Цифро-аналоговая система управления положением механизмов

(50 В 21 В 37 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт металлургического машиностроения(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 360122, кл. В 21 В 37/10, 1968.2. Авторское свидетельство СССР 9 575149, кл. В 21 В 37/00, 1976.3. Слежановский О.В, и др, Устройство унифицированной блочной системы регулирования дискретного типа,(УБСР-Д). Энергия, 1975, с. 9, рис. 1-2.(54) (57) ЦИФРО-АНАЛОГОВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОХЕНИЕМ МЕХАНИЗМОВ, в частности мехайиэмов прокатных станов, содержащая электродвигатель, механически соединенный с механизмом, датчиком скорости идатчиком положения механизмов и электрически соединенный с регулируемым преобразователем напряжения, вход которого соединен с последовательно соединенным регулятором тока, регулятором скорости и регулятором положения, вход которого соединен с преобразователем код-,аналог, входы которого соединены с информационными и двумя знаковыми разрядами сумматора, входы которого соединены с датчиком и задатчиком положения механизма, о т" л и ч а ю щ а я с я .тем, что, с целью повышения надежности работы механизмов и повышения точности их установки в заданное положение, между сумматором и преобразователем код-аналог дополнительно установлен блок выбора люфтов, состоящий из двух элементов памяти, элемента И, элемента ИЛИ, элемента ИЛИ-НЕ и ключа, причем единичный вход первого элемента памяти соединен с плюсовым знаковым разрядом сумматора, вход сброса соединен с элементом И, а выход соединен с тремя входамис плюсовым знаковым. разрядом преобразователя .код - аналог, одним извходов элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с информационным разрядом сумматора, а выход соединен с ннформаиионнмм ранрядом насда прнобразователя код - аналог, с управляющим входом ключа, вход которого соединен с минусовым знаковым раэря" дом сумматора, а выход с минусовым знаковым разрядом входа преобразователя код " аналог, входы элемента И соединены с выходом второго элемента памяти и с выбранным сочетанием . К-информационных разрядов сумматора, причем единичный вход второго элемента памяти соединен с выходом элемен" та ИЛИ-НЕ, входы которого соединены со всеми йнформационными разрядамиМ суьиатора, а вход сброса этого элемента памяти соединен с выходом элемента И.Изобретение относится к области автоматизации металлургического производства, преимущественно к автоматизации прокатных станов.Известно устройство для автоматической компенсации возмущений при выборе механических люфтов в измерительном редукторе нажимного механизма прокатного стана, в котором для выбора механических люфтов в измерительном редукторе используются специальные моментные двигатели, а для достижения постоянства статического момента в этих двигателях используются тахогенераторы, сочлененные с нажимными винтами 1 ).Известно также устройство, в котором выбор механических люфтов в измерительных редукторах также осуществляется с помощью моментных двигателей, якори которых соединены последовательно и встречно и .присоединены к общему нерегулируеМому источнику питания 2 ).Недостаток этих устройств заключается в их сложности, так какдля их реализации требуется установка намеханизме дополнительныхредукторов, двигателей, источниковпитания, регуляторов тоха. Указанные недостатки не позволяют использовать упомянутые устройствана целом ряде механизмов: направляющих линейках, механизмах установки вертикальных валков и т.д,Наиболее близкой к изобретению .по технической сущности и достига- .емому результату является цифроаналоговая система, в которой многоразрядный цифровой датчик положения,сочлененный с управляемым механизмом, вырабатывает число в двоичномкоде, соответствующее действительному положению механизма, котороеподается на один иэ двух входов сумматора. Заданное положение механизма в двоичном коде подается на второй вход сумматора. Код рассогласования, вычисленный в сумматоре, и знак этого рассогласования поступает на преобразователь код-аналог, где преобразуется в аналоговый сигнал, который воздействует на регулятор положения, соединенный последовательно через регулятор скорости и регулятор тока с тиристорным преобразователем, от которого получает питание двигатель, сочлененный с управляемым механизмом 3,Недостатком этой цифро-аналоговой системы управления является неточность управления положением тяжелых металлургических механизмов, которые в ходе технологического процесса подвергаются силовым воздействиям. К таким механизмам следует отнестимеханизмы установки валков, направляющие линейки, манипуляторы и т.