Устройство управления изгибно-растяжным агрегатом

(23) Приоритет удвратаапаВ квмктат СССР е два публиковано 30,12,82.Дата опубликования опи Бюллетень,% 3) УДК 621,771втер ыт ия 05.01,8 Авторыобретени) Заявител 54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИЗГИБНО РАСТЯЖНЫМ АГРЕГАТОМ лагаемомудостигаустройство.ым агрега" батель и(натяжные о и после че пения ивыполнеприводом Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и можебыть использовано в системах автоматического управления растяжением металлической полосы на изгибно-растяжных агрегатах,Известно устройство правки полоскомбинированным способом - растяжением и знакопеременным изгибом вокругправильных роликов, в котором требуемое натяжение полосы создаетсядвумя натяжными станциями, установленными до и после изгибателя, представляющего собой группу правильныхроликов 1 1,Привод натяжных станций осуществляется от одного электродвигателяпостоянного тока рез механическуюпередачу с использованием дифференциального редуктора,Величина пластической деформации,необходимая для коррекции неплоскостности полосы, поддерживаетсяза счет создания разности скоростей клевич и И.И,Альтерман т,Явращения тянущих роликов, расположенных до и после изгибателя, с помощью вариатора и второго электродви гателя постоянного тока небольшой мощности, последний из них управляет дифференциальным редуктором,Однако данное устройство при достаточно высоком быстродействии имеет недостаточную точность поддержаония разности скоростей вращения тяну щих роликов, а следовательно, и вели чины пластической деформации. Наиболее близ ким к и ред по технической сущности и емому результату является управления изгибно"растяжн том, который содержит изги две группы тянущих роликов о станции), расположенные д изгибателя (.2 3. Данное устройство управ гибно-растяжным агрегатом по схеме с индивидуальным984530 едактор А.Иотыл ираж Подпиосударст венного комитета СССРам изобретений .и открытийИосква, Ж, Раушская наб д, 4/ атент , г, жгород, ул, роектная,а ВНИИПИпо дел113935 оставитель Ю,Рыбьев ехред О.Неце корректор , Г, Решетн3 98153каждого тянущего ролика от отдельного электродвигателя,Поддержание требуемой величиныпластической деформации (удлинения)осуществляется за счет создания разности скоростей вращения первого ивторого тянущих роликов; расположенных непосредственно до. :и после изгибателя.Система регулирования скоростивращения каждого из этих роликов по,строена по принципу подчиненногорегулирования и состоит из внешнегоконтура регулирования скорости и подчиненного ему контура регулированиятока якоря двигателей, от которыхосуществляется привод тянущих роликов натяжной станции.Каждый внешний контур регулирования скорости включает в себя регулятор скорости, на входе которого. сиг, 20нал с выхода измерителя скорости тянущего ролика (цифровая коррекция действительного значения) сравниваетсяс сигналом задания опорной скорости,25Кроме того, на вход регулятора ско"рости второго тянущего ролика пода"ется сигнал задания разности скоростей роликов в соответствии с величиной требуемого удлинения.Для перераспределения нагрузкимежду роликами, входящими в натяжнуюстанцию, выходной сигнал регулятораскорости подается одновременно навход двух контуров регулирования тока якоря двигателей, от которых осуществляется привод данных тянущихроликов.Для компенсации инерционных массдвигателей и роликов в периоды разгона и торможения на вход контуров фОрегулирования тока подается сигнал,пропорциональный ускорению движенияполосыКонтур регулирования тока якоря.каждого двигателя поддерживает необхо.45димое для заданного удлинения натяжение полосы (момент на валу тянущегоролика) и включает в себя датчик тока, регулятор тока и тиристорный преобразователь, 50 Повышенная точность поддержания заданной разности скоростей роликов в этом устройстве обусловлена наличием сканирующего узла, который осу ществляет контроль за удлинением полосы и выдает сигнал на вход регуляторов скорости, корректирующий сиг 0 4нал задания разности скоростей тянущих роликов,Сканирующий узел содержит два импульсных датчика скорости (генераторыимпульсов), которые механически связаны соответственно; с первым и вторым тянущими роликами.