Application of advanced process control systems in the production of telecommunication cables

Abstract


Local systems for stabilization of production equipment operation parameters and controlled initial cable parameters which are traditionally used to control the manufacturing processes of telecommunication cables and are implemented with the use of PID controller do not give the expected positive result. In order to improve the control efficiency, the paper proposes to use the methods and means of advanced process control systems based on the predication model to provide the required quality of the telecommunication cable.

Full Text

Применение индукционных установок для нагрева токопроводящих сред является в настоящее время одним из самых перспективных технических решений. Достоинством технологических схем, использующих технологию индукционного нагрева является, например, возможность реализации непосредственно, перед обработкой давлением (прессованием), или, как в установках нагрева нефти - совмещение нагрева с транспортировкой перемешиванием, другим достоинством является хорошая управляемость процесса и реализация многокритериальной оптимизации - достижение высоких результатов для совокупности выходных параметров (быстродействие, расход энергии, распределение температуры и ряда других). Разработке алгоритмов и аппаратуры управления для индукционного нагрева посвящено большое количество работ [1,2]. Полученные результаты позволяют удовлетворить самые высокие требования. Но, даже в такой ситуации, узким местом остается реализация измерительной части установки, особенно для установок крупносерийного производства. Измерение температур порядка нескольких сотен градусов чаще всего предполагает применение в качестве датчиков термопар, зачеканиваемых на деталь, либо пирометров, обеспечивающих бесконтактное измерение, но предъявляющих дополнительные требования к базированию датчика и качеству атмосферы. Конфигурация электрической схемы замещения технологического процесса индукционного нагрева, отражающей основные энергетические процессы, чаще всего, представляется в виде Г-образной, широко используемой при рассмотрении энергетических процессов в электроустройствах, принцип действия которых связан с взаимными преобразованиями энергии электрической и магнитной составляющих поля. К таким устройствам относятся электрические трансформаторы и асинхронные электрические машины. Общим для всех этих установок является наличие реверсивного преобразования электрической энергии и энергии магнитного поля [3]. При этом выделяется цепь намагничивания, обладающая импедансом Zµ, параметры, моделирующие поток рассеяния и потерь в элементах конструкции установки - Zs, и цепь преобразования (использования) энергии - Zr. Рис. 1. Схема замещения Тогда имеем: где Rv - нагрузка вторичной (выходной) цепи, аналог физических процессов преобразования электрической энергии в иные - тепло в индукционной нагревательной установке, механическое движение в асинхронном двигателе, нагрузка (в рассматриваемом примере - активная) трансформатора, а остальные реактивные и активные компоненты - соответствующие модельные представления магнитных потоков и потерь в магнитной цепи и обмотке индуктора. Для одного из представителей рассмотренного семейства - асинхронной машины разработаны эффективные алгоритмы параметрической идентификации на основании измерения мгновенных значений тока и напряжения на входе установки [3,4]. Точность идентификации параметров модели, в том числе - активного сопротивления ротора, достигает 10-4, что в дальнейшем позволяет реализовать системы управления, обеспечивающие в диапазоне регулирования порядка 1000 статическую ошибку не более 5…10%. Для получения таких результатов, например, используется структура системы управления с наблюдателем состояния Матсусе [4]. Применение подобного подхода к синтезу структуры системы управления процессом индукционного нагрева позволяет реализовать её как систему с наблюдателем состояния, восстанавливающим неконтролируемую координату - температуру в зоне нагрева. Учитывая, что контур вихревых токов при индукционном нагреве моделируется Zr, а тепловыделение моделируется активным сопротивлением Rv, для рассматриваемой ситуации представляется возможным, используя методику [2], восстанавливать действительное значение активного сопротивления контура вихревых токов, моделируемого некоторым короткозамкнутым витком. Так как температурная зависимость его известна заранее - то не представляет сложности получить (восстановить) значение температуры в зоне тепловыделения. Дальнейшая процедура расчета картины температурного распределения по глубине является классической и её решению посвящено большое количество работ, например [1,2]. Применение рассматриваемёой структуры системы управления обеспечивает бесконтактное получение высокоточной информации о температуре в зоне тепловыделения индукционной установки и наиболее целесообразно для процессов термической обработки маломерных деталей либо для крупносерийного производства, когда применение термопар неудобно по технологическим соображениям, а радиационные методы не подходят по точностным показателям.

About the authors

Vladimir G Shchetinin

Samara State Technical University

Email: schetinin_v@mail.ru
244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation
(Ph.D. (Techn.)), Associate Professor

References

  1. Рапопорт Э.Я., Плешивцева Ю.Э. Оптимальное управление температурными режимами индукционного нагрева - М.: Наука, 2012. - 309 с.
  2. Рапопорт Э.Я. Оптимизация процессов индукционного нагрева металла - М.: Металлургия, 1993. - 279 с.
  3. Виноградов А., Сибирцев А., Колодин И. Адаптивно-векторная система упарвления бездатчикового асинхронного электропривода серии ЭПВ. Силовая Электроника, 2006, №3, с.с. 50…55.
  4. Пересада С.М., Бовкунович В.С., Ковбаса С.Н. Адаптивный наблюдатель Матсусе: новый синтез, гарантирующий асимптотичность оценивания вектора потокосцепления и активного сопротивления ротора асинхронного двигателя - Технiчна електродинамика. 2010. №.3, с.с. 28-3

Statistics

Views

Abstract - 39

PDF (Russian) - 16

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2014 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies