Устройство для контроля и управления технологическим процессом

(19) (11) 51)4 605 В 23 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нстипроиз(54) УСТРОГИЧЕСКОГО(57) Изобтике и вычжет бытьи управле ЙСТВО ДЛЯ КОНТР ПРОЦЕССА И УПР етение относит ислительной те использовано д ия провисанием ОЛЯ ТЕ АВЛЕНИЯ якав нике и О мао контртально я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(46) 30.06.86. Бюл. У 24 (71) Научно-исследовательский и тут автоматизации управления и водства(56) Авторское свидетельство СССР Р 600560, кл. С 06 Р 11/00, 1976.Авторское свидетельство. СССР )Ф 496557, кл. 06 Г 11/00, 1969. ленты при размотке рулонной стали. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит счетчики 1-3, два делителя частоты 4,5, задатчик 14 кодов,дешифратор 15 делители,б - 9 частоты с управляемым коэффициентом деления, дополнительные делители частоты 10- 13, Ю . -триггер 16, элементы И 17- 21, элементы ИЛИ 22-25. Устройство служит.для контроля и управления натяжением ленты, обнаружения прови- сания и его устранения путе)ч выдачи управляющего кода на привод разматывателя. Введение делителей 4-13 частоты обеспечивает определение вели- , чины провисания стальной ленты в темпе ее перемотки без дополнительных затрат времени на выполнение,вычислительных операций по расчету ве- Свличиныпровисания д,2 з.п.ф-лы,3 ил,ь. аИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и.можетбыть использовано для контроля иуправления провисанием стальной ленты при размотке рулонной стали. 5Цель изобретения - повышение быстродействия устройства,На Фиг. 1 приведена электрическаясхема устройства;на фиг. 2 схема делителя частоты; на фиг. 3 - схема 1 ОУделителя частоты с управляемым коэффициентом деления.Устройство (фиг. 1), содержитпервый счетчик 1, второй счетчик 2,третий счетчик 3, второй 4 и первый 155 делители частоты, третий 6,четвертый 7, второй 8, первый 9 делителичастоты с управляемым коэффициентомделения, третий 10, пятый 11, шестой12, четвертьй 13 делители частоты, 2 Озадатчик 14 кодов, дешифратор 15,б-триггер 16, первый 17, третий 18,пятый 19, второй 20 и четвертый 21элементы И, первый 22, второй 23,четвертый 24, третий 25 элементы ИЛИ,третий 26, четвертый 27, первый 28,второй 29 входы, выходы 30, первый21 и второй 32 выходы задатчика 14кодов, пятый 33 и шестой 34 входы.Делитель 4 (5 10, 11, 12, 13) часто- ЗОты содержит четвертыи счетчик 35,шестой элемент 36 И и пятый элемент37 ИЛИ,.Делитель 6 (7,8,9) частоты с управляемым коэффициентом деления содержит пятый счетчик 38, элемент. 39 сравнения, седьмой элемент 40 И, шестойэлемент 41 ИЛИ. Устройство работает следующим об О разом,Рулон стальной ленты устанавливается на разматывающие головки разматывающего устройства. Конец ленты заправляется между тянущими валками 45 правильной. машины. Лента зажимается между тянущими валками, которые приводятся в движение электродвигателем правильной машины.Из тянущих валков лентаподается 5 О в правильные валки. После правки лента поступает на дальнейшую обработку (резку). На входном валу разматывающего устройства установлен электродвигатель, который создает тормоз ной момент при размотке рулона и обеспечивает требуемое натяжение,пропорциональное сигналу регулятора. На выходном валу разматывающегоустройства установлен датчик углаповорота рулона, а на выходе правильной машины - датчик линейного перемещения ленты,К входу 27 устройства подключается выходная шина "Вперед" датчика угла поворота рулона, на которой Формируются импульсы частотой 3 + привращении датчика по часовой стрелке,или при наличии вибраций, а к входу26 - шина "Назад", на которой могутформироваться импульсы частотойпри вращении датчика против часовойстрелки (что не предусматриваетсярежимом работы устройства), либо приналичии вибраций.К входам 33 и 34 устройства соответственно подключаютсявыходныешины "Вперед" ". "Назад" датчика линейного перекрещения материала правильной маш.ны.При ра;мотке, в переходных режимах, во-,можно провисание ленты,т,е.образ,вание петли между рулоном иправильной машиной. Провисание лентывозникает.вследствие различной скорости движения ленты на рулоне и вправильной машине, осуществляющейгоризонтальное перемещение ленты.