 13 a, 13 b d'alimentation de carde, les flocons de fibres passent sous forme condensée en nappe dans une carde en amont 14 a; 14 b, qui délivre un ruban 15 a, 15 b de fibres parallélisées, qui est rangé par une trémie et un empoteur 16 a, 16 b dans un pot 17 a, 17 b, transmis ensuite à la machine suivante du processus de filature, l'étirage par exemple. Des organes de mesure de valeurs relatives à la matière fibreuse et/ou aux machines (cf figure 3, références 28, 29, 34, 38, 42) sont affectés aux éléments suivants de l'installation Brise-balle 2, net- toyeuse 4, mélangeuse 5, diviseur 6, cheminée de chargement 7, net- toyeuse 8, diviseur 9, cheminée de chargement 10, ouvreuse finisseuse 11, conduite de distribution 12, carde 13 a, 13 b, carde 14 a, 14 b, trémie a, 15 b et empoteur 16 a, 16 b Ces organes de mesure connus peuvent etre un manostat électronique ou un organe de mesure de courant ou de tension. Les éléments suivants de l'installation comportent des moteurs d'entraînement réglables (cf figure 3, références 31, 36, 40) brise-balle 2 (entraînement de translation, réglage vertical, cylin- dre ouvreur), nettoyeuse 4, multimélangeuse 5 (alimentation, cylindres délivreurs), diviseur 6 (entraînement du tambour), cheminée de chargement 7 (cylindres délivreurs), nettoyeuse 8 (entraînement de cylindre), diviseur 9 (entraînement du tambour), dispositif de chargement 10 (cylindres délivreurs), ouvreuse finisseuse 11 (entraî- nement du cylindre ouvreur), ventilateur de transport de la matière 12 a, dispositif 13 a, 13 b d'alimentation de carde (cylindres d'appel, cylindres ouvreurs, cylindres délivreurs), carde 14 a, 14 b (cylindre alimnetaire, briseur, tambour, peigneur, cylindres détacheurs, cylindres exprimeurs, chapeau marchant), empoteur 16 a, 16 b et le cas échéant pot 17 a, 17 b Ces moteurs d'entraînement connus constituent des organes de réglage, qui permettent d'ajuster la vitesse des machines et par suite le volume de matière fibreuse transformée. L'unité centrale de commande et de régulation 18 à microordina- teur comprend selon figure 2 une commande centrale 21 spécifique de l'installation Un dispositif de commande ou régulation est prévu entre la commande centrale 21 et chéque groupe ou machine individuelle de l'atelier de nettoyage, par exemple un dispositif de commande 22 pour le brise-balle 2, un dispositif de commande 23 pour la mélangeuse , un dispositif de commande 24 pour le dispositif 13 a d'alimentation de carde, et un dispositif de commande 25 pour la carde 14 a Chaque dispositif de commande 22 à 25 est relié électriquement par des entrées et des sorties à la commande centrale 21 d'une part et à la machine individuelle correspondante 2, 5, 13 a ou 14 a d'autre part La com- mande centrale 21 est reliée électriquement à un calculateur pilote 26, qui peut le cas échéant prédéterminer des valeurs de consigne. Les machines individuelles et groupes de machines interagissent selon des critères déterminés L'unité centrale de commande et de régulation à microordinateur 18,(centrale de commande) contient des unités de commande et de régulation 22 à 25, (programmes), affectés aux machines individuelles 2, 5, 13 a, 14 a et aux groupes, et reliées à la commande centrale 21 de l'installation Cette dernière leur délivre des valeurs de consigne, fonction des valeurs instantanées qu'elles ont fournies et que la commande centrale à microordinateur 18 adapte ou corrige selon la situation considérée. Un manostat électronique 28 est selon figure 3 disposé dans la paroi latérale du bas de la cheminée d'alimentation 27 du dispo- sitif 13 a d'alimentation de la carde; il est relié par un conver- tisseur pneumatico-électrique 29 au dispositif de commande 24, qui comprend un appareil de commande ou régulation 30 (du dispositif d'alimentation de la carde), dont la sortie est reliée au moteur d'entraînement 31 des cylindres délivreurs 32 de la cheminée d'ali- mentation 27 Le dispositif de commande 24 (du dispositif d'alimen- tation de la carde) est relié à l'unité centrale de commande ou régulation 21 (de l'installation). f Un générateur tachymétrique 34 électronique est affecté au cylindre alimentaire 33 de la carde 14 a et relié au dispositif de commande 25, qui contient un appareil de commande ou régulation 35 (de cylindres alimentaires), dont la sortie est reliée au moteur d'entraînement 36 du cylindre alimentaire 33 Un générateur tachy- métrique électronique 38 est affecté au peigneur 37 de la carde 14 a et relié au dispositif de commande 25, qui comprend un appareil de commande ou régulation 39 (du peigneur), dont la sortie est reliée au moteur d'entraînement 40 du peigneur 37 Le dispositif de commande comprend en outre une unité maître de commande ou régulation 41 (de la carde) La trémie 42 de ruban est reliée par un convertisseur pneumatico-électrique 43 au dispositif maître de régulation ou com- mande 41 Le dispositif de régulation ou commande 41 (de la carde) est relié au dispositif central de commande ou régulation 21 (de l'installation. Un dispositif de régulation est prévu pour le peigneur 37 et un autre pour le cylindre alimentaire 33 de la carde 14 a -Un dispo- sitif maître de régulation ou commande 42 délivre leurs valeurs de consigne, qui varient en fonction des messages d'état de la machine et du ruban de cardez Le dispositif 13 a d'alimentation de la carde comprend un dispositif de commande ou régulation 30 pour la fourni- ture de-flocons à la carde 14 a L'indication de valeur instantanée 253440 O s'effectue dans ce cas à partir d'un signal de pression, après une conversion appropriée. Les valeurs de consigne pour le dispositif 13 a d'alimentation de la carde (vitesse de rotation des cylindres délivreurs 32 par exemple) et la commande de carde (étirage par exemple) proviennent de la commande centrale maître 21 de l'installation, qui peut les