д. При перемещении этих механизмов в сторону, совпадающую с направлени что в цифро-аналоговую систему управ 45 ления положением механизмов, вчастности механизмов прокатных станов, содержащую электродвигатель,механически соединенный с механизмом, датчиком скорости и датчикомположения механизмов и электрически соединенный с регулируемым преобразователем напряжения, вход ко"торого последовательно соединен с.преобразователем код - аналог, входы которого соединены с информационными и двумя знаковыми разрядамисумматора, входы которого соединеныс. датчиком и задатчиком положения механизма, между сумматором и преобразователем код - аналог дополнительно установлен блок выбора люфтов,60 65 состоящий из двух элементов памяти,элемента И, элемента ИЛИ, элемента ИЛИ-НЕ и ключа, причем единичныйвход первого элемента памяти соединен с плюсовым знаковьм разрядом 5 ем силовых воздействий, происходитраскрытие люфтов в трансмиссии, соединяющей двигатель с механизмом.Например, при перестройке механизма установки валков вертикальных10 клетей на большую, по сравнению спредыдущей, величину межвалкового. зазора, положение двигателя послеостановки определяется положениемдатчика, а положение механизма отличается от заданного на величинулюфтов в трансмиссии.При входе металла в валки положение механизма под действием приложенного усилия изменяется и стано 20 вится равным заданному однако В процессе такого перемещения механизмак трансмиссии прикладываются значи"тельные ударные нагрузки, которые,в конечном итоге, приводят к преждевременному износу оборудования.В том случае, если датчик положениясочленен с механизмом, то при приложении усилий изменяется положениемеханизма относительно заданногозначения, поскольку двигатель был,З 0 в этом случае, остановлен в положении, не совпадающим с заданным.Цель изобретения заключается вповышении надежности работы механизмов и повышении точности их установ 35 ки в заданное положение.В данном технологическом решенииво всех случаях позиционирование(установка механизма в .заданное положение) производится со стороны,40 противоположной силовым воздейст,виям на механизм, что исключает люфты в трансмиссии,Укаэанная цель достигается тем,сумматора, вход сброса соединен сэлементом И, а выход соединен .с тремя входами - с плюсовым знаковым разрядом преобразователя код - аналог,одним из входов элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с инфорМационным разрядом суьюатора, а выход соединен с информационным разрядомвхода преобразователя код - аналог, с управляющим входом ключа(фЗапретф), вход которого соединен 10с минусовымзнаковым разрядом на выходе сумматора, а выход с минусовымзнаковым разрядом входа преобразователя код-аналог, входы элемента Исоединены с выходом .второго элемента памяти и с выбранным сочетаниемК-информационных разрядов сумматора,причем единичный вход второго элемента памяти соединен с выходомэлемента ИЛИ-НЕ, входы которого20соединены со всеми информационнымиразрядами сумматора, а вход. Сбро-,са этого элемента памяти соединен свыходом элемента И,25 40 На фиг.1 изображена структурная схема цифро-аналоговой системы управления положением механизмов; на фиг.2 - фазовые траектории, поясняющие принцип управления положением механизмов. 30Цифро-аналоговая система управления (Фиг.1) состоит из двигателя 1,который с помощью трансмиссии 2 сопряжен с механизмом 3, датчиком 4 скорости и датчиком 5 положения 35 механизмов. Питание двигателя 1 осуществляется от. управляеМого источника напряжения, вход которого соединен с последовательно соединенными аналоговыми регуляторами тока 7, скорости 8 и положения 9, Вход регулятора 9 положения соединен с выходом преобразователя 10 код-аналог, входы которого имеют два знаковых разряда + и -ф 1.45 и и-информационных .разрядов, причем знакове разряды и и-ый инфор" мационный разряд соединены с блоком 11 выбора люфтов, остальные информационные разряды от 1-го до (и)-го соединены с соответствующими разрядами выхода сумматора 12, Блбк 11 выбора люфтов содержит два элемента 13 и 14 памяти, вход элемента 13 памяти соединен с плюсовым знаковым разрядом сумматора 12, а выход - с входом трех элементов: плюсовым знаковым разрядом преобразователя 10 код - аналог, входом ключа 15 и входом элемента ИЛИ 16, второй вход которого соеди нен с и-ым информационным разрядом сумматора 12, а выход в .с и-ым инФормационным разрядом преобразователя 10 код - аналог. Вход элемента 14 памяти соединен с выходом элемента 65 ИЛИ-НЕ 17, входы которого присоединены ко всем и-информационным разрядам сумматора 11, выход элемента 14 памяти соединен с входом элемента И 18, остальные входы которого присоединены к выборным К-информационньи разрядам сумматора 12. Выход элемента И 18 соединен с входамисбро- . са элементов 13 и 14 памяти, входы сумматора 12 соединены с блоком 19 задания и датчиком 5 положения.