Устройство служит для контроляи управления натяжением ленты, обнаружения провисания и его устраненияпутем выдачи управляющего кода напривод разматывателя. Провисание Ь 5ленты определяется на основе сравнения пути 5 ,пройденного лентой приразмотке с рулона, и пути Ь пройденного лентой через правильную машинув единицу времени1Величина Ь измеряется датчикомлинейного перемещения правильной машины и поступает в виде последовательности импульсов на входы 33 и 34 устройства,Датчики, формирующие последовательности импульсов на входах 27, .26 и 33, 34 устройства, предназначены для измерения угловых и линейных перемещений соответственно, Это определяет их равное конструктивное исполнение и различные частоты Формируемых ими импульсных последовательностей.1241 Величина й 4 вычисляется по фор- муле 3 =фоф/гЯ (2) где Ко - начальный радиус рулона; 5- толщина ленты;Й- количество импульсов датчика угла поворота на одиноборот рулона;- угол поворота рулона (в радианах).Причем Ко - Ь 1 ги = теЬ = о в . 15 где ек - текущий радиус рулона;,ьК - изменение радиуса рулона.Начальный радиус рулона определяется путем измерения длины ленты, прошедшей через правильную машину при угле поворота рулона на 1 рад. 20 1 о = ./7,где о- - длина размотанной ленты25за один оборот рулона.Поворот рулона на 1 рад определяется с помощью. счетчика 1, триггера16 и элемента 19 И. При включенииустройства на установочный вход 28подается импульс. После установкитриггерав нулевое состояние на егоинверсном выходе формируется сигнал"Запись" о единичного уровня,Совпадение сигналов "Запись 1 о 1 35и "Пуск" (вход 29) на входах элемента 19 И разрешает прохождение импульсов от датчика угла поворота рулонас входа 27 устройства на вычитающийвход счетчика 1. 40Одновременно совпадение сигналов"Пуск" и "Запись о " от триггера16 на входах элемента 17 И разрешает прохождение импульсов от датчикалинейного перемещения правильной ма- .45шины (вход 33) через делитель 10,элементы 17 И т 22 ИЛИ на суммирующий вход счетчика 2,Делитель 10 выбирается с такимкоэффициентом деления, чтобы количес тво импульсов на его выходе приповороте рулона максимального диаметра на 1 рад равнялось емкости .делителя 8 при обеспечении требуемойточности функционирования устройства.55На вычитающий вход счетчика 2через делители 4,6 и элемент 23 ИЛИпоступают импульсы с входа 27 уст 1984ройства (импульсы, поступающие на суммирующий и вычитающий входы счетчика 2, разнесены во времени),Количество этих импульсов пропор, ционально величине Импульсы, количество которых пропорционально углу поворота рулонаот датчика угла поворота рулонапоступают на вход делителя 4 с постоянным коэффициентом деления, С выхода делителя 4 импульсы поступаютна вход делителя 6 (делитель 6 иподобные ему делители 7,8,9 являются умножителями на число, меньшееединицы), коэффициент деления которого определяется числом и /2 М, подаваемьщ на входы умножения делителя 6 с выхода 31 задатчика 14 кодов,Количество импульсов на выходеделителя 6 пропорционально величинеЛ импульсы с выхода делителя 6 через элемент 23 ИЛИ поступают навычитающий вход счетчика 2,Наличие двух последовательно включенных делителей частоты 4 и 6 позво-.ляет уменьшить разрядность кода,формируемого на выходе 31 задатчика 14кодов. (Это касается и делителей частоты 5 и 7).Поступление импульсов на суммирующий вход счетчика, 2 продолжаетсядо тех пор, пока число в счетчике 1,коэффициент пересчета которого равенчислу импульсов, формируемых датчикомугла поворота рулона при повороте рулона на 1 рад, не станет равным нулю.Число импульсов, поступивших к,этому моменту на суммирукнций вход,счетчика 2, пропорционально КоПри обнулении счетчика 1 на еговыходе формируется сигнал, устанавливавяций триггер 16 в единичное состояние. При этом сигнал "Запись "ф "на его инверсном выходе. исчезает.Отсутствие сигнала "Записьзапрещает подачу импульсов на вычитающий вход. счетчика 1 и на суммируняцийвход счетчика 2 через элементы 19 И17 И соответственно.В момент исчезновения сигнала"Запись Ко. " на инверсном выходетриггера 16 в счетчике 2 формируетсячисло, пропорциональное величине те,Код числа, пропорциональный тек,поступает на входы делителя 8, опре 1241198деляя его коэффициент деления. Делитель 8 производит умножение величины Ктек нат. е, определяет 8 (см, формулу 2). Операция умножения производится аналогично описанной для делителя 6.