ЖУРНАЛ «СТА» №4/2004

● поддержание в заданных технологиче- ских пределах температур зон нагрева шнеков, жилы и ванн охлаждения; ● обеспечение целостности изготавли- ваемого кабеля, а также точности внешнего диаметра изоляции, его эксцентриситета и овальности в за- данных пределах; ● контроль диэлектрической прочно- сти изоляции; ● измерение длины изготавливаемого кабеля. Эти задачи во многом взаимосвяза- ны, поэтому более подробно рассмот- рим только отдельные из них. Регулирование температуры зон нагрева шнеков Поддержание на заданном техноло- гическом уровне температур зон нагре- ва шнеков является важнейшей зада- чей, так как от этого зависит вязкость выдавливаемого пластиката. Если вяз- кость расплавленного пластиката вы- ходит за требуемый технологический диапазон, то меняется производитель- ность шнека и возможно возникнове- ние разрыва наносимой изоляции. Температура зон должна находиться строго в допуске, который для отдель- ных материалов не превышает 2...3°С. В реализованных нашей фирмой проектах систем управления экструзи- онными линиями применяются два ва- рианта подсистем регулирования тем- пературы зон нагрева. В первом варианте подсистема пред- полагает использование терморегулято- ров типа «Термодат22» фирмы «Систе- мы контроля». В данных приборах реа- лизован пропорциональноинтеграль- ный (ПИ) алгоритм регулирования тем- ператур. Коэффициенты ПИрегулиро- вания задаются с панели прибора. Тер- морегуляторы имеют последовательный интерфейс RS485 с протоколом обмена ASCII, что позволило включить их в об- мен с центральным компьютером, зада- вать уставки и выводить значения тем- пературы на экран монитора. Во втором варианте подсистема регу- лирования температур построена с применением многофункциональной платы PCL812PG фирмы Advantech. В этом варианте нами реализован про- порциональноинтегральнодиффе- ренциальный (ПИД) алгоритм регули- рования температуры. Если рассматривать выборку из n из- мерений, то средняя пропорциональ- ная ошибка Δ P может быть найдена из выражения: Δ P = 1_ n Σ n i = 1 Δ P i = 1_ n Σ n i = 1 ( T y – T ф ( i ) )= =T y – 1_ n Σ n i = 1 T ф ( i ) (1) Здесь T y – уставка температуры в зо- не нагрева; T ф ( i ) – вектор последовательной вы- борки n фактических температур. С учётом сгла- живания помехи о к о н ч а т е л ь н а я формула для вы- числения средней пропорциональной ошибки Δ P ~ может быть предложена в виде: Δ P ~ = αΔ P + βΔ P o ; α + β = 1 (2) Здесь Δ P – пропорциональная ошиб- ка, вычисленная по формуле (1) на те- кущем временном интервале; Δ P o – пропорциональная ошибка, вычисленная по формуле (1) на преды- дущем временном интервале; α, β – весовые сглаживающие коэф- фициенты. Средняя дифференциальная ошибка Δ D ~ регулирования температуры может быть найдена по формуле: Δ D ~ = Δ P ~ i+ 1 – Δ P ~ i (3) Здесь значения Δ P ~ i+ 1 , Δ P ~ i вычисля- ются по формуле (2). Средняя интегральная ошибка Δ I ~ ре- гулирования для n измерений может быть определена по формуле: Δ I ~ = 1_ 2 Σ i = 1 n – 1 ( Δ P i + Δ P i+ 1 ) = = ( n – 1) T y – 1_ 2 Σ i = 1 n – 1 ( T ф ( i ) + T ф ( i+ 1) ) (4) Суммарная ошибка S T ПИД ПИДрегули- рования температуры вычисляется как взвешенная сумма ошибок: S T ПИД = α П Δ P ~ + α И Δ I ~ + α D Δ D ~ __________________ γ ( α П + α И + α D ) (5) Здесь α П , α И , α D – весовые коэффи- циенты ПИДрегулирования; γ – масштабный коэффициент. Весовые и масштабный коэффициен- ты выбираются экспериментально при отладке системы регулирования темпе- ратуры зон нагрева и являются для сис- темы задаваемыми параметрами. Мощность регулирования темпера- туры пропорциональна длительности импульса цифрового выхода управле- ния нагревом данной зоны (рис. 4). Дискретность этого импульса опреде- ляется длительностью программного цикла t p ≤ 0,5 с, а его длительность ( m ц ) находится из следующего выражения: m ц = { int ( S T ПИД ); S T ПИД ≤ 10 10; S T ПИД > 10 (6) РАЗ РА БО Т КИ / Э Л Е К Т Р О Т Е Х НИЧ Е С К А Я П Р ОМЫШЛ Е ННОС Т Ь 47 СТА 4/2004 www.cta.ru Рис. 2. Силовой шкаф управления экструзионной линией на базе частотных регуляторов UniDrive и SE-Commander 0 1 Цифровой выход (DO) Время ( ) t t p m ц Рис. 3. Внешний вид рабочего места изолировщика двухшнековой экструзионной линии Рис. 4. Формирование выходного импульса управления нагревом (диаграмма соответствует выделяемой мощности 70%)