Система управления приводом летучих ножниц

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к прокатному производству, и может быть использовано для автоматизации управления летучими ножницами, производящими порезку проката на ходу на заданные мерные длины. Цель изобретения - повышение надежности путем схемной реализации на упрощенной элементной базе. Система управления приводом летучих ножниц содержит датчики реза, перемещения проката и ножниц, задатчик мерных длин, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два ключа, блок управления приводом ножниц и блок оптимального управления, выполненный, в основном, на управляемых делителях частоты. Система производит порезку проката на ходу на заданные мерные длины путем регулирования соотношения средней за цикл порезки скорости летучих ножниц и скорости подачи проката с выравниванием этих скоростей к моменту реза. В промежутках между резами при постоянной скорости проката скорость ножниц изменяется по оптимальной параболической тахограмме. При любом произвольном законе изменения скорости проката система обеспечивает гарантированную точную порезку кусков проката заданной мерной длины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (4 В 23 D 36/00

ВСЕСО}ОЗНАЯ

М!ИЮ ЕЫ4ЮЯ1

БИБЛИО i Е-.А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4335933/29-27 (22) 01.12.87 (46) 23.11.89. Бюл. № 43 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт

«Тяжпромэлектропроект» (72) Е. В. Бонгард, Т. П. Голосий, В. Н. Мовчан, Л. Д. Нихамин, И. Д. Розов, В. П. Руденко и В. И. Холодный (53) 621.771.067:621.967.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1260121, кл. В 23 D 36/00, В 21 В 35/02, 1984. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ЛЕТУЧИХ НО)КНИЦ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к прокатному производству, и может быть использовано для автоматизации управления летучими ножницами, производящими порезку проката на ходу на заданные мерные длины. Цель изобретеИзобретение относится к машиностроению, в частности к прокатному производству, и может быть использовано для автоматизации управления летучими ножницами, производящими порезку проката на ходу на заданные мерные длины.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности путем схемной реализации на упрощенной элементной базе.

В устройстве реализуется закон формирования приращения скорости летучих ножниц.

Я„(1) = — Ч. (1. — 1У.dt) X

65L

L oo

XI VndL о ния — повышение надежности путем схемной реализации на упрощенной элементной базе. Система управления приводом летучих ножниц содержит датчики реза, перемещения проката и ножниц, задатчик мерных длин, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь. два ключа, блок управления приводом ножниц и блок ог1тимального управления, выполненный, в основном, на управляемых делителях частоты. Система производит порезку проката на ходу на заданные мерные длины путем регулирования соотношения средней за цикл порезки скорости летучих ножниц и скорости подачи проката с выравниванием этих скоростей к моменту реза.. В промежутках между резам:; при постоянной скорости проката скорость ножниц изменяется по оптимальной параболической тахограмме. При люб м произвольном законе изменения скорости проката система обеспечивает гарантированную точную порезку кусков проката заданной мерной длины. 1 з. и. ф-лы, 3 ил.

При по тоянной скорости проката это выражение принимает вид параболы (2)

It 1л в котором (п т (3) 1 ) =1 — 1,=Л1 +1 .— 1 „ (4) где V. — скорость проката;

L — заданная мерная длина порезки;

1 мин — минимальная длина отрезаемого проката, равная периметру траектории ножей летучих ножниц в цикле порезки, 1523269 — величина перемещения проката, соответствующая части времени цикла порезки, в течение которой завершается переходный процесс изменения скорости ножниц и происходит их синхронизация со скоростью проката;

L! — величина перемещения проката, соответствующая части времени цикла порезки, в течение которой ножницы отрабатывают заданное рассогласование длины AL.

Кроме того, для компенсации динамической ошибки регулирования скорости формируется сигнал, пропорциональный требуемому ускорению г 1 а,.(1}== — — - V „!LI — 2 |!,й). (5)

- | О

При введении величины относительной дл и ны и роката, вышедн|его за линию реза, а ,! J dt (6)

I „12 (1 21 )

6Л1 (8) На фиг. 1 дана функциональная схема системы управления приводом летучих ножниц; нг фиг. 2 — функциональная схема блока управления приводом ножниц, а также его связи с другими блоками системы; на фиг. 3 — временные диаграммы работы системы в цикле реза.

Функциональная схема системы содержит летучие ножницы 1, электродвигатель 2, датчик 3 перемещения ножей, датчик 4 реза, прокат 5, мерительные ролики 6, датчик 7 скорости, датчик 8 перемещения проката, реверсивный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10, ключи 11 и 12, блок 13 управления приводом ножниц, задатчик 14 мерных длин, блок 15 оптимального управления; при этом олок 15 оптимального управления содержит цифровой функциональнь:и преобразователь 16, ключ 17, триггер 18, двоичный счетчик 19 относительной длины, c$ M i>I 2 Top 20, p пра в2! не из!е делители 21 — 26 частоть!, преобразователи 27 и 28 частота — напряжение.