Импульсы свыхода делителя 8 пос-. тупают через элемент 24 ИЛИ на суммирующий вход счетчика 3. На вычи тающий вход счетчика 3 через делитель 13,элементы 25 ИЛИ,21 И поступают импульсы от датчика линейных перемещений правильной машины, количество которых пропорционально величине Й .Про хождение импульсов на вычитающий вход счетчика 3 через элемент 24 ИЛИ разрешается при отсутствии сигна- . ла с дешифратора 15, т.е. если со-держимое счетчика 3 больше нуля, 20 Тем самым устройство с помощью дешиф- ратора 15 контролирует величину ЬЗ 0 (приЬ О провисание ленты отсутствует).Делитель 13 выбирается с таким 25 коэффициентом деления, чтобы количество импульсов на его выходе при повороте рулона максимального диаметра на 1 рад было равно количеству импульсов с датчика угла поворота рулона. ЗОКод с выхода счетчика 3, пропор. циональный величине АЛ, (см. формулу 1), поступает на выход 30 .устройства и далее через цифроаналоговый преобразователь воздействует на при-,з 5 вод разматывателя рулона, что приводит к устранению провисания ленты,Выше описана работа одного канала устройства, на входы 27 и 33 которого подаются импульсы датчиков по шинам 4 О "Вперед". Устройство снабжено вторым каналом, идентичным описанному, состоящим из делителей 5,7,9, 11, 12, элементов 18,20 И. Элементы 22-25 ИЛИ служат для подключения каналов уст ройства к входам счетчиков 2 и 3,На входы 26 и 34 второго канала устройства подаются импульсы датчиков по шинам "Назад". Необходимость второго канала обусловлена тем,что при работе агрегата датчики подвержены воздействию механических помех (вибраций) и электрических помех.Помехи как механические, так и электрические носят, обычно перно дический характер. Периодичность помех обусловливает равенство нулю среднего значения ошибки датчика,вызванной ими за период помехи. Однако, если к устройству будет подключена только .одна из шин датчика, то будет учитываться ошибка за полпериода воздействия помех, которая не рав-на нулю, что приведет к накоплению ошибок.Второй канал необходим для обеспечения помехоустойчивости устройства.Очевидно, что в зависимости от конкретного объекта управления величины. коэффициентов деления и уставок могут изменяться, что позволяет расширить область использовани данногоустройства.Делитель частоты 4 (фиг. 2) работает следующим образом. Импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 35,нодсйтываются им.Вмомент наличия в счетчике 35 определенного кода подсчитанных импульсов с его выходов на входы элемента 36 И поступают разрешающие уровни напряжения, по приходу очередного импульса на вход делителя 4 частоты элемент 36 И формирует на выходе импульс, который поступает также через элемент 37 ИЛИ на К -вход счетчика 35, сбрасывая его в ноль. В результате на выходе элемента 36 И через данное и постоянное число импульсов на входе делителя 4 частоты вырабатывается .один импульс,т.е. происхо-, дит деление частоты.Делитель 6 частоты вырабатывает выходной импульс с элемента 40 И при сравнении кода числа входных импульсов, подсчитанных счетчиком 38; с кодом, заданным на входы элемента 39 с задатчика 14 в момент прихода очередного входного импульса. При. этом через элемент 41 ИЛИ производится сброс счетчика 38 в ноль. В результате осуществляется деление входной частоты на величину кода заданного с задатчика 14 на входы элемента 39Таким образом,. за счет введения делителей 4-13 частоты и,новых связей обеспечивается определение величины провисания стальной ленты. в темпе ее перемотки без дополнительных затрат времени на выполнение вычислительных операций по расчету величины а 5 по формулам 1-4,что необходимо в устройстве прототипа.В результате существенно повышает"ся быстродействие устройства.