Система управления агрегатом с многопетлевым накопителем

(19 у 5 ц В 21 В 37/00 И 6 ЯЬ.г; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) М. Л. Прудков и И. Ф. Хомяченко (71) Государственный проектный институт Электротяжхимпроект(56) 1. Авторское свидетельство СССР670352, кл. В 21 В 37/00, 04.04.77.2. Глайсснер Г. и Вильке Э, Электрическое оборудование высокопроизводительной травильной установки для обработки лент. Фирма Сименс, 1977, (специальный выпуск к выставке Электро), с. 122-127. (54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ С МНОГОПЕТЛЕВЫМ НАКОПИТЕЛЕМ, содержащая приводы с блоками управления механизмами нагона и выбора петли, и(и = 2,3,4) приводных лебедок натяжных барабанов, соответствующих и петлям многопетлевого накопителя, последовательно соединенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости приводов соответственно нагона и выбора петли, причем выход задатчика скорости приводов нагона петли соединен с входами блоков управления приводами механизмов нагона петли, а выход задатчика скорости выбора петли соединен с входами блоков управления приводами механизмов выбора петли, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе агрегата, дополнительно содержит и (и = 2,3,4,) сел ьсин-датчиков, механически связанных с соответствующей приводной лебедкой натяжных барабанов, последовательно включенные с каждым сельсин-датчиком фазовыпрямитель и нелинейное парафазное звено, пприводов с блоками управления промежуточными роликами и соответственно им п - 1 диодных дискриминаторов, 2(и - 1) трехвходовых сумматоров и 2(и - 1) нелинейных звеньев, при этом выход каждого диодного дискриминатора . соединен с входом соответствующего блока управления приводом промежуточного ролика, выход каждого (2 К - 1) -го и 2 К-го трехвходового сумматора (К = 1,2,3Ки - 1) соединен соответственно с первым и вторым входами соответствующего К-го диодного дискриминатора, первые входы всех (2 К - 1)-х трехвходовых сумматоров соединекы с выходом задатчика скорости нагона петли, а первые входы всех 2 К-х трехвходовых сумматоров Я соединены с выходом задатчика скорости выбора петли, второй вход каждого трехвходового сумматора соединен с выходом соответствугощего нелинейного звена, третий вход каждого (2 К)-го трехвходового сумматора и вход каждого 2 К-го нелиней- Я ного звена соединены с первым выходом (К+1)-го нелинейного парафазного звена, третий вход каждого 2 К-го трехвходового сумматора и вход каждого (2 К) -го нели- р нейного звена соединены с вторым выходом К-го нелинейного парафазного звена, причем с первым выходом первого нелинейного ОЧ парафазного звена соединен второй вход ) сумматора нагона петли, а с вторым выходом последнего, и-го, нелинейного парафазного звена соединен второй вход сумматора выбора петли.Изо;,:;.ение относится к устройствам для управления многодвигательными автоматизированными электроприводами высокопроизводитель,пых агрегатов с непрерывным техноло ическнм процессом, в частности непрерывных станов бесконечной прокатки, агрегатов отделки полосового проката и т.п. агрегатов.Известна система управления агрегатом с петлевым устройством, содержащая приводы с блоками управления механгзмами нагона и выбора петли, приводную доедку натяжных барабанов с сельсин-датчиком, последовательно включенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости соответственно нагона и выбора петли, последовательно включенные фазовыпрямитель и нелинейное парафазное звено, при этом выход задатчика скорости нагона петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов нагона петли, выход задатчика скорости выбора петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов выбора петли, первый и второй выходы нелинейного парафазного звена соединены с вторыми входами сумматоров соответственно нагона и выбора петли, а вход фазовыпрямителя соединен с сельсин-датчиком 1 .Однако система обеспечивает надежную работу агрегата только при однопетлевом ,накопителе. При увеличении производительности агрегата, когда для увеличения запаса полосы применяют двух-, трех-, четырех- и более петлевые накопители, известная система не обеспечивает надежной работы агрегата.