Анализ выходных параметров, возмущений и управляющих воздействий

Основным параметром технологического процесса является температура объекта экструзионного процесса. С учетом технологических особенностей пресс-камеры и физических свойств объекта отсутствует возможность регистрировать температуру самого материала в матрице. Возможно измерение температуры только самой матрицы. Основной процесс производства бескислородных фторидных стеклоизделий методом ПХФД ведется при температуре с допустимым отклонением .

Материал, из которого изготовлена матрица, обладает хорошей теплопроводностью и разогревается равномерно. Температура материала регистрируется косвенным путем по значению температуры матрицы. В зависимости от величины ее значения вырабатывается управляющее воздействие на электронагреватели пресс-камеры.

Основной проблемой при управлении температурой пресс-формы является ее значительная инерционность:

• нагрев материала и матрицы происходит через разряженный объем, находящийся в состоянии приближенном к вакууму;

• матрица выполнена единым массивным элементом из жаропрочного сплава каленой стали.

Помимо этого, по окончании предварительного процесса моллирования и при прикладывании давления происходит теплоотдача по пуансону пресс-камеры и резкое снижение температуры как матрицы, так и самого объекта. Данный процесс должен учитываться как возмущающее воздействие вносимое в процесс экструдирования материала. При этом снижение температуры от рабочей может достигать .

Управление температурой в пресс-камере осуществляется изменением величины «греющего тока» (или напряжения) на электронагревателях. Это управляющее воздействие должно вырабатываться регулятором с учетом особенностей процесса нагрева и вносимых возмущений.

Обобщенная постановка задачи автоматизации

Объектом автоматизации процесса ПХФД является двухкамерная печь, расположенная снаружи вакуумной пресс-камеры.

Задачей автоматизации является управление температурой нагрева материала в матрице, с учетом ограничений:

• возможно контролировать температуру лишь на матрице вакуумной пресс-камеры, а не в самом объекте экструзионного процесса;

• нагрев материала и матрицы происходит через разряженный объем, находящийся в состоянии приближенном к вакууму, следовательно, объект автоматизации обладает значительной инерцией, что усугубляет процесс поддержания требуемой температуры;

• физико-химические свойства материала и технологический регламент допускают незначительные отклонения температуры образца;

• после окончания процесса моллирования и начала основного процесса, при прикладывании давления происходит резкое увеличение отвода тепла, как от матрицы, так и от самой заготовки, что не должно приводить к выходу значения температуры за границы технологического регламента.

Обзор и анализ известных технических решений. Конкретизация задачи автоматизации

В основе процесса получения бескислородных фторидных стекол методом принудительного холодного формования при высоких давлениях лежит метод экструдирования материала через фильеру. Такой технологический процесс применяется во многих сферах промышленного производства. Получение фторидных стекол этим методом считается невозможным ввиду физико-химических свойств материала и является уникальным.

В настоящее время получением специальных фторидных длинномерных стержней и заготовок занимается только Рейнский Университет во Франции. Но их технология координально отличается от предлагаемой и не использует метод ПХФД. ОАО «ВНИИХТ» является единственной организацией, применяющей этот метод для получения фторидных стекол.

Данная технология внедрена и используется на опытно-промышленном участке лаборатории «ВП-4» АО. Задачей автоматизации является создание системы по нагреву материала, находящегося в пресс-камере, регистрации и поддержанию температуры согласно технологическому регламенту в процессе экструдирования его через фильеру, что подразумевает разработку программного обеспечения по вводу, выводу и записи необходимой информации на ЭВМ.