Формула изобретения 1. Устройство для контроля технологического процесса и управления им, содержащее задатчик кодов, первый делитель частоты, первый счетчик, соединенный выходом с 3 -входом М -триггера, соединенного инверсным выходом с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй счетчик, соединенный суммирующим входом с выходом первого элемента ИЛИ, соединенного первым входом с выходом первого элемента И, третий счетчик, соединенный выходами с входами дешиф-, ратора, соединенного выходом с инвертирующим входом четвертого элемента И, второй элемент ИЛИ, соединенный первым входом с выходом второго элемента И, третий и четвертый элементыИЛИ и пятый элемент И, о т л и ч аю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены второй, третий, четвер 25 тый,пятый и шестой делители частоты и четыре делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, причем первый вход устройства соединен с К-входами первого, второго и третьего счетчиков с-входами ЙБ -триг- ЗО гера, с-входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого делителей частоты, а также с К-входами первого, второго, третьего и четвертого делителей частоты с уп- З 5 равляемым коэффициентом деления, второй вход устройства соединен с вторым входом третьего элемента И, с первым входом пятого элемента И и вторыми входами первого и второго 4 О элементов И, третий вход устройства соединен с третьим входом третьего элемента И и с суммирующими входами первого делителя частоты и первого делителя частоты с управляемым 45 коэффициентом деления, четвертый вход устройства соединен с вторым входом пятого элемента И и с суммирующими входами второго делителя частоты и второго делителя частоты с 50 управляемым коэффициентом деления, пятый вход устройства соединен,с суммирующими входами третьего и четвертого делителей частоты, шестой вход устройства соединен с суммиру ющими входами пятого и шестого делителей частоты, инверсный выход КЗ -триггера соединен с третьим входом пятого элемента И, соединенного выходом с вычитающим входом первого счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом третьего элемента И, первые и вторые выходы задатчика кодов соединены соответственно с О -входами третьего и четвертого делителей частоты с управляемым коэффициентом деления, суммирующие входы которых соединены соответственно с выходами второго и первого делителей частоты, а выходы - соответственно с вторыми входами второго и первого элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом второго счетчика, выходы которого соединены с 3 -Входами первого и второго делителей частоты с управляемым коэффициентом деления, соединенных выходами соответственно с первыми входами третьего и .четвертого элементов ИЛИ,соединенных вторыми " входами соответственно с выходами четвертого и шестого делителей частоты, выход. третьего элемента ИЛИ соединен с вторым входом четвертого элемента И, соединенного выходом с вычитающим входом третьего счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выходы третьего счетчика являются выходами устройства, выходы третьего и пятого делителей частоты сединены соответственно с третьими входами первого и второго элементов И.2. Устройство по п. 1 , о т л и - ч а ю щ е е с я . тем,что делитель частоты содержит четвертый счетчик, соединенный суммирующим входом с соответствующим входом шестого элемен-. та И, который является суммирующим, входом делителя частоты, пятый элемент ИЛИ,соединенный выходом с К - входомчетвертого счетчика,первымвходом с выходом шестого элемента И,который является выходом делителя 1 астЬ" ты, второй вход пятого элемента ИЛИ является .К -входом делителя частоты.3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем,что делитель частоты с управляемым коэффициентом деления содержит пятый счетчик, суммирующий вход которого является суммирующим входом делителя частоты с управляемым коэффициентом деления1241198 10 и Составитель Н.ГлавизнРедактор М.Бандура Техред Л.Олейник орректор Г.Решет каз 3487/42 ВНИИПИ Госу по делам 113035,Москвааю 836ного комитета СССРенийи открытийРаушская наб, д, 4/ Подписи Ти стве обре-35, Проектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор и соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого является выходом делителя частоты с перемен-ным коэффициентом деления и соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с К- входом пятого счетчика, а второй 1 вход является 1 -входом делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, выходы пятого счетчика соеди иены с первыми входами элемента срав- нения, вторь 1 е входы которого являются В -входами делителя частоты с управляемым коэффициент деления,а выход соединен с вторым входом седьмого элемента И.