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является система управления агрегатом с многопетлевым накопителем, содержащая приводы с блоками управления механизмами нагона и выбора петли, п(п =- 2,3,4,) приводных лебедок натяжных барабанов, соответствующих и петлям многопетлевого накопителя, последовательно включенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости соответственно нагона и выбора петли, при этом выход задатчика скорости нагона петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов нагона петли, а выход задатчика скорости выбора петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов выбора петли 2 .Известная система характеризуется низкой надежностью работы, связанной с недопустимой выработкой или переполнением любой петли многопетлевого накопителя.Цель изобретения - повышение надежности работы агрегата.Указанная цель достигается тем, что сис. тема управления агрегатом с многопетлевым накопителем, содержащая приводы с блоками управления механизмами нагона 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 и выбора петли, п(п =2,3,) приводных лебедок натяжных барабанов, соответствуюгцих п петлям многопетлевого накопителя, последовательно соединенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости приводов соответственно нагона и выбора петли, причем задатчик скорости приводов нагона петли соединен с входами блоков управления приводами механизмов нагона петли, а выход задатчика скорости выбора петли соединен с входами блоков. управления приводами механизмов выбора петли, дополнительно содержит п(п =,2,3,4) сельсиндатчиков, механически связанных с соответствующей лебедкой натяжных барабанов, последовательно включенные с каждым сельсин-датчиком фазовыпрямитель и нелинейное парафазное звено, п- приводов с блоками управления промежуточными роликами и соответственно им идиодных дискриминаторов, 2(п) трехвходовых сумматоров и 2(п) нелинейных звеньв, при этом выход каждого диодного дискриминатора соединен с входом соответствующего блока управления приводом промежуточного ролика, выход каждого (2 К) -го и 2 К-го трехвходового сумматора (К, 2, 3 К 4 и) соединен соответственно с первым и вторым входами соответствующего К-го диодного дискриминатора, первые входы всех (2 К) -х трехвходовых сумматоров соединены с выходом задатчика скорости нагона петли, а первые входы всех 2 К-х трехвходовых сумматоров соединены с выходом задатчика скорости выбора петли, второй вход каждого трехвходового сумматора соединен с выходом соответствующего нелинейного звена, третий вход каждого (2 К)-го трехвходового сумматора и вход каждого 2 К-го нелинейного звена соединены с первым выходом (К+1) -го нелинейного парафазного звена, третий вход каждого 2 К-го трехвходового сумматора и вход каждого (2 К) -го нелинейного звена соединен с вторым выходом К-го нелинейного парафазного звена, причем с первым выходом первого нелинейного парафазного звена соединен второй вход сумматора нагона петли, а с вторым выходом последнего, п-го, нелинейного парафазного звена соединен второй вход сумматора выбора петли. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы управления агрегатом с многопетлевым накопителем, состоящим из трех петель; на фиг. 2 и 3 представлены возможные структуры нелинейного парафазного звена.Механизмы 1 с приводами 2 обеспечивают нагон в многопетлевой накопитель 3 петель 4-6 с помощью п(п = 3) приводных лебедок 7-9, перемещающих натяжные барабаны 10-12, и промежуточных роликов 13 и 14.3Механизмы 15 выбора петли с приводами 16 обеспечивают выбор петель 4-6 из многопетлевого накопителя 3, Количество петель в многопетлевом накопителе 3-может превышать трех.Приводы 2 механизма 1 нагона привода и привода 16 механизма 15 выбора петли управляются блоками 17 и8 управления соответственно. Задатчики 19 и 20 скорости обеспечивают изменение с определенным темпом задающего сигнала скорости на входах блоков 17 и 18 управления соответственно. Величины скорости в установившихся режимах работы определяются командоаппаратами 21 и 22, подключенными к входам + сумматоров 23 и 24 соответственно с однополярным выходом, Выходы сумматоров 23 и 24 соединены с, входами задатчиков 19 и 20 скорости.