Блок 13 управления приводом ножниц (фиг. 2) представляет собой аналоговый контур регулирования скорости с пропорциональным регулятором скорости У1 и подчиненным ему контуром регулирсвания с пропооционально-интегральным регулятором тока У2., выход которого подключен к входу усилителя мощности УМ. СHfi àë обратной связи по току на входе регулятора тока У2 формируется при помощи датчика тока,||Т, а сигнал обратной связи по скоросвыражения (1) и (5) принимают вид

AV„(t) Vë (1 в (у) 75

6AL! ти ножниц на вход регулятора скорости У1 поступает от тахогенератора ТГ. На первый вход блока 13 управления (через резистор R2 регулятора скорости) поступает от датчика 7 скорости проката основной сигнал задания по скорости..На третий вход блока 13 управления (через резистор Rl регулятора скорости) поступает от цифроаналогового преобразователя 10 через ключ 11,, сигнал Л З„компенсирующий ста= тическую погрешность регулирования в течение времени успокоения привода t,. На четвертый вход блока 13 управления (через резистор R4 регулятора скорости) поступает с четвертого выхода блока 15 оптимального управления через ключ 12 дополнительный сигнал задания скорости, формирующий параболический закон изменения скорости в цикле порезки проката. На второй вход блока 13 управления (чер-=з резистор КЗ регулятора тоха) с первого выхода блока 15 оптималыюго управлеки подается сигнал 3„пропорциональный требуемому ускорению ножниц при формировании параболической тахограммь в цикле порезки.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии, соответствующем моменту, непосредственно предшествующему очередному резу, триггер 18 находится в

«нулевом» состоянии, поддержчвая ключи 12 и 17 в закрытом состоянии, а ключ 11 — в открыто!и. Сигналы задания ускорения привода U, и задания оптимального приращения скорости 3-. равны нулю. На входы реверсивного счетчика 9 подаются последовательности импульсов f, и 1, соответственно от датчика 8 перемещения проката и датчика 3 перемещения ножей ножниц; содержимое реверсивного счетчика 9 при этом равно некоторому числу ЛМ„которое преобразуется цифроаналоговым преобразователем 10 в напряжение AU,, которое через ключ 11 поступает на третий вход блока 13 управления приводом ножниц и компенсирует статическую погрешность регулирования, обеспечивая тем самым синхронизацию скоростей проката и ножниц, а следовательно, и рагенство частотных сигналов 1, и 1,|.

Начало цикла порезки определяется сигналом от датчика 4 реза, по которому в реверсивный счетчи;:. 9 заносится величина — Л1, и триггер 18 устанавливается в «единичное» состояние, запирая ключ 11 и отпирая ключи 12 и 17.

Импульсы частоты 1„с вь хода датчика 8 перемещения проката на делителе 21 частоты преобразуются в частоту

К

1)=1„—, (9) ! причем код, пропорциональный величине—

1523269 формируется цифровым функциональным преобразователем 16 по коду AL в соответствии с выражением

L l AL+ LMHH — Lc (10)

При открывании ключа 17 импульсы частоты fi начинают поступать на счетчик 19, выходной код которого (второй выход) пропорционален относительной длине f проката, вышедшего за линию реза, в соответствии с формулой (6)

N, = Р, 11= — If„dt= — — "dt= —, (11)

К КV К, с вЂ, где к — коэффициент про1горциональности между частотой f„следования иммульсов на выходе датчика 8 перемещения проката и скоростью проката 5.

При этом на инверсных выходах разрядов двоичного счетчика 19 (первый выход) формируется код, пропорциональный дополнению относительной длины E до единицы

Ni W — (1 — f .).

К1

Kv (12) На выходах делителей 22 — 24 частоты формируются соответственно частотные сигналы

12= 1 1 1 K2 — 1" К1 К2

) (13) ) AL (1 )) ) К1 К2 Кз К4 К 1нчн

"L1 m„-К„

Из формулы (17) видно, что при выполнении условия

К1К2 К К4 К1(18)

mv K» в период между резами формируется оптимальная тахограмма летучих ножниц в соответствии с выражением (7).

На выходе сумматора 20 формируется код Ni gg, который с учетом (11) имеет вид

N1- а = — 0,5 — Ng= — 0,5 (1 — 21,) (19)

К1 К1

Kv Ктг л1

1з=12Кз (1 — () =1н — - (1 — f) Ki К2 К, (1 4)

Li

Я

ЛL

f4=fg К4 f=f„— -(1 — 1) F К1 K2 Кз К4. (15)/ п1

На выходе преобразователя 27 частота— напряжение формируется сигнал Ь-., пропорциональный оптимальному приращению скорости летучих ножниц, AL

U " mV Н К1a"H "f4=fn (1 f) 1Х вЂ” 14 1

Х Ki К2 Кз К4 К1, (16) откуда с учетом того, что f

Va

При этом на выходах делителей 25 и 26 частоты формируются соответственно частотные сигналы пт

