Автоматизированная система управления цветовыми характеристиками полимерных материалов

• Автор: Разыграев, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
1.1 Описание процесса получения полимерных материалов, как объекта управления
1.2 Характеристика существующих способов окрашивания при производстве полимерных материалов
1.3 Анализ математических моделей для управления цветом
1.4 Анализ существующих систем управления цветом при производстве полимерных материалов
1.5 Выводы к первой главе
ГЛАВА 2 ОПИСАНИЕ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Общее описание способа управления по цветовым характеристикам экструдата и полимерной пленки
2.2 Формализованное описание экструзионной и экструзионнокаландровой линии как объектов управления
2.3 Постановка задач управления цветом
2.4 Функциональная структура системы управления цветом
2.5 Разработка информационного обеспечения
2.6 Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Разработка математических моделей
3.2 Разработка алгоритма управления цветом в различных режимах производства
3.3 Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4 ТЕСТИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Тестирование алгоритмов управления
4.2 Проверка адекватности математических моделей
4.3 Тестовые примеры работы программного комплекса системы управления
4.4 Анализ эффективности системы управления

4.5 Выводы к четвёртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Условные обозначения
X вектор входных параметров
и вектор управляющих воздействий
р вектор контролируемых возмущений
Отаіег вектор выходных параметров
Го вектор задания на производство
Мрга<1 метод производства
Троіут тип полимерного материала
Т'-ХЇГІІ (/ тип экструдера
V требуемая светлота готового изделия
V требуемое значение координаты цвета в диапазоне от зеленого до красного готового изделия
* «/ требуемое значение координаты цвета в диапазоне от синего до желтого готового изделия
измеренная светлота готового изделия
«/ измеренная координата цвета в диапазоне от зеленого до красного готового изделия
*/ измеренная координата цвета в диапазоне от синего до желтого готового изделия
АЕ, (1Е текущее и предельно допустимое отклонение цвета готового изделия от эталона
Апшх предел допускаемой погрешности цветоизмерительного
N частоту вращения шнека экструдера, об/с
Тъ температура обогрева корпуса экструдера, °С
Сы расход /'-го красителя, кг/час
Пс число красителей формирующих цвет полимерного материала
У^ех! уровень экструдата в питающем зазоре каландра, м
^Є!І£ расход возвратных отходов, кг/час
С производительности экструдера, кг/час
кї доля /-го красителя
кех! требуемая светлота производимого экструдата
* вехґ требуемое значение координаты цвета в диапазоне от зеленого до красного экструдата
Ьех/ требуемое значение координаты цвета в диапазоне от синего до желтого экструдата
кех! измеренная светлота экструдата
Цех! измеренная координата цвета в диапазоне от зеленого до красного экструдата
составе технологического оборудования; inline — в ходе процесса производства. Управление цветом полимерных материалов в режиме offline Управление цветом в режиме offline - это метод, который часто используют в промышленности. Этот метод управления включает следующие шаги:
- изъятие образца из производственного процесса;
- транспортировка образца в лабораторию;
- изготовление из образца материала изделий, пригодных для измерения цвета (например, цветные пленки, листы);
- охлаждение изделия до комнатной температуры;
- измерение цвета изделия спектрофотометром;
- уведомление производственного отдела о результатах измерения;
- выбор корректирующих действий процесса окрашивания;
- повторение процесса.
Одним из. главных недостатков данного способа управления является то, что может пройти несколько часов между ручным изъятием образцов и уведомлением о результатах измерения цвета образца производственного отдела. Ещё один недостаток состоит в том, что используется только один измерительный пункт в лаборатории для контроля цвета полимерного материала. Качество цвета полимерного материала, произведенного до изъятия образца материала для измерения цвета, или после, остается неизвестным. Цветные отклонения могут произойти резко или постепенно (как это происходит в большинстве случаев). Эффекты этого типа не учтены в offline методе управления [31-33].
Управление цветом полимерных материалов в режиме atline В 1990-е года компаниями Сорепоп и Datacolor проводились интенсивные исследования ускоренного измерения и корректировки цвета при выпуске окрашенных полимеров. Такая работа была представлена в 1989 г. на выставке К-Messe (международная торговая ярмарка производителей пластмасс и резины в Германии). Там был продемонстрирован процесс окрашивания пластиков, в котором контроль качества, требующий затрат времени и наличия компетентного персонала, заменялся анализом цвета полимерного материала в условиях atline,