Система управления приводом летучих ножниц

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11 2601 1 1"- 10 Р р дЖ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМ ДЕТЕЛЬСТВ(2246 о 54) СИСТЕ УЧИХ НОЖН ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ 3735703/25-27(71) Украинский государственный про ектный институт "Тяжпромэлектропроект"(72) Е.В,Бонгард, В.Н,Мовчан, И,Д,Р зов, В.П.Руденко и В.И.Холодный (53) 621.771.067:621.967.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 759249, кл. В 23 П 36/00, .1980.Авторское свидетельство СССР Р 778956, кл, В 23 Э 25/16, 1980. ( МА УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ЛЕ 3 Р 36/00 В 21 В 35/"автоматизации прокатного производства и позволяет за счет реализации оптимальной тахограммы летучих ножниц повысить в каждом цикле работы точность порезки проката на ходу на за- . данные мерные длины и снизить тепловые потери в электроприводе ножниц. Система содержит блок оптимального управления, представляющий цифровое устройство для получения сигналов управления, поступающих на блоки выделения разностной частоты и управления приводом ножниц, для получения параболической тахограммы движения ножниц, 1 з,п. ф-лы, 3 ил.1 О 15 20 25 30 10 50 Изобретение относится к автомати- зации прокатного производства и предназначено для управления летучими ножницами, производящими порезку проката на ходу на заданные мерные длины.Цель изобретения - повышение точности порезки мерных длин и снижение тепловых потерь в электроприводе за счет реализации оптимальной параболической тахограммы летучих ножниц,На фиг.1 изображена Функциональная схема предлагаемой системы управления приводом летучих ножниц, на фиг.2 - временные диаграммы работы системы в цикле реза, на фиг,З - схема блока управления приводом ножниц.Летучие ножницы 1, приводимые в движение электродвйгателем 2, на валу которого.установлены датчики перемещения ножей 3 и реза 4, производят порезку проката 5, движущегося с некоторой скоростью Ч. Электродвигатель 2 подключен к блоку 6 управления приводом ножниц, который управляется от последовательно соединенных блока 7 выделения разностной частоты, реверсивного счетчика 8 и цифро-анало,гового преобразователя 9. С прокатом 5 связаны следящие ролики 10, которые механически соединены с датчиком 11 скорости, подключенным к второму входу блока 6 управления приводом ножниц, и с датчиком 12 перемещения проката, подключенным к второму входу , блока 13 оптимального управления и к первому входу блока 7 выделения разностной частоты. К первому и третьему входу блока 13 оптимального управления подключены соответственно.вьгходы задатчика 14 мерных длин и датчика 4 реза. Второй выход блока 13 оптимального управления соединен с вторымвходом блока 7 выделения разностной частоты, на выходе которого Формируется частотный сигнал задания скорости электроприводу ножниц, обеспечивающий оптимальную параболическую тахограмму летучих ножниц в период между резами (фиг.2) . Указанный сигнал подается на второй вход реверсивного счетчика 8, выполняющего роль астатического регулятора скорости, Первый вход реверсивного счетчика 8 подключен к датчику перемещения ножей и является входом отрицательной обратной связи регулятора скорости. Первыйвыход блока 13 оптимального управления подключен к третьему входу блока 6 управления приводом ножниц. По этому входу в регулятор тока электро - привода поступает сигнал для компенсации динамической ошибки по скорости (фиг3), Блок 13 оптимального управления содержит умножители 15-17 частоты, счетчики 18-20, сумматор 21, преобразователь 22 частота-напряжение, кодовый дискриминатор 23, ключ 24 и задатчик 25 постоянного кода, Выход задатчика 14 мерных длин соединен с входом сумматора 21, с первыми управляющими входами умножителей 15- 17 частоты, с первым входом кодового дискриминатора 23 и с установочным входом первого счетчика 18. Выход задатчика 25 подключен к второму входу сумматора 21, выход которого соединен с вторым управляющим входом первого умножителя 15 частоты, тактовый вход которого через ключ 24 подклю-, чен к датчику 12 перемещения проката, Выход первого умножителя 15 частоты соединен со счетными входами первого счетчика 18, второго 16 и третьего 17 умножителей частоты, Датчик 4 реза подключен к управляющим входам счетчиков 18-20. Первый выход первого счетчика 18 соединен с вторым уп,равляющим входом второго умножителя 16 частоты, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика19 и к второму входу преобразователя22 частота - напряжение, Выход после-диего является первым выходом блока13 оптимального управления, Второйвыход (знаковый) первого счетчика 18соединен со знаковыми" входами второго счетчика 19 и преобразователя22 частота - напряжение, Выход второго счетчика 19 подключен к второмууправляющему входу третьего умножителя 17 частоты, выход которого является вторым выходом блока оптимальногооуправления и соединен со счетным входом третьего счетчика 20. Выход третьего счетчика 20 соединен с вторымвходом кодового дискриминатора 23,выход которого подключен к управляющему входу ключа 24,Блок 6 управления приводом ножниц,(Фиг.