Выходные сигналы с импульсныхдатчиков скорости поступают на входизмерителя удлинения (реверсивныесчетчики, управляемые микропроцессом) . В измеритель удлинения входиттакже узел, осуществляющий коррекцию результата измерения по отношению диаметров первого и второго тянущих,роликов. На выходе измерителя удлинения формируется сигнал,пропорциональный относительной разности линейных скоростей (удлинения) первого и второго тянущих роликов. Измеренное значение удлиненияс выхода измерителя удлинения поступает на блок сравнения, где сравнивается с заданным значением удлине"ния, поступающим с выхода задатчикаудлинения. Сигнал рассогласованиямежду заданным и измеренным удлинением с выхода блока сравнения поступает на вход регулятора удлинения(последовательное соединение, цифро"аналогового умножителя и ПИ-регуля 1тора) и с его выхода поступает навход регулятора скорости второготянущего ролика и в противофазе (че.рез инвертор) на вход регулятораскорости первого тянущего ролика,Так как время измерения измерителя удлинения. зависит от скоростиперемещения полосы, то время изодро.ма регулятора удлинения регулируется выходным сигналом задатчика опорной скорости (обратнопропорциональ"но скорости перемещения полосы),Выходной сигнал регулятора удли-енения корректирует сигнал заданияразности скоростей тянущих роликов 1,который формируется на выходе блокаумножения (цифро-аналоговый умножи"тель) .На первый вход блока умножения свыхода задатчика удлинения подаетсясигнал, пропорциональный относительной разности линейных скоростей пер"вого и второго тянущих роликов, ана второй вход подается сигнал задания опорной скорости с выхода задатчика опорной скорости,В данном устройстве предусмотрена коррекция сигнала задания разно5 9845 сти скоростей первого и второго тянущих роликов с учетом отношения их диаметров, Сигнал коррекции формиру. ется на выходе блока коррекции по отношению диаметров роликов (последовательно соединенные формирователь относительной разности диаметров ро- . ликов и цифро-аналоговый умножитель)и подается на вход регулятора скорости первого тянущего ролика, 1 ЮСтруктура систем регулированияскорости вращения роликов в данном устройстве построена без учета уп-ругих связей (упругости полосы), что приводит (во избежании воэникновения колебаний) к снижению быстродействия устройства в целом.Цель изобретения " повышение быстродействия при сохранении точности,Поставленная цель достигается 2 О тем, что в устройство управления иэгибно-растяжным агрегатом, включающее две группы тянущих роликов с индивидуальным приводом от двигателей постоянного тока, первая группа ко торых.расположена до изгибателя и непосредственно перед ним содержит первый тянущий ролик, вторая группа расположена после иагибателя и не.посредственно после него содержит Зо второй тянущий ролик, содержащее первый и второй импульсные. датчики и первые и вторые измерители скорости вращения двигателей, механическисвязанные с первым и втоРым тянущими роликами соответственно, первые входы контуров регулирования тока якоря приводных двигателей первой и второй групп тянущих роликов соединены с выходами первого и второго регуляторов скорости соответственно, вторые входы, соединенные между собой, с выходом блока дифференцирования, первые входы первого и второго регуляторов скорости подсоеди-нены к выходам соответствующих измерителей скорости вращения двигателей, вторые входы - к,выходу задатчика скорости,.