Устройство для управления перемоткой длинномерного материала

 

Изобретение относится к перемоточным устройствам и может быть использовано, в частности, в геофизических каротажных подъемниках, грузоподъемных механизмах и т.д. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. Перед началом перемотки соответствующими задатчиками 12, 23 и 25 устанавливаются начальное число слоев материала 9 на барабане 4, направление nepeMOTKti и требуемая скорость перемотки. В процессе работы с помощью датчиков 10 крайних положений нитераскладчика, . сумматора 11 числа слоев материала и программного задатчика 15 частоты вращения барабана на основе сигнала датчика 3 частоты вращения .двигателя барабана в сумматоре 16 осуществляется вычисление линейной скорости перемотки. Регулятор 17 в процессе перемотки осуществляет управление частотой вращения двигателя 1 барабана так, что при изменении радиуса намотки барабана 4 линейная скорость перемотки остается постоянной. В процессе работы с помощью сумматора 18, суммирующего усилителя 19, преобразователя 20 напряжение - частота, счетчика 14 длины материала, элемента 22 сравнения, задатчика 23 длины материала и ключа 24 осуществляется автоматический останов двигателя 1 барабана после перемотки заранее заданной длины перематываемого материала . Устройство обеспечивает предотвращение возможности разрыва перематываемого материала за счет наличия датчика 28 тока, формирующего сигнал на входе регулятора 17. В устройстве предусмотрена индикация усилия натяжения перематываемого материала, осуществляемая с помощью сумматора 27, датчика 28 тока и индикатора 26 натяжения . С помощью индикатора 21 длины осуществляется индикация длины перемотанного материала. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. с б (Л i

„„SU„„1461738, А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 65 Н 59/38

Г, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276109/23-12 (22) 06. 07.87 (46) 28. 02. 89. Бюл. № 8 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической техники (72) В.A. Добрускин, Ю.Н. Савостьянов, В.К. Смирнов и С.А. Сапожников (53) 677.052.954 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1313792, кл. В 65 Н 59/38, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМОТКОЙ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к перемоточным устройствам и может быть использовано, в частности, в геофизических каротажных подъемниках, грузоподъемных механизмах и т.д. Цель изобретения — расширение технологических возможностей. Перед началом перемотки соответствующими задатчиками 12, 23 и 25 устанавливаются начальное число слоев материала 9 на барабане 4, направление перемотки и требуемая скорость перемотки. В процессе работы с помощью датчиков 10 крайних положений нитераскладчика, сумматора 11 числа слоев материала и программного задатчика 15 частоты вращения барабана на основе сигнала датчика 3 частоты вращения .двигателя барабана в сумматоре 16, осуществляется вычисление линейной скорости . перемотки. Регулятор 17 в процессе перемотки осуществляет управление частотой вращения двигателя 1 барабана так, что при изменении радиуса намотки барабана 4 линейная скорость перемотки остается постоянной. В процессе работы с помощью сумматора 18, суммирующего усилителя 19, преобразователя 20 напряжение — частота, счетчика 14 длины материала, элемента 22 сравнения, задатчика 23 длины материала и ключа 24 осуществляется автоматический останов двигателя 1 барабана после перемотки заранее Щ заданной длины перематываемого материала. Устройство обеспечивает предотвращение возможности разрыва перема- С тываемого материала за счет наличия датчика 28 тока, формирующего сигнал Я на входе регулятора 17. В устройстве предусмотрена индикация усилия натяжения перематываемого материала, осуществляемая с помощью сумматора 27, датчика 28 тока и индикатора 26 натяжения. С помощью индикатора 21 длины осуществляется индикация длины перемотанного материала. 1 s.ï. ф-лы, 1 ил. тель 20 напряжение — частота со счетным входом счетчика 14 длины материала (кабеля), выходы которого подключены к входам индикатора 21 длины материала и к первым входам цифрового элемента 22 сравнения, вторые входы которого подключены к выходам задатчика 23 длины материала, а выход соединен с одним входом ключа 24, другой вход которого подключен к выходу задатчика 25 линейной скорости перемотки, а выход соединен с аналоговым входом сумматора 16.

Индикатор 26 усилия натяжения материала своим входом соединен с выходом сумматора 27„ цифровые входй которого подключены к выходам сумматора 11 числа слоев материала, а аналоговый вход соединен с входом обратной связи по току регулятора 17 и с выходом датчика 28 тока электродвигателя барабана.

Устройство работает следующим образом.

Электродвигатель 1 барабана, например электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, управляется регулятором 17, осуществляющим в зависимости от соотношения заданной и фактической скоростей и требуемого направления вращения работу с постоянной частотой вращения.