Цифро-аналоговая система управления положением механизмов работает следующим образом.Если в сумматор 12 с помощью блока 19 задания вводится координата, определяющая новое положение механизма, которая по своему значению меньше координаты, в которой находится механизм, и которая вводится в сумматор .12 от датчика 5 положения, то на выходе сумматора 12 появляется сигнал в минусовом знаковом разряде, на вход преобразователя код - аналог поступает информационный код, при этом система управления обрабатывает сигнал рас-. согласования также, как и в известной системе управления. В этом случае блок 11 выбора люфтов в обработке рассогласования не участвует.Есликоордината нового положения механизма больше старой координаты, на выходе сумматора появляется сигнал в плюсовом знаковом разряде и в информационных разрядах при этом срабатывает элемент 13 памяти, по" является сигнал на входе плюсового знакового разряда преобразователя 10 код - аналог, накладывается с помощью ключа 15 запрет на прохождение минусового сигнала в преобразователь 10 аналог - код, срабатывает элемент ИЛИ 16 и на входе и-го разряда преобразователя,10 код " ана" лог появляется сигнал рассогласова" ния, который существует до момента сброса элемента 13 памяти. На выходе преобразователя 10 код - аналог появляется сигнал, который че.- рез регуляторы 9-7 и преобразователь 6 воздействует на двигатель 1. Двигатель 1 начинает разгоняться и двигаться в сторону уменьшения рас-. согласования положения механизма 3 и задания, поступившего в сумматор 12 с блока 19 задания. На фиг.2 показаны графики движе" ния двигателя и механизма. Двигатель находится в позиции о, была задана новая позиция двигателя й, двигатель разгоняется на участке о-а и выходит на участок установившегося движения а-Ь.В начале разгона двигателя 1 механизм 3 из-за наличия люфтов втрансмиссии 2 остается неподвижным. В процессе разгона двигателя 1, когда его скорость возрастает до некоторого значения, соответствующего скорости движения механизма 3 о-о люфты выбираются и механизм 3 на- , 5 чинает разгоняться на участке о" -а и выходит на участок установивщегося движения а -Ь.Иэ-за наличия сигнала на и-ом информационном разряде остановка дви гателя 1 в точке позиционирования не происходит. Однако в этой точке все информационные коды на выходе сумматора 12 равны О, так как положение механизма соответствует за данному. Это приводит к тому, что на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 появляется сигнал, что вызывает срабатывание элемента 14 памяти. При продолжении движения механизма 3 растет рассогласование между положением механизма 3 и заданием на блоке 19, при этом на информационных разрядах сумматора 12 возникают сигналы. Когда сигналы возникают на выбранном сочетании К-информационных разрядов (количество и вес выбираемых разрядов определяется величиной люфта в трансмиссии 2),срабатывает элемент И 18, при этом происходит сброс элементов 13 и 14 памяти, что приводит к снятию сигнала с плюсового знакового разряда и появлению сигнала на минусовом. разряде входа преобразователя 10 код - аналог. Кроме того, на всех входных информационных разрядах этого преобразователя код соответствует действительному рассогласованию, так как сигнал, поступающий на вход элемента ИЛИ 16 с выхода элемента 13 памяти исчезает, при этом двигатель 1 начнет реверсироваться, его скорость изменяется на участке Ь-е (фиг.2), пройдя нулевое значение в точке с, механизм 3 вначале тормозится и его скорость изменяется от установившегося значения до нуля на участке Ь -с , в точке с происходит остановка механизма, которая длится до тех пор, пока не выбирается люфт в трансмиссии 2, при этом скорость двигателя достигает значения с "с . Далее двигатель 1 и механизм 3 движутся к точке позиционирования также, как и в известной схеме управления.Таким образом, система обеспечивает автоматическое управление положениеммеханизмов с автоматическим выбором люфтов в трансмиссиях между механизмом и двигателем. Область применения изобретения металлургические механизмы, подвергающиеся силовым воздействиям в ходе технологического процесса.Экономический эффект при внедре" нии устройства достигается за счет увеличения срока службы дорогостоящих трансмиссий и составляет около 10 тыс.руб. на один механизм.1005968 Составитель Ю.РыбьевРедактор А,Шишкина Техред А.Бабинец Корректор В.Бут Заказ 1 нт, г, Ужгород, ул. Проектна филиал ППП П/15 Тираж 814ВНИИПИ Государственного комитетаподелам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская н одписноеССРд. 4/5