срединенного с входом блока коррекции, с первыми входами первого блдке умножения и регулятора удлиыения, выходы блока коррекции и первого блока умножения соединены соответственно с третьими входа" ми первого и второго регуляторов ско 55 рости, четвертый вход первого регу" лятора скорости через инвертор, а второго непосредственно соединены с выходом регулятора удлинения, подсое 30 6 диненного вторым входом к выходу блока сравнениЕ, первый вход которого соединен с выходом измерителя удлинения полосы, связанного входами с выходами импульсных датчиков скорости, вторые входы блока сравнения и первого блока умножения подсоединены к выходу задатчика удлинения, вве" дены формирователь импульсов разностной частоты, суммирующий интегратор, блок Формирования, суммирующийусилитель, блок деления, второй, третий, четвертый, пятый блоки умножения, эадатчик опорного напряжения, эадатчики толщины, ширины полосы,эадатчик диаметра правильных роликов,соединенный с входом "Делитель" блока деления, вход "Делимое" которого подсоединен к задатчику толщины, а выход - к первому входу суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с задатчиком опорного напряжения, выход суммирующего усилителя подсоединен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого измерителя скорости вращения двигателя, а выход - с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого соединен с выходом суммирующегоинтегратора и через блок формирования - с первым входом четвертого бло ка умножения, второй вход последнего соединен с выходом пятого блока умножения, первый вход которого подсоединен к задатчику ширины полосы, второй вход - к задатчику .толщины, первый вход суммирующего интегратора подсоединен к выходу,Формирователя импульсов разностнойчастоты, входами соединенного с импульсными датчиками скорости, второй вход - к выходу блока коррекции, третий вход к выходу третьего блока . умножения соединен с третьими входами контуров регулирования тока якоряприводных двигателей тянущих роликов.На фиг.приведена блок-схема устройства во взаимосвязи с автоматизируемым участком изгибно-растяжного агрегата для варианта, когда агрегат содержит четыре тянущих ролика на фиг, 2 - структурная схема устройства на Фиг, 3 - структур" ная схема после образования; на фиг, 4- схема суммирующего интегратора.Агрегат содержит натяжные станции 1 и 2, расположенные соответ 7ственно до и после изгибателя 3,В каждую станцию 1 и 2 входит подва тянущих ролика 4, 5 и 6, 7, кажгдый из которых имеет индивидуальныйпривод от соответствующего двигате" 5ля 8"11 постоянного тока,Скорость вращения роликов натяжных станций 1 и 2 поддерживается системами 12 и .13 автоматического регулирования скоростей, которые построены по принципу подчиненного регулирования и содержат регуляторы14 и 15 скорости, контуры 16-19регулирования тока якоря двигателейи измерители 20 и 21 скорости вращения двигателей 8 и 10,Первые входы регуляторов 14 и 15скорости соединены с выходами измерителей 20 и 21 скорости вращения двигателей соответственно. Измерители 2020 и 21 скорости вращения двигателейимеют механическую связь с валамидвигателей 8 и 10. Каждый контур16-19 регулирования тока якоря приводных двигателей тянущих роликов 25содержит последовательно соединенныерегулятор 22 тока и тиристорный преобразователь 23, в цепи обратнойсвязи включен датчик 24 тока двигателя, 30Первый, второй, третий входы регулятора 22 тока являются соответ-.ственно первым, вторым, третьим входами контура регулирования тока якоря приводных двигателей тянущих роликов, при этом первые входы контуров16 и 17 регулирования тока якоряподключены к выходу регулятора 14скорости, первые входы .контуров 18и 19 тока якоря - к выходу регуля ртора 15 скорости, а вторые, соединенные между собой, входы контуров16-19 тока якоря - к выходу блока25 дифференцирования,Устройство содержит также импульсные датчики 26 и 27 скорости, механически связанные с тянущими роликами 4 и 6 соответственно, выходамиподключенные к соответствующим входам измерителя 28 удлинения полосы,выход которого соединен с первымвходом блока 29 сравнения, второйвход последнего подключен к выходузадатчика 30 удлинения и второмувходу блока 31 умножения, первый55вход которого подключен к выходу за"датчика 32 скорости, соединенноготакже с входами блока 25 дифференцирования, с вторыми входами регуля 30 8торов 14, и 15 скорости, блока 33коррекции и первым входом регулято",ра 34 удлинения полосы, второй входкоторого соединен с выходом блока29 сравнения, а выход