С приводными лебедками 7-9 механически связаны сельсин-датчики 25-27.Сельсин-датчики 25-27 последовательно соединены с фазовыпрямителями 28-30 и нелинейными парафазными звеньями 31-33 соответственно.Промежуточные ролики 13 и 14 снабжены приводами 34 и 35, управляемыми блоками 36 и 37 соответственно.К входам последних подключены выходы диодных дискриминаторов 38 и 39, к первым входам которых соединены выходы (2 К) -х (К =1,2) трехвходовых суммато- . ров 40 и 41, а к вторым входам - выходы 2 К-х трехвходовых сумматоров 42 и 43 соответственно.Первые входы (2 К - 1) -х трехвходовых сумматоров 40 и 41 соединены с выходом задатчика 19 скорости нагона петли, а первые входы 2 К-х трехвходовых сумматоров 42 и 43 соединены с выходом задатчика 20 скорости выбора петли. Вторые входы трехвходовых сумматоров 40-43 соединены с выходами нелинейных звеньев 44 - 47 соответственно. Третьи входы (2 К)-х трехвходовых сумматоров 40 и 41 и входы (2 К) нелинейных звеньев 46 и 47 соединены с первыми выходами нелинейных парафазных звеньев 32 и 33 соответственно. Первый выход нелинейного парафазного звена 31 соединен с вторым входом суммаТора 23 нагона петли.Вторые выходы нелинейных парафазных звеньев 31 и 32 соединены с вторыми входами 2 К-х трехвходовых сумматоров 42,и 43 и к входам (2 К)-х нелинейных звеньев 44 и 45 соответственно. Второй выход нелинейного парафазного звена 33 соединен с вторым входом сумматора 24 выбора петли.Нелинейные парафазные звенья 31-33 имеют структуру, представленную на фиг. 2. и состоят из встречно включенных диодов 48 и 49, входы которых соединены с выходами фазовыпрямителей 28 - 30, а выходы -15 20 с входами стабилитронов 50 и 51 соответственно, к выходу последнего соединен инвертор 52. Выходами звеньв 31-33 при этом являются выходы стабилитрона 50 и инвертора 52. Сельсин-датчики 25-27 в этом случае должны проворачиваться на угол, не превышающий 180 при полном ходе натяжных барабанов 10- 2.Нелинейные парафазные звенья 31-33 могут иметь также структуру, представленную на фиг. 3, и состоящую из подключенных к фазовыпрямителям 28-30 управляемых ключей 53 и 54, входы управления которых соединены с выходом датчика 55 ходанатяжных барабанов 10-12, Датчики 55 хода (путевые выключатели) механически связаны с приводными лебедками 7-9 и обеспечивают включение управляемых ключей53 и 54 соответственно в верхнем и нижнем положениях натяжных барабанов 10-12. При этом сельсин-датчики 26-27 должны проворачиваться на угол, превышающий 360 при полном ходе натяжных барабанов 10-12. Система управления агрегатом с многоклетевым накопителем работает следую щим образом.При нагоне петли в накопитель 3 механизмами 1 скорость нагона петли определяется командоаппаратом 21, который через сумматор 23 с однополярным выходом управляет задатчиком 19 скорости и соответственно блоками 17 управления приводами 2 механизмов 1 нагона петли.Сигнал задания скорости нагона петлис выхода задатчика 19 скорости поступает также на входы (2 К) -х (К =1;2) трехвходовых сумматоров 40 и 4 и затем через первый вход диодных дискриминаторов 38 и 39 - на входы блоков 36 и 37 управления приводами 34 и 35 промежуточных роликов 13 и 14. Последние транспортируют полосу со скоростью, равной скорости меха О низмов 1 нагона петли. Поскольку скоростьнагона петли превышает скорость выбора петли механизмами 15, то вначале формируется последняя, третья, петля 6. При этом натяжной лебедкой 9 опускается натяжной барабан 12 и соответственно пово рачивается сельсин-датчик 27. Сигнал после. днего выпрямляется с учетом фазы фазовыпрямителем 30 и подводится к нелинейному парафазному звену 33, имеющему зону нечувствительности, Величина зоны нечувствительности звена 33 подбирается при этом такой, чтобы сигнал сельсин-датчика 27 начал поступать на вход сумматора 41 лишь в зоне приближения натяжного барабана 12 к своему крайнему нижнему положению, соответствующему заполненной третьей петле 6. Поскольку сигнал сельсин-, датчика 27 направлен встречно задающему сигналу скорости на входе сумматора 41,то выходной сигнал последнего начинает510825066 40 45 50 55 уменьшаться, и соответственно уменьшается