Устройство для управления процессом формирования и наматывания синтетических нитей

Полезная модель
Устройство для управления процессом формирования и наматывания синтетических нитей
Изобретение- относится к области текстильной техники и нроизводства синтетических волокон и нитей.
Известно устройство для управления процессом формирования и наматывания синтетических нитей, содержащее автономные электроприводы механизмов расплавления, дозирования, вытягивания и наматывания, осуществляющие согласование скоростных режимов вручную
Недостатком устройства является отсутствие программной коррекции частоты вращения рабочих органов механизмов, работающих в непрерывном режиме формования, вытягивания и наматывания синтетических нитей.
Технический результат - повышение точности управления процессом формирования и наматывания синтетических нитей за счет согласования частот вращения рабочих органов машины.
Указанный результат достигается тем, что устройство для управления процессом формирования и наматывания синтетических нитей, содержащее регулируемый электропривод экструдера, вход которого подключен к первому выходу микро-ЭВМ, и который состоит из последовательно соединенных цифро-аналогового преобразователя, регулятора давления, регулятора напряжения, асинхронного короткозамкнутого двигателя, выходной вал которого кинематически через редуктор связан с валом шнека экструдера, выход которого является первым входом дозирующих насосов, и с датчиком частоты вращения, выход которого соединен с первым входом первого суммирующего устройства, электропривод дозирующих насосов, вход которого подключен ко второму выходу микро-ЭВМ, и который состоит из последовательно соединенных цифро-аналогового преобразователя и регулятора давления, выход которого соединен со вторым входом суммирующего устройства, выход которого подключен через усилитель мощности к двигателю постоянного тока, вал которого одним своим выходом через редуктор соединен с приводным валом дозирующих насосов, один выход которых кинематически соединен с входом датчика давления расплава, выход которого является первым входом микро-ЭВМ, а вторым выходом соединен с первым входом вытяжных цилиндров, второй вход которых соединен через редуктор с валом двигателя постоянного тока, электропривод наматывающего устройства, вход которого подключен к третьему выходу микро-ЭВМ, на второй вход которой поступает программный задающий сигнал, при этом электропривод состоит из цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, кинематически связанного с валом вытяжных цилиндров, а выход - со входом последовательно соединенных усилителя мощности и двигателя постоянного тока, выходной вал которого кинематически через редуктор связан с валом наматывающего устройства, обеспечивающего постоянство натяжения нити с помощью бесконтактного датчика натяжения, установленного в свободной зоне транспортирования, выход которого является третьим входом микро-ЭВМ, выполненной с возможностью синхронного управления асинхронным электроприводом и приводами постоянного тока для стабилизации давления в головке экструдера и обеспечения процесса вытягивания и наматывания синтетических нитей на паковки с заданным натяжением.
На фигуре приведена структурная схема устройства для управления процессом формирования и наматывания синтетических нитей.
Устройство содержит трехдвигательный электропривод механизмов формования, вытягивания и наматывания синтетических нитей, один из которых - регулируемый электропривод экструдера (1), на вход которого поступает сигнал задания режима обработки гранулята с первого выхода микро-ЭВМ (2) и через цифро-аналоговый преобразователь (3), регулятор давления расплава (4) и регулятор напряжения (5), который в зависимости от его величины формирует скоростные режимы асинхронного короткозамкнутого двигателя (6), выходной вал которого кинематически через редуктор (7) связан с валом шнека экструдера (8), выход которого является первым входом дозирующих насосов (9), и с датчиком частоты вращения (10), выход которого соединен с первым входом суммирующего устройства (11).
Второй выход микро-ЭВМ подключен ко входу электропривода дозирующих насосов (12), который содержит последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь (13) и регулятор давления (14), выход которого соединен со вторым входом суммирующего устройства (11), формирующего сигнал управления. Сигнал поступает на систему импульсно-фазового управления усилителя мощности (15), изменяющего частоту вращения двигателя постоянного тока (16), вал которого посредством редуктора (17) кинематически связан с приводным валом дозирующих насосов (9), в зоне расплава которых расположен датчик давления расплава (18), выход которого является первым входом микро-ЭВМ (2), а посредством редуктора (19) вращение двигателя передается вытяжным цилиндрам (20), на вход которых подается нить из дозирующих насосов (9). Вал вытяжных цилиндров механически связан с датчиком частоты вращения (21), выход которого соединен с первым входом суммирующего устройства (22).
