Устройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала

 

Изобретение относится к области автоматизации листоштамповочного и отрезного оборудования и может быть применено, например, в автоматических линиях для поперечной-резки рулонной стали. Целью изобретения является снижение потерь двигателя электропривода (ЭП) правильнопо агрегата (ПА), облегчение обслуживания путем автоматического определения и поддержания требуемой частоты вращения правильного агрегата. Для достижения цели устройство управления содержит ЭП 1 правильного агрегата, ЭП 2 валковой подачи, задатчик 3 и датчик 4 перемещения, реверсивный счетчик 5, командный блок 6, дополнительный датс (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„Л0„„1345171

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬЯБЛ! >- Г,"Ы.=

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4039323/25-27 (22) 20.03.86 (46) 15.10.87. Бюл. N - 38 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства (72) И.П.Капустник, В.Ф.Кокорев, А.И.Павлов, В.Е.Светличный и С.В.Суярко (53) .621.3.07 (088.8) (56) Автоматическая линия для резки широкорулонного проката на технологические карты прямоугольной и трапецеидальной формы, модель Л116. Руководство по эксплуатации Л116-00001Р3, Центральное проектно-конструкторское бюро КПО (ЦБКМ), 1976, с.35,51.

Авторское свидетельство СССР

Ф 665289, кл. G 05 В 19/26, B 21 D 7/12, 1972.

gg 4 G 05 B 19/19, B 21 D 7/12 (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕИЕЩЕННЕМ CMATb1BAEM0I0 С РУЛОНА ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к области автоматизации листоштамповочного и отрезного оборудования и может быть применено, например, в автоматических линиях для поперечной резки рулонной стали. Целью изобретения является снижение потерь двигателя электропривода (ЭП) правильнопо агрегата (ПА), облегчение обслуживания путем автоматического определения и попдержания требуемой частоты вращения правильного агрегата. Для достижения цели устройство управления содержит

ЭП 1 правильного агрегата, ЭП 2 валковой подачи, задатчик 3 и датчик 4 перемещения, реверсивный счетчик 5, командный блок 6, дополнительный дат2д

13 5171 чик 7 перемещения, дополнительный реверсивный счетчик Я, нереверсивный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10, усилитель 11, ключевой блок 12, первый элемент И 13, второй элемент И 14, элемент 15 задержки, узел 16 сравнения, узел 17 суммирования, резистор 18, блок 19 предварительного определения частоты вращеИзобретение относится к автоматизации листоштамповочного и отрезного оборудования и может быть использовано в системах управления, например, механизмами автоматической линии поперечной резки рулонной стали.

Целью изобретения является снижение тепловых потерь в двигателе электропривода правильного агрегата и об-,0 легчение обслуживания устройства.

На фиг.1 представлена общая блоксхема устройства," на фиг.2-6 — примеры функциональных схем командного блока, узла сравнения, узла суммирования, блока предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата и исполнительного органа обрабатывающей машины; на фиг.7 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала (фиг.1) содержит электропривод 1 правильного агрегата, электропривод 2 валковой подачи, задатчик 3 и датчик 4 перемещения, реверсивный счетчик 5, командный блок 6, дополнительный датчик 7 перемещения, установленный на выходе правильного агрегата, дополнительный реверсивный счетчик 8, нереверсивный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10, усилитель 11, ключевой блок 12, первьф элемент И 13, второй элемент И

14, элемент 15 задержки, узел 16 сра35 внения, узел 17 суммирования, резистор 18 и блок 19 предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата. Кроме

40 того, позицией 20 обозначен вход устройства, на который подается сигнал

"11уск" ° Валки 21 и 22 правильного ння .3П правильного а| рег ата. Лвтома— тическое поддержание требуемой скорости подачи материала в петлевой компенсатор (ПК) осуществляется путем измерения перемещения материала как после ПК, так и до ПК измерения полученного рассогласования и введения корректирующего воздействия на

ЭП правильного агрегата. 7 ил, агрегата осуществляют правку и подачу материала 23 в петлевой компенсатор 24, а исполнительный орган 25, например ножницы, по команде с командного блока 6 осуществляет обработку (pe3Ky) подаваемого валками 26 и 27 материала 23. Датчики 4 и 7 работают соответственно от мерительных роликов 28 и 29.