15=4.K5 — 11 - К1-K2 Ks

"L (20) fs= fs Ks (1 — 2 ) = fa — р- (1 — 21) Х

Л1 — ау

Х КгK2 Ks Ks- (21)

На выходе преобразователя 28 частота— напряжение (в качестве эталонного напряжения в котором используется сигнал Ui } формируется сигнал 1)„пропорциональный ускорению привода при отработке оптимальной тахограммы

Uе=mа а.„=15 Ua К2нчн =f — 2-,1 23) 1-1 Х вЂ” п1

Х К1 K2 Ks Ês К2 (22) 20

Откуда с учетом того, что f —; U =

V„ и — К н—

= 1н„ГПч,,5L н К1 К2 К5 К5 К2нчн my

Из формулы (23) видно, что при выполнении условия

К1 К2 К5 К5 К2нчн my (24)

m, -К„

З0 формирование ускорения производится в соответствии с выражением (8) .

Таким образом, при постоянной скорости подачи проката блок 15 оптимального управления обеспечивает формирование оптимальной параболической тахограммы летучих ножниц в каждом цикле порезки. При этом реверсивный счетчик 9 контролирует отработку приводом ножниц заданного рассогласования AL. В момент времени величина 1достигает значения 1=1, следова40 тельно на третьем выходе счетчика 19 появляется сигнал переполнения, устанавливающий триггер 18 в «нулевое» состояние, вследствие чего ключи 12 и 17 закрываются, а ключ 11 открывается. При этом выхедные сигналы блока 15 оптимального уп45 равления 1)-. и U, равны нулю, и дальнейшее движение ножниц в течение времени

1-с — происходит на синхронной с прокаи

50 том скорости на управлении от цифрового регулятора скорости — реверсивного счетчика 9. После реза цикл работы системы повторяется.

Положительный эффект создается за счет существенного упрощения, повышения надежности, а также улучшения условий эксплуатации систем управления приводом, формирующих оптимальную параболическую тахограмму летучих ножниц при постоянной скорости подачи проката и обеспечиваю1523269 щих гарантированную порезку на листы заданной мерной длины при технологических изменениях скорости проката.

Формула изобретения

1. Система управления приводом летучих ножниц, содержащая задатчик мерных длин, реверсивный счетчик, цифроаналого-, вый преобразователь, вход которого подсоединен к выходу реверсивного счетчика, блок управления приводом ножниц, датчик перемещения ножей, подключенный к первому входу реверсивного счетчика, датчик скорости проката, соединенный с первым вхо- 15 дом блока управления приводом ножниц, датчики перемещения проката и реза, блок оптимального управления, связанный первым входом с выходом задатчика мерных длин, вторым входом — с датчиком перемещения проката, третьим входом — с датчиком реза, первым выходом — с вторым входом блока управления приводом ножниц, отличаюи1аяся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены первый и второй ключи, выходы которых 75 соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока управления приводом ножниц, первым входом связанного с четвертым входом блока оптимального управления, вторсй выход которого соединен с информацио::ным входом второго ключа, а третий и чсгвертый выходы — с управляющими входами первого и второго ключей соответственно„выход цифроаналогового преобразователя подключен к информационному входу первого ключа, датчик перемещения проката — — к второму входу реверсивного 35 счетчика„третьим входом связанного с задатчиком мерных длин, а четвертым входом— с датчиком реза.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок оптимального управления содержит функциональный преобразователь, сумматор, триггер, счетчик, последовательно соединенные первый делитель частоты, ключ, второй, третий и четвертый делители частоты и первый преобразователь частота— напряжение, последовательно соединенные пятый, шестой делители частоты и второй преобразователь частота — напряжение, причем вход функционального преобразователя соединен с управляющим входом второго делителя частоты и является первым входом блока оптимального управления, второй вход которого подключен к частотному входу первого делителя частоты, управляющим входом связанного с выходом функционального преобразователя и управляющим входом пятого делителя частоты, частотный вход которого подключен к выходу второго делителя частоты, частотным входом подключенного к входу счетчика, первый выход которого соединен с управляющим входом третьего делителя частоты, второй выход— с управляющим входом четвертого делителя частоты и первым входом сумматора, а третий выход — с сбросовым входом триггера., первый выход которого связан с управляющим входом ключа и является четвертым выходом, второй выход триггера — третьим выходом, а установочный вход — третьим входом блока оптимального управления, второй выход которого соединен с выходом первого преобразователя частота †напряжение, первый выход — с выходом второго преобразователя частота — напряжение, а четвертый вход — с аналоговым входом второго преобразователя частота — напряжение, знаковым входом связанного с первым выходом сумматора, второй выход которого подключен к управляю цему входу шестого делителя частоты.

1523269

Фиг.2

1523269

Со ст а в и тел ь В. Роди мо в

Рслакз оп В..1а нк!) Техред И Верес Корректор Т. Малец

Заказ 6933. l Тираж 831 Г!одписное

В1!1!И!1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Рву шская наб., д. 4/5! lронзводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101