Третий выход микро-ЭВМ подключен к электроприводу наматывающего устройства (23). На второй вход микро ЭМВ поступает сигнал, соответствующий заданной программе формования, вытягивания и наматывания синтетических нитей. Электропривод (23) содержит цифроаналогов«йя: преобразователь (24), выходной сигнал которого поступает на второй вход суммирующего устройства (22), формирующего сигнал управления, который поступает на систему импульсно-фазового управ г;5 -/оЬ& о
ления усилителя мощности (25), изменяющего частоту вращения двигателя постоянного тока (26), вал которого посредством редуктора (27) кинематически связан с наматывающим устройством (28).
Контроль технологического параметра нити осуществлен с помощью бесконтактного датчика натяжения (29), установленного в свободной зоне движения нити (30). Выход датчика (29) является третьим входом микро-ЭВМ (2).
Авторами создан лабораторный стенд, моделирующий работу устройства для управления процессом формирования и наматывания синтетических нитей, основу которого составили: микропроцессорный комплект серии К1806; многофункциональный регулятор напряжения МРНООО, управляющий асинхронным короткозамкнутым двигателем 4A90L4 мощностью 7,5 кВт; комплектный регулируемый электропривод постоянного тока типа ЭПУ2-1Е с двигателем постоянного тока ПБСТ52 мощностью 5,5 кВт; комплектный электропривод постоянного тока типа АТЕЗ-50/230Р мощностью 2,5 кВт; датчики частоты вращения ДЧ53/18.
Устройство работает следующим образом. Перед пуском устройства напряжение от сети подается на блоки питания микро-ЭВМ, аналогово-цифровые преобразователи, усилители мощности, датчики давления расплава, бесконтактный датчик натяжения.
Для привода экструдера использован параметрический электропривод серии КПЭ с асинхронным короткозамкнутым двигателем специальной конструкции (с полым ротором), позволяющий реализовать программное управление частотой вращения в заданных пределах, а также обеспечивать пусковые и тормозные режимы определенной интенсивности.
Пуск разогретого экструдера производится в автоматическом режиме, при этом устанавливается минимальная частота вращения шнека 10-12 мин  после чего в загрузочную зону подаются гранулы полимера.
При появлении расплава в расплавопроводе и возникновении давления в головке экструдера путем изменения частоты вращения устанавливаются заданные производительность и давление расплава. Затем, когда фактическое давление расплава находится в заданных пределах, управление частотой вращения шнека экструдера идет в функции давления расплава в зоне дозирующих насосов.
Программа в микро-ЭВМ поддерживает давление расплава на выходе дозирующих насосов не ниже определенного уровня, обеспечивающего заданный объем заполнения расплавом. Основным режимом привода экструдера является режим постоянной скорости вращения, так как при подаче расплава к дозирующим насосам небольшие колебания давления расплава не оказывают влияния на технологический процесс, при этом на регуляторе давления устанавливается зона нечувствительности, соответствующая допустимому размаху колебаний давления. Основным режимом работы электропривода становится режим регулирования давления расплава, а режим постоянной частоты вращения необходим только при пуске и останове.
Электропривод дозирующих насосов работает в следящем режиме к приводу экструдера за счет обратной связи по частоте вращения привода КПЭ. Электропривод обеспечивает точность подачи расплава, что определяет толщину и равномерность формуемых нитей, а также регулирование частоты вращения насосов в диапазоне 5:1 и поддержание заданной частоты вращения с отклонением не более ±0,5%.
Предложенная система автоматического регулирования обеспечивает работу привода дозирующих насосов в режиме стабилизации давления расплава на выходе, а также в режиме стабилизации частоты вращения. Датчик давления расплава преобразует пневматический сигнал давления расплава в электрический, поступающий на первый вход микро-ЭВМ, а от нее через цифро-аналоговый преобразователь на вход регулятора давления, реализующего ПИД-закон регулирования. При
жении давления расплава ниже заданного значения возрастает выходной сигнал регулятора давления, что приводит к увеличению сигнала управления электроприводом, увеличению частоты вращения дозирующих насосов и повышению давления до заданного значения.
Привод наматывающего устройства работает в следящем режиме к приводу дозирующих насосов за счет обратной связи, реализованной датчиком частоты вращения, механически связанного с валом вытяжных цилиндров. Намотка осуществляется по заданной в микро-ЭВМ программе и корректируется с помощью бесконтактного датчика натяжения. Скорость приема и наматывания нити обеспечивается в пределах 400-1600м/мин. Линейная скорость выпуска нити из вытяжных цилиндров и намотка ее на бобины стабилизируется датчиком частоты вращения и бесконтактным датчиком натяжения.
Источники информации
1. Рабкин. Р.П., Смагоринский А.Б., Фрадкин А.Ш. Автоматизированные электроприводы для производства синтетических нитей. - Л.: Машиностроение. 1982. - с. 73 - 110.
,,/..;.