Первый выход командного блока 6 подключен на вход электропривода 2 валковой подачи. Входы командного блока 6 соединены с соответствующими вЬ|ходами реверсивного счетчика 5, информационные входы которого соединены с задатчиком 3 перемещения, а счетный вычитающий вход — с выходом датчика 4 перемещения. Выход узла 17 суммирования подключен через ключевой блок 12 к входу электропривода 1 правильного агрегата. Первый вход узла 17 суммирования соединен с выходом блока 19 предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата, а второй вход— с выходом усилителя 11. Вход усили- теля 11 подключен к выходу узла 16 сравнения, первый вход которого со- .„ единен с источником напряжения смещения, а второй — с выходом цифроаналогового преобразователя 10. Входы цифроаналогового преобразователя 10 соединены с выходами нереверсивного счетчика 9, информационные входы которого подключены к выходам дополнительного реверсивного счетчика 8, вычитающий вход которого подключен к выходу датчика 4 перемещения, суммирующий вход — к выходу дополнительного датчика 7 перемещения, а информационный вход старшего разряда подключен к источнику логической едини1345171 цы. Входы блока 19 предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата подключены к задатчику 3 перемещения, входы предварительной записи дополнительного реверсивного счетчика 8 и управляющий вход ключевого блока 12 соединены со входом устройства, а вход предварительной записи нереверсивного счетчика 9 соединен с входом предварительной записи реверсивного счетчика 5 и с выходом первого элемента И 13, инверсный вход которого подключен через реверсивный резистор

18 к источнику логической единицы, а через размыкающий контакт конечного выключателя исполнительного органа

25 обрабатывающей машины — к нулевому полюсу источника питания. Прямой вход первого элемента И 13 подключен к входу 20 устройства и через элемент

15 задержки к первому входу второго элемента И 14, второй вход которого соединен с вторым выходом командного 25 блока 6. Выход второго элемента И 14 соединен с входом исполнительного органа 25 обрабатывающей машины.

Командный блок 6 (фиг.2) содержит цифроаналоговый преобразователь 30, элемент ИЛИ 31, элемент ИЛИ-НЕ 32 и. элементы И 31, 1,...,И 33 и.

Входы элементов И 31 соединены с соответствующими (от п+1 до n+i) выходами старших разрядов реверсивного счетчика 5, а выход — с входом стар" шего (п+1-ro цифрового разряда цифроаналогового преобразователя 30 и с инверсными входами элементов И 33 1, И 33 и, прямые входы KDTopblx 4p соединены с соответствующими (от 1-го до п-го) выходами младших разрядов реверсивного счетчика 5, а выходы— с соответствующими входами младших (от 1-ro до и-го) цифровых разрядов

45 цифроаналогового преобразователя 30, выход которого является первым выходом командного блока 6.

Выходы реверсивного счетчика 5 соединены с сбответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ 32, выход которого является вторым выходом командного блока 6 °

В качестве цифроаналогового преобразователя 30 может быть использовано 55 последовательное включение, например, микросхемы К572ПА1А или К572ПА2А и интегрального усилителя серии К 140 или К 553.

Разрядность цифроаналогового преобразователя 30 выбирается исходя из требуемого пути торможения с номинальной скоростью конкретного механизма, Например, если требуемый путь торможения с номинальной скоростью 2 м/с составляет 0,2048 м и применен 16-раз.рядный двоичный счетчик 5 (для возможности измерения пути перемещения

6,5 м с дискретностью О, 1 мм), то в элемент ИЛИ 31 надо подать информацию с 12-го по 16-й разряды счетчика

5, а в элементы И 33.1-И 33.п — с остальных разрядов (т.е. с 1-ro no

11-й). Таким образом, цифроаналоговый преобразователь 30 должен быть 12-разрядным.

Если разность заданного пути пере= мещения и действительного пути отработки превышает О, 2048 мм, тогда младшие цифровые разряды (с 1-ro по 11-й)

ЦАП 30 блокируются элементами И 33.1

И 33 и. При этом в старший (12-й) цифровой разряд ЦАП 30 постоянно подается логическая единица с выхода элемента ИЛИ 31.

При наличии цифровой информации на входах цифро-аналогового преобразователя 30 на электропривод 2 валковой подачи подается задающее напряжение.

После отработки заданной величины по" дачи на втором выходе командного блока 6 формируется сигнал на включение через второй элемент И 14 исполнительного органа обрабатывающей машины 25.

Узел 15 сравнения (фиг.3) содержит резисторы 34 и 35. Резистор 34 подключен между выходом цифроаналогового преобразователя 10 и входом усилителя 11, а резистор 35 — между источником смещения U и входом усилителя 11.

Узел 17 суммирования (фиг.4) содержит резисторы 36, 37 и 38 и усилитель 39. Резистор 36 включен между выходом блока 19 предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата и входом усилителя 39, резистор 37 — между входом усилителя 39 и выходом усилителя 11, а резистор 38 включен в цепи обратной связи усилителя 39.

Блок 19 (фиг.5) предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата содержит последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 40 и усилитель 41, в цепи обратной от1345171 рицательной связи которого включен резистор 42. Параллельно этому резистору подключены цепи из последовательно соединенных резистора и ста5 билитрона (резистор 43 и стабилитрон

44, резистор 45 и стабилитрон 46, резистор 47 и стабилитрон 48), Параметры блока 19 выбираются исходя из требуемой функциональной зависимости частоты вращения электроприво" да правильного агрегата от заданной величины перемещения, Количество цепей из последовательно соединенных резисторов и стабилитрона зависит от степени приближения характеристики, обеспечиваемой блоком 19, к расчетной.

Исполнительный орган (например, гильотинные ножницы) 25 (фиг.6) содержит маховик 49, постоянно вращающийся от электродвигателя 50, прижимной диск 51, шатун 52, ползун 53, с которым связана ножевая балка 54, одновибратор 55, реле 56 с контактом

57, конечный выключатель 58 с контактами 59 и 60 и электромагнитную муфту 61.

" После появления сигнала на выходе элемента И 14 одновибратор 55 форми- Зп рует сигнал на включение катушки 56 реле, Контактом 57 этого реле включается электромагнитная муфта 61, прижимающая диск 51 к маховику 49. Ножевая балка 54 начинает опускаться.

При этом включается конечный выключатель 58, который своим замыкающим контактом 59 удерживает электромагнитную муфту 61 на самоблокировке.

Размыкающий контакт 60 этого выключа- о теля используется в цепи формирования сигнала на входе элемента И 13.

После возвращения ножевой балки 54 в исходное (верхнее) положение (ножевная балка 54 возвращается в исход- 4 ное положение после того, как маховик 49 сделает один оборот) отключаются конечный выключатель 58 и электромагнитная муфта 61, Электроприводы 1 и 2 предназначены, для перемещения материала 23 посредством валков 21,22 и 26,27 соответственно в петлевой компенсатор 24 и из него. Каждый из них представляет собой последовательно соединенные усилительно-преобразовательный каскад (например, тиристорный преобразователь типа ТЭР или БТУ) и электродвигатель постоянного тока.

Задатчик 3 перемещения предназначен для задания требуемого шага (величины) подачи материала в зону обработки (например, под штамп, пресс, ножницы и пр.). 0« может быть выполнен, например на десятичных переклю-чателях.

Датчики 4 и 7 перемещения предназЛ начены для измерения действительного пути пройденного материала. В качестве датчиков 4 и 7 может быть при- " менен, например, фотооптический датчик типа BE (или любой индуктивный датчик с устройством выявления импульсов).