через инвертор35 и непосредственно - с четвертымивходамирегуляторов 14 и 15 скорости соответственно, третьи входы регуляторов 14 и 15 скорости соединены с выходами блока 33 коррекциии блока 31 умножения соответственно,В устройстве имеются задатчики36-38 толщины, ширины и диаметраправильных роликов, блок 39 деления,суммирующий усилитель 40, задатчик41 опорного напряжения,. блоки 42-45умножения, суммирующий интегратор46, формирователь 47 импульсов разностной частоты, блок 48 форсирования. К входу "Делимое" блока 39 деления подключен выход задатчика 36толщины и второй вход блока 45 умножения, вход "Делитель" - к выходузадатчика 38 диаметра правильных роликов, а выход - к первому входусуммирующего усилителя 40, второйвход которого соединеН с выходом задатчика 41 опорного напряжения, авыход - с первым входом блока 42умножения, второй вход которого под"ключен к третьему входу регулятора14 скорости и к выходу измерителя20 скорости вращения двигателя, выход блока 42 умножения подключен кпервому входу блока 43 умножения,выход которого соединен с третьимвходом суммирующего интегратора 46,первый и второй входы которого подключены соответственно к выходамформирователя 47 импульсов разностной частоты и блока 33 коррекции,а выход - к второму входу блока 43умножения и через блок 48 формирования - к первому входу блока 44 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 45 умножения,первый вход последнего - с выходомзадатчика 37 ширины, выход блока44 умножения подключен к третьимвходам замкнутых контуров 16-19.Регуляторы 14 и 15 скорости ирегулятор 22 тока представляют собой последовательно соединенный узелсравнения и Пй-регулятор,Устройство работает следующим оЬразом,Поддержание требуемой величиныпластической деформации осуществля13 984530 14Так как интегратор 46 является где Ь - ширина полосы; инерционным звеном (формула 9) с до-О - сечение полосы; статочно большой постояннрй времени постоянный коэффициент , (показано ниже), то при подаче на Сигнал с выхода суммирующего инего первый вход импульсов разност тегратора 46 через блок 48 форсиной частоты с выхода формирователя рования подается на первый вход бло на выходе интегратора 46 имеет- ка 44 умножения, на второй вход кося достаточно низкий уровень ьуль- торого подается сигнал с выхода блосаций, В итоге выходной сигнал ОИЬ,хтЬ ка 45. При этом сигнал на выходе ийтегратора 46 равен 0 блока 44 умножения 08 Ы 44 равен Оиь 1 х 4 ь (1 щи 4 т 1( 218 ьхзъфЫр 1 О "- 1(Р)к кЬЫХ+4 ВЫХ ФЬ 3 1 Ь После подстановки в формулу (13) вражений (9, 10, 11, 12) получим Щ Ф 1 Ъ ( ОЕЫХ 4 Ь = 3 где Ч 4 чм г- линейная скорость наокружности тянущегоролика 4Чб=цэг 2 - линейная скорость наокружности тянущего ро.лика 6,С учетом того, что Ч 4 Ч 1 и приК 4 Кусловии равенстваф выражебрг рние (14) примет вид50 4"ВыХЬ=К т к Ч (як+12И3 1 (чЬ)1 ур с3На входы блока 45 умножения подаются сигналы с выхода задатчика 36 толщины и задатчика 37 ширины полосы. Выходной сигнал ОИЬумножения определяется выражениемЩ 1 Х 4 ИЫХ ЬЬ 1 ЖИВЫХ 7 4 Ь6 (1 Ь) фз (Р 2- ф (Р)(т,е, время упреждения Т блока 48 формирования равно эквивалентной инерционной постоянной времени замкнутого контура 16-18 регулирования тока), влияние обратной связи по на" тяжению аТст полностью компенсируется введением дополнительного задания Ю вых 4 на вход замкнутого контура регулирования тока,После образования структурная схема системы регулирования скорости (фиг, 2) примет вид (см;. фиг. 3). во с КР 1(М/К+12Рф 1 К К Ч г - (ж-м ) . 1- Ру 6 4 КЫ Г 1УО к ч(ЦК,2йс КЗЧ 1(ЯК+12 К К 4 Ч 4 Г 2 (Чь-Ч)+ и - - г, - М 6Йрг К Ч(Ч+1)"Р 1 (1"12где И(р) =Кр(Т Р+1) - передаточнаяфункция блока 48;Кр - коэффициент усиления;2 Т, - время упреждения,Выходной сигнал блока 44 подается на входы замкнутых контуров 16"19 регулирования тока, где суммируется с сигналом задания поступаюФщим с.выхода регуляторов 14 и 15 скорости.Таким образом, согласно приведен"ного анализа, структурная схема системы регулирования скорости вращенияроликов 4 и б примет вид (фиг. 2) .Очевидно, что при выполнении равенства0 4 1 Ь ЕгРК С15 98 ЙВ системе регулирования скорости,(фиг, 3) возможно применение стандартных методов настройки, что по".зволит Добиться Оптимального быстродействия. 5Таким об раз ом, предла гаемое устройство позволяет повысить быстродействие и обеспечивает возможностьприменения стандартных методов настройки его,а также повысить качество 10 поверхности полосы перед травлением,Экономическая эффективность отиспользования предлагаемого устройства составит 82 тыс. руб. в год засчет повышения качества металла, 15Формула изобретенияУстройство управления изгибнорастяжным агрегатом включающее двегруппы тянущих роликов с индивидуальным приводом от двигателей постоянного тока, первая группа которыхрасположена до изгибателя и непосредственно перед ним содержит первыйтянущий ролик, вторая группа расположена после изгибателя и непосредственно после него содержит второй тянущий ролик, содержащее первый ивторой импульсные датчики и первыеи вторые измерители скорости вращения двигателей, механически связан- зоные с первым и вторым тянущими роликами соответственно, пеовые входыконтуров регулирования ,ока якоряприводных двигателей первой и второйгрупп тянущих роликов соединены свыходами первого и второго регуляторов скорости соответственно вторйевходы, соединенные между собой, свыходом блока дифференцирования, первые входы первого и второго регуля" торов скорости подсоединены к выходамсоответствующих измерителей скоростивращения двигателей, вторые входы " к выходу задатчика скорости, соединенного с входом блока. коррекции, с первыми входами первого блока умножения и регулятора удлинения, выходы блока коррвкции и первого блока ум. ножания соединены соответственно с третьими входами первого и второго регуляторов скорости, четвертый вход первого регулятора скорости через инаертор, а второго непосредственно соединены с выходом регулятора удлинения, подсоединенного вторым входом55 к выходу блока сравнения, первый вход .которого соединен с выходом измерителя удлинения полосы, связанног ходами с выходами импульсных датчиков 30скорости, вторые входы блока сравненияи первого блока умножеНия подсоеди-,нены к выходу задатчика удлинения,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,сцелью повышения быстродействия присохранении тоцности, в него допол"нительно введены формирователь импульсов разностной частоты, суммирующий интегратор, блок форсирования,суммирующий усилитель, блок деления,второй, третий, четвертый, пятый,блоки умножения, задатцик опорногонапряжения, задатчики толщины, ширины полосы, задатцик диаметра правильных роликов, соединенный с входом"Делитель" блока деления, вход "Делимое" второго подсоединен к задатчику толщины, а выход - к первому входу суммирующего усилителя, второйвход которого соединен с задатчикомопорного напряжения, выход суммирующего усилителя подсоединен к первому входу второго блока умножения,второй вход которого. соединен с выходом первого измерителя скорости вращения двигателя а выход - с первымвходом третьего блока умножения,второй вход которого соединен с выходом суммирующего интегратора и черезблок формирователя - с первым входомцетвертого блока умножения, второйвход последнего соединен с выходомпятого блока умножения, первый входкоторого подсоединен к задатцикуширины полосы, второй вход - к задатцику толщины, первый вход суммирующего интегратора подсоединен к выходу формирователя импульсов разностной частоты, входами соединенногос импульсными датчиками скоростивторой вход - к выходу блока коррекции, третий вход - к выходу третьего блока умножения, выход четвертогоблока умножения соединен с третьимивходами контуров регулирования токаякоря приводных двигателей тянущих роликов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Файнштейн В,М, Совершенствование средств правки листового прокатаза рубежом, Обзорная информация.ин-т Черметинформация сер7 .вып. 1, 1977, с. 18, 17, рис. 3 а,б.2. Герхард Гляйснер, Экард Вильке. Хайо Аниол, Издание акционерного общества Сименс "Электрообррудование для линий обработки",У 128120, с, 12-1.