Задание скорости перемотк осуществляется задатчиком 25 линейной скорости перемотки, на выходе которого формируется сигнал, поступающий на вход задания скорости регулятора 17 через ключ 24 и сумматор 16. На вход обратной связи по скорости регулятора 17 поступает напряжение с датчика 3 частоты вращения электродвигателя барабана, которое пропорционально фактической скорости вращения электродвигателя 1. Переключателем

13 направления перемотки является, например, трехполюсный переключатель (тумблер) с двумя парами перекидных контактов. Регулятор 17 представляет собой, например, двухконтурную систему подчиненного регулирования с внешним контуром по скорости и внутренним по току.

Перед началом процесса перемотки заранее известное количество слоев материала (кабеля, содержащегося на барабане 4) набирается в задатчике

12 исходного числа слоев материала.

Этот задатчик представляет собой, 1 1461738 2

Изобретение относится к перемоточным устройствам и может быть исполь зовано, в частности, в геофизических каротажных подъемниках, грузоподъемных механизмах и т.д. 5

Цель изобретения — расширение технологических возможностей.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Электродвигатель 1 барабана свя— зан своими выходами с входами редуктора 2 бараоана и датчика 3 частоты вращения электродвигателя барабана.

Выходы редуктора 2 барабана присоединены соответственно к барабану 4 и редуктору 5 раскладки, соединенному с налом механизма раскладки 6, имеющим профилированные пазы 7 для передвижения подвижного основания

8, предназначенного для раскладки перематываемого материала 9; Датчики 10 крайних положений нитераскладчика, выходы которых объединены, срабатывают при перемещении подвижного основания 8 в крайние положения.

Выходы датчиков крайних положений нитераскладчика подсоединены к счетному входу сумматора 11 числа слоев материала, информационные входы которого подключены к выходам задатчика

12 исходного числа слоев материала на барабанах, а управляющий вход соединен с выходом переключателя 13 направления перемотки материала и с управляющим входом счетчика 14 дли- 35 ны материала (кабеля) . Выходы сумматора 11 числа слоев материала соединены через программный задатчик 15 частоты вращения барабана с цифровыми входами сумматора 16, выход кото- 40 рого соединен с входом задания скорости регулятора 17 скорости электро. двигателя барабана, вход задания направления перемотки регулятора 17 соединен с выходом переключателя 13 45 направления перемотки. Выход регулятора 17 соединен с электродвигателем 1 барабана. Выход датчика 3 частоты вращения электродвигателя барабана соединен с входом обратной связи по скорости регулятора 17, а также с аналоговым входом сумматора

18 и с одним входом суммирующего усилителя 19, другой вход которого соединен с выходом сумматора 18, фровые входы которого подключены к выходам сумматора 11 числа слоев материала. Выход суммирующего усили теля 19 соединен через преобразова1461738 например, набор программных переключателей, позволяющих задать на информационных входах сумматора 11 числа слоев материала двоичный код, соот5 ветствующий исходному числу слоев материала. Тумблеры (ключи) переключателя 13 направления перемотки устанавливают в требуемое положение. Потенциометр задатчика 25 линейной ско- 10 рости перемотки выставляется в соответствии с требуемой скоростью перемотки.

При подаче напряжения питания на устройство в сумматоре 11 числа 15 слоев материала, представляющем собой двоичный реверсивный счетчик, после подачи на вход установки лог. "1" записывают исходное число NÎ слоев, которое определяется выражением 20 (2) 55

L М„ + и, где n — количество слоев кабеля, смотанного с момента начала процесса перемотки.

Do

NP Nc + 20 (1)

2с1к где N — начальное число слоев кабеля на барабане;

Dp — диаметр барабана со смотанным кабелем, м;

d< — диаметр наматываемого кабе\ ля, м.

Датчики 10 крайних положений нитераскладчика являются, например, кон- 30 цевыми выключателями, формирующими лог. "0" (замкнутое состояние) в крайних положениях подвижного основания 8 механизма раскладки кабеля. Они формируют сигнал об окончании на барабане 4 очередного слоя, который надо добавить (или вычесть) из общего исходного числа N, зафиксированного в сумматоре 11 числа слоев материала, на который поступает логический сиг- 40 нал по окончании слоя перемотки, под действием которого увеличивается или уменьшается на единицу двоичный код на выходах сумматора 11 числа слоев материала в зависимости от уровня ло- 45 гического сигнала, поступающего на вход задания направления счета сумматора 11 числа слоев материала с выхода переключателя 13 направления перемотки. 50

В процессе смотки кабеля с барабана 4 на выходах сумматора 11 числа слоев материала формируется двоичный, код числа L:

M Ъ э (3) где m — количество разрядов умножа ющего цифроаналогового преобразователя программного задатчика 15 частоты вращения барабана.