Реверсивный счетчик 5 предназначен для выявления рассогласования между заданием на перемещение материала электроприводом 2 валковой подачи и его отработкой.

Командный блок 6 предназначен для управления электроприводом 2 валковой подачи и исполнительным органом

25 обрабатывающей машины.

Дополнительный датчик 7 перемещения предназначен для измерения длины материала, загружаемого в петлевой компенсатор 24 электроприводом 1 правильного агрегата.

Дополнительный реверсивный счетчик 8 предназначен для суммирования разниц в показаниях дополнительного датчика 7 перемещения (установленного на выходе правильной машины, т.е. перед загрузкой материала в петлевой компенсатор) и датчика 4 перемещения (установленного на выходе валковой подачи) с постоянным числом„ равным половине емкости счетчика 8.

Нереверсивный счетчик 9 предназначен для приема информации, содержащейся в дополнительном реверсивном счетчике 8 в начале каждого цикла обработки, и хранения ее до начала следующего. цикла.

Цифроаналоговый преобразователь

10 предназначен для преобразования цифровой информации на выходе нереверсивного счетчика 9 в аналоговую форму.

Узел 16 сравнения и усилитель 11 предназначены для формирования корФ ректирующего сигнала управления на электропривод 1 правильного агрегата в функции рассогласования по пути материала, загружаемого в петлевой компенсатор и выгружаемого из него.

Величина напряжения источника смеще1345171 ния П,„ выбирается равной величине напряжения на выход цифроаналогового преобразователя 10 когда в нереверсивном счетчике 9 записано число, равное половине емкости дополнитель ного реверсивного счетчика 8.

Узел 17 предназначен для алгебраического суммирования сигналов с выхода блока 19 автоматического определения частоты вращения электропривода 1 правильного агрегата и с выхода усилителя 11.

Блок 19 предварительного определения частоты вращения электропривода

1 правильного агрегата предназначен для формирования задающего напряжения на электропривод правильного агрегата в функции заданного (задатчиком 3 перемещения) размера отработки.

В каждом первом после пуска цикле отработки на электропривод t правильного агрегата подается только задающее напряжение от блока 19, так как при этом выходное напряжение усилителя 11 равно нулю.

Устройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала работает следующим обра зом.

После подачи на вход 20 устройст. ва сигнала "Пуск" (перепадом 0 1) в дополнительный реверсивный счетчик

8 вводится число, равное половине емкости этого счетчика, которое передним фронтом (перепадом 0-1) сигнала на выходе элемента И 13 переписывается в нереверсивный счетчик 9, формируя на выходе цифроаналогового преобразователя 10 напряжение, равное напряжению источника смещения U, а также закрывается ключевой блок 12 и включается электропривод 1 правильного агрегата, который посредством валков 21 и 22 осуществляет пода"у материала 23 в петлевой компенсатор

24. Одновременно в реверсивный счетчик 5 записывается код заданного шага подачи, установленный оператором заранее на задатчике 3 перемещения, который может быть выполнен, например, на десятичных переключателях.

Командный блок 6 формирует задающее напряжение на электропривод 2 валковой подачи, который посредством валков 26 и 27 отрабатывает заданное перемещение обрабатываемого материала 23. При перемещении материала 23 приводятся во вращение мерительные ролики 28 и 29, а следовательно, и .датчики 4 и 7 перемещения.

Сигнал от датчика 4 перемещения

5 поступает на счетный вычитающий вход реверсивного счетчика 2, уменьшая число, содержащееся в нем, а также на вычитающий вход дополнительного реверсивного счетчика 8, на суммиру10 ющий вход которого подается сигнал от дополнительного датчика 7 перемещения.

После отработки заданной величины подачи командный блок 6 вырабатывает сигнал на срабатывание исполнительного органа 25 обрабатывающей машины.

После срабатывания исполнительного органа срабатывающей машины в реверсивном счетчике 5 вновь вводится информация с датчика 3 перемещения, и цикл валковой подачи повторяется.