сигнал на первом входе дискриминатора 39. Если сигнал на выходе сумматора 41 станет меньше выходного сигнала 2 К-го сумматора 43, поступающего на второй вход дискриминатора 39, то последний пропускает на вход блока 37 управления сигнал сумматора 43. На вход сумматора 43 поступает задающий сигнал скорости выбора петли с выхода задатчика 20 скорости, и поэтому привод 35 и промежуточные ролики 14 начинают врашаться со скоростью, равной скорости механизмов 15 выбора петли, Если погрешность в поддержании скорости промежуточных роликов 14 такова, что петля 6 продолжает все же увеличиваться, а натяжной барабан 12 продолжает опускаться, то продолжает увеличиваться сигнал . сельсин-датчика 27 и пробивается зона нечувствительности нелинейного звена 47, сигнал сельсин-датчика 27 подводится также к входу сумматора 43 встречно задаюшему сигналу скорости выбора петли от задатчика 20 скорости, При этом промежуточные ролики 14 синхронизируются по скорости с механизмами 15 выбора петли и рост петли 6 прекращается. Промежуточные ролики 13, имеющие скорость нагона петли, начинают заполнять предпоследнюю, вторую, петлю 5 и приводной лебедкой 8 опускается натяжной барабан 11. По окончании заполнения петли 5 с помощью сельсин-датчика 26 через фазовыпрямитель 29 нелинейное парафазное звено 32, сумматор 40 и диодный дискриминатор 38 снижается сигнал задания скорости на входе блока 36 управления приводом 34 аналогично описанному выше, и промежуточные ролики 13 синхронизируются по скорости с механизмами 15 выбора петли. Начинается заполнение первой петли 4.По окончании заполнения первой петли 4 и соответственно всего накопителя 3 с помощью сельсин-датчика 25 через фазовыпрямитель 28, нелинейное парафазное звено 31 и сумматор 23 с однополярным выходом снижается выходной сигнал задатчика9 скорости, и механизмы 1 нагона петли синхронизируются по скорости с механизмами 15 выбора петли.До останова механизмов 1 все транспортные механизмы 1, 13, 14 и 5 работают с одинаковой скоростью - скоростью механизмов выбора петли. Если механизмы 1 нагона петли останавливаются или их скорость снижается командоаппаратом 21, сумматор 23 с однополярным выходом не пропускает сигнала противоположной полярности сельсиндатчика 25. При этом начинается выбор первой петли 4. -Приводной лебедкой 7 поднимается натяжной барабан 10, проворачивая в обратном направлении сельсин-датчик 25, и сигнал последнего через фазовыпрямитель 28, второй выход нелинейного парафазного звена 31 после прохождения в обратном направлении его зоны нечувствительности по окончании выбора первой петли 4 увеличивает сигнал - на входе 2 К-го (К = 1) трехвходового сумматора 42, встречный сигналу задания скорости выбора петли от задатчика 20 скорости, Соответственно снижается выходной сигнал сумматора 42 и скорость промежуточных роликов 13 1 О После выбора петли 4 при остановленныхмеханизмах 1 нагона петли сигнал сельсиндатчика 25 полностью компенсирует на входе сумматора 42 сигнал задания скорости выбора петли, выходной сигнал сумматора 42 снижается до нуля и промежуточные ролики 13 останавливаются. Начинается выбор второй петли 5 аналогично выбору первой петли 4; а по окончании выбора второй петли и остановке промежуточных роликов 14 начинаетая выбор последней, третьей, петли 6. По окончании выбора петли 6 сел ьсин-датчиком 27 через фазовыпрямитель 30 и второй выход нелинейного парафазного звена 33 после прохождения в обратном направлении его зоны нечувствительности увеличивается сигнал - на 25 втором входе сумматора 24 с однополярнымвыходом, встречный задающему сигналу скорости выбора петли от командоаппарата 22. Соответственно уменьшается выходной сигнал сумматора 24, задатчика 20 скорости и снижается скорость механизмов 5 выбо- ЗО ра петли, После выбора последней петли 6и соответственно опорожнения всего многопетлевого накопителя 3 сигнал сельсин-датчика 27 полностью компенсирует на входе сумматора 24 задающий сигнал командоаппарата 22, выходные сигналы сумматора 24 и задатчика 20 скорости снижаются до нуля, приводы 16 и механизмы 15 выбора петли останавливаются. Если механизмы 1 нагона петли не останавливаются, а их скорость лишь устанавливается меньшей скорости механизмов 15 выбора, петли, то при выборе петель 4-6 скорость промежуточных роликов 13 и 14 и механизмов 15 выбора петли снижается сельсин-датчиками 25-27 до скорости механизмов 1 нагона петли. При неточной синхронизации скорости промежуточных роликов 13 и 14 со скоростью механизмов 1 нагона петли, если петли 4 и 5 продолжают недопустимо выбираться, пробиваются зоны нечувствительности нелинейных звеньев 44 и 45 и сигналы сельсин-датчиков 25 и 26 подводятся к входам трехвходовых сумматоров 40 и 41, обеспечивая точную синхронизацию по скорости промежуточных роликов 13 и 14 с механизмами 1 нагона петли и прекрашая опорожнение петель 4 и 5. После пуска командоаппаратом 21 механизмов 1 нагона петли и снижении скорости или останова механизмов 15 выборапетли начинается вышеописанн .;й цикл заполнения многопетлевого нак пителя 3. Накопитель 3 заполняется последовательно, начиная с последней, третьей, петли 6 и кончая заполнением первой петли 4, Опорожнение накопителя 3 при остановке механизмов 1 происходит в обратном порядке, начиная с первой петли 4 и кончая последней петлей 6.Нелинейные парафазные звенья 31-33 работают следующим образом (фиг, 2 и 3). У нелинейных парафазных звеньв 31-33 (фиг. 2) угол поворота сельсин-датчиков 25-27 при полном ходе натяжных барабанов 10-12 относительно их среднего положения не должен превышать й 90. В среднем положении натяжных барабанов 10-12 выходной сигнал сельсин-датчиков 25-27 равен нулю. При подъеме или опускании натяжных барабанов 10-12 относительно своего среднего положения, что соответствует уменьшению или увеличению петли, сигнал сельсин-датчиков 25-27 изменяется по величине с изменением угла фазы на 180. Фазовыпрямители 28-30 выпрямляют сигналы сельсин-датчиков 25-27 со знаком, соответствующим фазе их сигналов.Если петля уменьшается, выходной сигнал фазовыпрямителей 28-30 пропускается диодом 48, а величина зоны нечувствительности определяется напряжением пробоя стабилитрона 50. Если петля увеличивается, то сигнал фазовыпрямителей 28-30 пропускается диодом 49, а величина зоны нечувствительности определяется напряжением пробоя стабилитрона 51. Чтобы знак выходного сигнала нелинейного парафазного звена 31-33 в этом случае не. изменялся, последовательно с диодом 47 и стабилитроном 49 включен инвертор 52.Напряжение пробоя стабилитронов 50 и 51 подбирается по величине таким, чтобы сигнал сельсин-датчиков 25-27 начинал поступать на входы сумматоров 23 и 24, 40-43 в зоне приближения натяжных барабанов 10-12 к своему крайнему верхнему или нижнему положению, что соответствует опорожнению или заполнению соответствующей петли.У нелинейных парафазных звеньев 3133 (фиг. 3) угол поворота сельсин-датчиков 25-27 должен превышать 360 так, чтобы совпадали фазы их сигналов в зоне приближения к крайним верхним и нижним положениям натяжных барабанов 10-12 Тогда будут совпадать знаки выходных сигналов обоих входов нелинейных парафазных звеньв 31-33.Величина зоны нечувствительности определяется настройкой датчиков 55 хода натяжных барабанов 10- 2.Датчики 55 хода включают управляемые ключи 53 и 54 в зоне приближения к верхним и нижним положениям соответственно натяжных барабанов 10-12, т.е.при опорожнении или заполнении соответствующей петли.Таким образом обеспечивается непрерывное регулирование скорости промежуточных роликов и механизмов нагона и выбора петли в зоне переполненйя или опорожнения любой петли многапетлевого нако . пителя, благодаря чему исключается возможность недопустимой выработки или переполнения накопителя и повышается надежность работы системы,Использование предлагаемой системыв связи с повышением надежности работы ЗО позволяет сократить в каждой смене 2 человека эксплуатационного персонала одного непрерывного агрегата с двумя многопетлевыми накопителями, которые при использовании известной системы контролируют заполнение и выбор петель в накоЗ 5 пителях. При трехсменной работе агрегатасокращение эксплуатационного персонала составит 8 человек.Предлагаемая система позволяет сократить затраты на эксплуатацию каждого 4 О непрерывного агрегата за счет повышениянадежности его работы на 24000 руб. в год.