[發明專利]一種光纖涂層直徑自動控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310691019.0
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103699050A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 賈澤峰;張帆;江金金;朱劉盅;蘇海燕;薛馳;劉志忠;曹珊珊
• 申請（專利權）人: 中天科技光纖有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;C03C25/12
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

本發明一種光纖涂層直徑自動控制系統及其控制方法涉及的是一種光纖生產過程中涂層直徑自動控制系統及其控制方法。

背景技術

涂層直徑是光纖的一個極為重要的拉絲控制參數。傳統的拉絲方法，操作人員通過拉絲經驗直接設定相應速度段的涂覆壓力，這種方法在低速拉絲生產時能夠滿足生產要求，但是在拉絲速度超過1800m/min高速拉絲時，光纖涂層直徑的調節不夠平滑，無法滿足生產要求。

發明內容

本發明目的是針對上述存在的不足之處提供一種光纖涂層直徑自動控制系統及其控制方法，是一種基于PID自動調節的光纖涂層直徑自動控制系統，自動調節涂覆壓力、涂覆溫度和涂料管道溫度，使光纖的涂層直徑穩定在標準范圍內。

一種光纖涂層直徑自動控制系統及其控制方法采取以下技術方案實現：

一種光纖涂層直徑自動控制系統包括光纖涂覆裝置、涂覆裝置溫度傳感器、涂覆壓力傳感器、涂料管道溫度傳感器、涂料壓料裝置、涂覆裝置的水浴裝置、涂料固化裝置、涂層直徑測徑儀、牽引裝置、可編程邏輯控制器和上位機。

光纖涂覆裝置設置有涂料盒，涂料盒中設置有水浴加熱套。水浴加熱套設置有進水口、回水管。涂料盒下方安裝有涂覆模具。

涂覆裝置的水浴裝置包括進水管、出水管、電熱管、液位傳感器、水泵、溫度傳感器和水加熱桶。水加熱桶中盛裝有熱水，水加熱桶下部裝有電熱管，水加熱桶裝有液位傳感器，水泵的進水管與水加熱桶連通，水泵的出水管與涂料盒設置的水浴加熱套進水口連接，供給水浴加熱套熱水加熱涂料，使涂料管道溫度控制在30℃~60℃。水浴加熱套設置的回水管通過控制閥與水加熱桶連接。

涂料壓料裝置包括氣體控制閥、進氣管、液位傳感器、涂料管道和涂料桶。涂料桶中盛裝有涂料，涂料桶中裝有液位傳感器，涂料桶上部裝有進氣管，進氣管上裝有氣體控制閥，調節進入涂料桶的壓縮空氣或其他氣體壓力，涂料管道一端與涂料桶連通，另一端與光纖涂覆裝置的涂料盒連通，涂覆壓力傳感器和涂料管道溫度傳感器安裝在涂料管道上，涂料壓料裝置上安裝有涂覆裝置溫度傳感器。

涂料固化裝置安裝在光纖涂覆裝置的下部，所述的涂料固化裝置是一種紫外線固化器，紫外線固化器裝有紫外線燈，通過紫外線可將光纖表層的涂料迅速進行固化。

在涂料固化裝置與牽引裝置之間裝有涂層直徑測徑儀，涂層直徑測徑儀通過信號線與可編程邏輯控制器相連，上位機通過控制線與可編程邏輯控制器相連。涂覆裝置溫度傳感器、涂覆壓力傳感器和涂料管道溫度傳感器通過通過信號線與可編程邏輯控制器相連。

裸光纖經光纖涂覆裝置進行涂覆，涂覆后的光纖通過涂料固化裝置對涂料進行固化，涂層直徑測徑裝置對固化后的光纖進行涂層直徑測量，將測量得到的涂層直徑信號傳送給可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器將采集到的涂層直徑值與上位機設置的標準涂層直徑值進行對比分析，通過PID運算，自動調節涂覆壓力、涂覆溫度和涂料管道溫度，使光纖的涂層直徑穩定在標準范圍內，同時涂覆壓力傳感器、涂覆裝置溫度傳感器、涂料管道溫度傳感器將實時采集到的涂覆壓力、涂覆溫度和涂料管道溫度通過信號線反饋給可編程邏輯控制器。

一種光纖涂層直徑自動控制的自動控制方法如下：

涂覆裝置水浴裝置對光纖涂覆裝置進行水浴加熱，使涂覆裝置保持涂覆溫度范圍在30℃~60℃，涂覆溫度通過安裝在光纖涂覆裝置上的涂覆裝置溫度傳感器進行測量。涂料壓料裝置將涂料壓入光纖涂覆裝置對裸光纖進行涂覆，涂料管道采用全自動加熱管道，涂料管道溫度和涂料管道壓力通過安裝在涂料管道上的涂料管道溫度傳感器和涂覆壓力傳感器進行測量。涂覆壓力傳感器、涂覆裝置溫度傳感器、涂料管道溫度傳感器將實時采集到的涂覆壓力、涂覆溫度和涂料管道溫度通過信號線反饋給可編程邏輯控制器。涂層直徑測徑儀對固化后的光纖進行涂層直徑測量，將測量得到的涂層直徑信號傳送給可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器將采集到的涂層直徑值與上位機設置的標準涂層直徑值進行對比分析，通過PID運算，自動調節涂覆壓力在0MPa~1.2MPa、涂覆溫度30℃~60℃和涂料管道溫度30℃~60℃，使光纖的涂層直徑波動范圍穩定在6μm之內。

整個生產過程通過可編程邏輯控制器（10）進行控制，操作人員可通過上位機（11）對可編程邏輯控制器（10）發送操作指令，上位機（11）通過工業以太網跟可編程邏輯控制器（10）實現數據交換。

所述的PID?是比例(P)、積分(I)、微分(D)控制算法。

PID控制系統組成如下：

PID調節微分方程如下：

式中????