Одновременно в нереверсивный счетчик

9 переписывается информация с дополнительного реверсивного счетчика 8

25 и при наличии разности измерений длины материала датчиками 4 и 7 формируются корректирующий сигнал управления на электропривод 1 правильного агрегата °

Зц На диаграммах (фиг.7) представлены формы напряжений на входе 20 устройства (И20), на выходах элементов 19, i1,17,13 и 25 (соответственно U, U ) Uq ), а также скорос35 теи валковои подачи 0 eq ) и правильного агрегата (V„ ) в функции времени.

В момент времени t на вход 20 устройства подан сигнал "Пуск". От4О работка первого шага подачи закончилась в момент времени t . В интервавремени t t > (t р t t ) про» исходит срабатывание исполнительного органа 25 обрабатывающей машины, по4 сле чего цикл повторяется.

Таким образом, из изложенного выше следует, что электропривод 1 правильного агрегата работает в режиме слежения по средней частоте вращения

>> электропривода 2 валковой подачи и в течение нескольких циклов работы после пуска частота его вращения стабилизируется и в дальнейшем сохраняется практически неизменной, если сохраняется циклограмма работы элек. тропривода 2 валковой подачи. При таком режиме работы электропривода 1 правильного агрегата тепловые потери в его электродвигателе значительно

1345171

10 меньше по сравнению со ступенчатым регулированием его частоты вращения, как это выполнено в прототипе.

Кроме того, автоматическое поддержание необходимой скорости подачи об5 рабатываемого материала в петлевой компенсатор исключает вмешательство оператора в этот процесс, что облегчает обслуживание устройства.

10 формула изобретения

Устройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала, содержащее электропривод правильного агрегата с задатчиком частоты вращения, электропривод валковой подачи, работающий в старстопном режиме от цифрового регулятора положения, включающего задатчик и датчик перемещения, реверсивный счетчик и командный блок, первый выход которого подключен на вход электропривода валковой подачи, а входы соединены с выходами реверсивного счетчика, информационные входы которого соединены с задатчиком перемещения, а счетный вычитающий вход— с выходом датчика перемещения, о т — ЗО л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения тепловых потерь двигателя электропривода правильного агрегата и облегчения обслуживания путем автоматического определения и автома35 тического поддержания требуемой частоты вращения электропривода правильного агрегата, в него введены дополнительный датчик перемещения, установленный на выходе правильного агрега- 4 та, блок предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата, дополнительный реверсивный счетчик, нереверсивный

Счетчик, цифроаналоговый преобразователь, узел сравнения, усилитель, ключевой блок, первый и второй элементы И, элемент задержки, резистор и узел суммирования, выход которого подключен через ключевой блок к входу злектропривода правильного агрегата, первый вход соединен с выходом блока предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата, а второй вход с выходом усилителя, вход которого подключен к выходу узла сравнения, первый вход которого соединен с источником напряжения смещения, а второй— с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами нереверсивного счетчика, информационные входы которого подключены к выходам дополнительного реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу датчика перемещения, суммирующий вход — к выходу дополнительного датчика перемещения, информационный вход старшего разряда подключен к источнику логической единицы, причем входы блока предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата подключены к задатчику перемещения, вход предварительной записи дополнительного реверсивного счетчика и управляющий вход ключевого блока соединены с входом устройства, а вход предварительной записи нереверсивного счетчика соединен с входом предварительной записи реверсивного счетчика и с выходом первого элемента И, инверсный вход которого подключен через резистор к источнику логической единицы, через размыкающий контакт конечного выключателя исполнительного органа обрабатывающей машины — к нулевому полюсу источника питания, а прямой вход — к входу устройства и через элемент задержки— к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом командного блока, а выход — c входом исполнительного органа обрабатывающей машины.

134517j

Дийти

} 345171 р . Щ Хб гб

1345171

4 Ь

ФОГ 7

Составитель В.Пучинский

Техред Л. Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор А.Долинич

Заказ 4919/46 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4