Исходной предпосылкой для получения функциональной зависимости величины М, формируемой на выходе программного задатчика 15 частоты вращения барабана, от текущего значения числового кода, поступающего на вход программного задатчика 15 частоты вращения барабана, является выражение

V =u38 % DB, (4) где <)д — угловая скорость вращения барабана с намотанным кабелем, Ру — внешний диаметр барабана с намотанным кабелем;

V — линейная скорость движения кабеля.

Представим выражение (4) в виде

7 = U> MoK(No ° 2dg + Во) ю (5) где К вЂ” постоянная величина, учитывающая коэффициент передачи. регуля.тора 17 с электродвигателем 1 барабана, задатчика 25 линейной скорости перемотки, ключа 24 и сумматора 16.

Поскольку число М, формируемое на выходах программного задатчика

15 частоты вращения барабана в начальный момент смотки, равно числу

Двоичный код числа L поступает на входы программного задатчика 15 частоты вращения барабана. С выходов программного задатчика 15 частоты вращения барабана числовой код поступает на цифровые входы сумматора 16.

Программный задатчик 15 частоты вращения барабана представляет собой, например, постоянное запоминающее устройство (KP556PT5), а сумматор 16— умножающий цифроаналоговый преобразователь (КР572ПА1).

На выходе сумматора 16 формируется напряжение U«, пропорциональное, как напряжению U>, поступающему с задатчика 25 линейной скорости перемотки через ключ 24 на аналоговый вход сумматора, так и числовому коду М, поступающему с программного задатчика

15 частоты вращения барабана. Имеем

1461738

No, то на основании выражения (5) получим значение линейной скорости

V< кабеля в начальный момент смотки:

Vo = Us Mo К(И 2dK, Do) (6) В процессе смотки значение линейной скорости Ч„перемотки кабеля определяется как

Vz= U М„К(И 2с1к + Do — 2dg ° n), (7) процесса перемотки °

Поскольку в процессе смотки число

Мп должно формироваться таким образом, чтобы выполнялось равенство V V то на основании уравнений (6) и (7) получаем зависимость М от п:

Do (у + )г

26,, Nc

М (8) я D, Nc-n

N„+ — — — n

2dg

Таким образом, в ячейки постоянного запоминающего устройства программного задатчика 15 частоты вращения барабана записываются числа, рассчитанные по формуле (8). Адр еса соответствующих ячеек постоянного запоминающего устройства А„, рассчитываются по формуле

30 в

А = N + --- + n. и 2с1„

В результате с выхода сумматора 16 на вход задания скорости регулятора

17 поступает напряжение Пг,, которое при постоянном напряжении задания изменяется таким образом, что при изменении числа слоев кабеля на барабане линейная скорость движения кабеля остается постоянной. .На выходе сумматора 18 (например, схема КР572ПА1) формируется напряжение Uq<, пропорциональное числу, сформированному на выходах сумматора 11 числа слоев материала, и напряжению, поступающему с датчика

3 частоты вращения. Имеем

45

55 (N + --- + n) (9) Бз Do с1 2Р о 2С1

\ где Мя — значение числового кода, формируемого на выходах постоянного запоминающего устройства программного задат- 15 чика 15 частоты вращения барабана в процессе смотки кабеля;

n — количество слоев кабеля, смотанных с момента начала 20

Коэффици е нт и ер еда чп с уммп р ующего усилителя 19 по первому входу равен плюс 1, а по второму — минус

Do

2(N + ---), В ре зультате на выходе

2d суммирующего усилителя 19 формируется напряжение

UB Цд

U =-(N +-) — + — n (10) сч с 2d 2 2Уд

Напряжение Ucq имеет отрицательную величину и уменыяается при смотке кабеля. Абсолютное значение напряжения пропорционально линейной скорости движения кабеля.

Напряжение с выхода суммирующего усилителя 19 поступает на вход преобразователя 20 напряжение — частота, »а выходе которого формируются импульсы с частотой следования, пропорциональной абсолютному значению напряжения, поступающего на его вход.

Импульсы с выхода преобразователя 20 поступают на счетный вход счетчика

14 длины, который представляет собой, например, пятидекадный двоично-десятичный реверсивный счетчик (K56 1HE14), на выходах которого в зависимости от уровня логического сигнала, по1 ступающего с выхода переключателя

13 направления перемотки „формируется двоично-десятичное число, пропорциональное длине смотанного кабеля. Перед началом процесса перемотки все разряды счетчика 14 устанавливаются в нуль. Информация с выходов счетчика 14 длины поступает на входы цифрового индикатора 21 длины перемотанного кабеля, представляющего собой, например набор последовательно включенных дешифраторов двоично-десятичного в семисегментный код (КР514ИД2) и знаковых индикаторов (АЛС324б).