faire varier ou les corriger selon les conditions des deux machines. La commande centrale 21 peut aussi être reliée à un calculateur pilote (non représenté), qui délivre des valeurs de consigne géné- raies à l'installation complète (exemples: production requise, qualité, etc). Le microordinateur peut comporter une commande programmable en mémoire et/ou une commande par microprocesseur. Des commandes programmables en mémoire peuvent assumer toutes les tâches de commandes fonctionnelles Elles ne fonctionnent pas en parallèle comme des commandes à contacteurs, mais effectuent l'ensemble du programme cycliquement Des combinaisons logiques de signaux d'entrée ou de mémoires de marqueurs sont traitées instruction par instruction; le résultat de la combinaison est affecté à une mémoire de marqueur ou à une sortie La longueur de tous les opérandes et données est d'un bit seulement Des processeurs logiques spéciaux atteignent ainsi un temps de cycle de 1 à 3 ms pour 1000 mots-programme. Le fonctionnement des commandes programmables en mémoire apparaît ainsi parallèle à l'utilisateur, quand on néglige des phénomènes très rapides Dans quelques systèmes, des sauts conditionnels ou non permettent d'influencer le temps de cycle D'autres systèmes permettent le traitement quasi-parallèle de plusieurs cycles de pro- gramme. Les commandes programmables en mémoire comportent un jeu géné- ralement faible d'instructions différentes qui, spécifiques d'une application, sont faciles à apprendre par l'utilisation de symboles et le respect de principes mnémotechniques Il est ainsi possible de réaliser des commandes combinatoires, séquentielles ou temporelles. Les performances de processeurs logiques se limitent dans la plupart des cas à ce domaine, pour des coûts raisonnables du matériel et de la programmation. Les commandes à microprocesseur sont généralement programmées dans un langage lié au processeur (Assembler par exemple) Elles travaillent par mot et présentent une vitesse et une efficacité de programmation très inférieure à celles du processeur logique pour des commandes fonctionnelles Le traitement par mot est toutefois nécessaire pour la mesure, le dosage, le calcul, la comparaison ou la sortie de textes Les limites entre commandes à microprocesseur et commandes programmables en mémoire sont mouvantes Il existe des solutions intermédiaires, dans lesquelles des commandes à micro- processeur traduisent, pendant la durée d'exécution, un langage logique lié à l'utilisateur en instructions de leur propre langage, avec interprétation Une programmation facile est ainsi obtenue avec conservation du traitement par mot, au prix de certaines concessions sur la vitesse de traitement D'autres solutions pour la combinaison du traitement par bit et du traitement par mot consistes par exemple à relier une commande à microprocesseur et une commande programmable en mémoire dans une commande de machines, ou à disposer en commun un processeur logique et un microprocesseur dans un système Les processeurs de signaux sont des modules programmables pour le traite- ment de signaux analogiques en temps réel, et peuvent être considérés comme le montage d'un microprocesseur, d'un convertisseur analogique- numérique et d'un convertisseur numérique-analogique sur un module. Ils sont utilisables par exemple pour les dispositifs périphériques (périphérie extérieure). Un générateur tachymétrique 47 est monté sur le tambour 14 a et relié à un dispositif électrique 44 pour le traitement et la trans- mission de messages d'état de la machine, qui sont par exemple délivrés par le générateur tachymétrique 47, une barrière lumineuse 45 ou une porte 46 de cheminée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Procédé de commande et/ou de régulation d'une installation de préparation à la filature, constitué par plusieurs groupes compor- tant chacun plus d'une machine, et dans lequel la nature et le degré de transformation de la matière fibreuse sont mesurés et commandés ou réglés, ledit procédé étant caractérisé en ce que des valeurs relatives à la matière fibreuse et/ou aux machines sont mesurées continûment sur les groupes ou machines individuelles, comparées par un microordinateur à des valeurs de consigne prédéterminées puis, en cas d'écart par rapport à ces dernières, calculées de nouveau, la nouvelle valeur étant transmise à un organe de réglage des groupes ou machines individuelles. 2 Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce qu'une unité centrale de commande et de régulation à microordinateur est utilisée pour la commande et la régulation de l'installation complète. 3 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce-que des organes de mesure ( 28, 29, 34, 38, 42) par exemple) de valeurs relatives à la matière fibreuse et/ou aux machines sont affectés aux groupes ou machines individuelles ( 2 à 17) de l'installation de préparation à la filature, reliés à l'unité centrale de commande et de régulation à microordinateur ( 18) et disposés en aval des organes de réglage ( 31, 36, 14 par exemple) affectés aux groupes ou machines individuelles ( 2 à 17). 4 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que l'unité centrale de commande et de régulation à microordinateur ( 18) comprend un dispositif central de commande ou régulation de l'installation ( 21) et plusieurs unités de commande ou régulation ( 22 à 25) des divers groupes ou machines individuelles ( 2 à 17). 5 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisé par le montage des dispositifs de commande ou régulation ( 22 à 25) entre les groupes ou machines individuelles ( 2 à 17) et l'unité centrale de commande et régulation ( 21) de l'installation. 6 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que l'unité centrale de commande et de régulation à microordinateur ( 18) est reliée à un calculateur pilote ( 26).