Двоично-десятичное число с выходов счетчика 14 длины кабеля поступает на одни входы элемента 22 сравнения (например, схема К561ИП2), на другие входы которого поступает двоичнодесятичное число с задатчика 23 длины кабеля. При помощи эадатчика 23 задается двоично-десятичное число на вторых входах элемента 22 сравнения, которому соответствует требуемая длина перемотки кабеля в метрах.

Задатчик 23 длины кабеля представляет собой, например, набор программных переключателей.

1461

В момент времени, когда в процессе смотки кабеля число, формируемое на выходах счетчика 14 длины кабеля, превысит число, установленное на вы5 ходах задатчика 23 длины кабеля, на выходе элемента 22 сравнения формируется уровень лог. "1", под действием которой напряжение на выходе ключа 24

1 (например, схема KP590KH7) и напряже- 10 ние Uq„sa входе регулятора 17 уменьшится до нуля. В результате автоматически произойдет останов электродвигателя 1 барабана.

Напряжение с выхода датчика 28 тока электродвигателя 1 барабана поступает как на вход обратной связи по току регулятора 17, так и на аналоговый вход сумматора 27 (например, схема КР572ПА1). В случае, когда ток 20 электродвигателя 1 барабана, а следовательно, и момент на валу электродвигателя 1 превысят допустимый уровень, который определяется разрывным усилием кабеля, произойдет останов . 25 электродвигателя 1 барабана с поддержанием.: постоянного момента на его валу, что необходимо при проведении геофизических исследований скважин. В случае зацепления скважин- ЗО ного прибора за стенки скважины это предотвращает как обрыв кабеля, так и не позволяет опускаться вниз скважинному прибору после останова эле- ктродвигателя 1 за счет сохранения

35 момента на его валу.

На выходе сумматора 27 формируется напряжение, пропорциональное току электродвигателя 1 барабана и числовому коду, который формируется на 40 выходах сумматора 11 числа слоев материала. Поскольку в процессе смотки число увеличивается пропорционально уменьшению числа слоев кабеля на барабане 4, то напряжение, формируемое на выходе сумматора 27, пропорционально усилию натяжения перематываемого кабеля.

Формула изобретения

1. Устройство для управления перемоткой длинномерного материала, содержащее датчики крайних положений нитераскладчика, объединенные входы которых подключены к счетному входу сумматора числа слоев материала, установочным входом связанного с выходом задатчика исходного числа

738 8 слоев материала на барабане, управляющим входом †с выходом переключателя направления перемотки материала, а выходом через программный задатчик частоты вращения барабанас первым входом сумматора, выходом соединенного с первым входом регулятора скорости электродвигателя барабана, вторым входом подключенного к выходу переключателя направления перемотки материала, датчик частоты вращения электродвигателя барабана и задатчик линейной скорости перемотки материала, о т л и ч а ю щ ее с.я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено счетчиком, задатчиком и индикатором длины материала, элементом сравнения, последовательно включенными суммирующим усилителем и преобразователем напряжение — частота, ключом и дополнительным сумматором, при этом выходы сумматора числа слоев материала и датчика частоты вращения электродвигателя барабана через дополнительный сумматор связаны с первым входом суммирующего усилителя, вторым входом подключен,ного к выходу датчика частоты вращения, электродвигателя барабана, выход пре. образователя напряжения — частота связан с суммирующим входом счетчика длины материала, управляющим входом соединенного с выходом переключателя направления перемотки материала, а выходом — с входом индикатора длины материала и с первым входом элемента сравнения, вторым входом подключенного к выходу зддатчика длины материала, а выходомк управляющему входу ключа, информационный вход которого соединен с выходом задатчика линейной скорости перемотки материала, а выход - с вторым входом сумматора, причем выход датчика частоты вращения электродвигателя барабана связан с третьим входом регулятора скорости электродвигателя барабана.

2. Устройство по п. 1, о т л и,ч-а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено датчиком тока электродвигателя барабана и последовательно включенными вторым дополнительным сумматором и индикатором усилия натяжения материала, при этом выход датчика тока электродвигателя барабана соединен с четвер1461738

Составитель Б. Кисин

Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Редактор М. Петрова

Заказ 635/19 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 тым входом регулятора скорости элект-, родвигателя барабана и с первым входом второго дополнительного сумматора, второй вход которого подключен к выходу сумматора числа слоев материала.