З) представляет собой аналоговый контур регулирования скорости с йропорциональным регулятором скорости У 1 и подчиненным ему контуром регулирования с пропорционально-интегральным регулятором тока У 2, выход которогоподключен к входу усилителя мощности УМ, выполненного, например, в виде тиристорного преобразователя, питающего якорную цепь электродвигателяножниц, Сигнал обратной связи по току 5 на входе регулятора тока У 2 формируется при помощи датчика тока ДТ, а сигнал обратной связи по скорости ножниц на вход регулятора скорости У 1 поступает от тахогенератора ТГ. На О второй вход блока 6 управления (через резистор К 2 регулятора скорости) поступает от датчика 11 скорости проката основной сигнал задания по скорости, На первый вход блока 6 управления 5 (через резистор К 1 регулятора скорости) поступает от цифро-аналогового преобразователя 9 дополнительный сигнал задания скорости, формирующий параболический закон изменения скорос ти в цикле порезки проката. На третий вход блока 6 управления (череэ резистор КЗ регулятора тока) с первого выхода блока 13 оптимального управления . подается сигнал Б, пропорциональный 25 требуемому ускорению ножниц при формировании параболической тахограммы в цикле порезки,Система работает следующим образом, 30В исходном состоянии, соответствующем моменту, непосредственно предществующему очередному резу, на входы реверсивного счетчика 8 подаются последовательности импульсов Ги и Г ,соответственно от датчика 12 перемещения проката и датчика 3 перемещения ножей ножниц. Содержимое счетчика 8 при этом равно некоторому числу ,ЬМс, которое преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 9 в напряжение. Последнее подается на первый,. вход блока 6 управления приводом ножниц, представляющего собой (фиг,З) аналоговый контур регулирования ско 45 рости, и компенсирует статическую погрешность регулирования, обеспечивая тем самым синхронизацию скоростей проката и ножниц, а следовательно, и равенство частотных сигналов Й и Йи.50 Содержимое третьего счетчика 20 блока 13 оптимального управления при этом равно величине заданного рассогласования длины Ьюии(1) где Ь - заданная мерная длина разрезаемого проката 5;- минимальная длина отрезаемогомкпроката, равная периметру траектории ножей ножниц 1 в цикле порезки,Величина Ь подается с выхода третьего счетчика 20 на второй вход кодового дискриминатора 23, на первый вход которого с выхода задатчика 14 мерных длин подается также величинаВ результате этого на выходе кодового дискриминатора 23 сигнал равен нулю, а ключ 24 закрыт. При этом сигнал 1, на выходе первого умножителя 15 частоты равен нулю и, соответственно, также равны нулю сигналы П и Г на выходах преобразователя 22 частота - напряжение и третьего умножителя 17 частоты, являющихся выходами блока 13 оптимального управления,Начало цикла порезки определяется сигналом датчика 4 реза, по которому в счетчик 18 записывается с отрицаЬЬтельным знаком число -- а счетчи 2ки 19 и 20 обнуляются. При этом на выходе кодового дискриминатора 23 возникает сигнал, открывающий ключ 24, и с выхода датчика 12 перемещения проката импульсы 1 и начинают поступать на тактовый вход первого умножителя 15 частоты.На первый управляющий вход умно- жителя 15 частоты с выхода задатчика 14 мерных длин подается величина ЬЬ, на второй управляющий вход с выхода сужатора 21 подается величина Ь, = Ь+ Ь.,ии Ьс = Ь Ьс(2) где Ь, - величина перемещения проката, соответствующая частивремени цикла порезки, в течение которой ножницы отрабатывают заданное рассогласование длины ЛЬ,- величина перемещения проката,соответствующая части времени цикла порезки, в течениекоторой завершается переходный процесс изменения скорости ножниц и происходит ихсинхронизация со скоростьюпроката.На выходе умножителя 15 частоты частота Е, следования импульсов определяется выражениемГьЬ(3)п Ь, фЭти импульсы подаются на счетный вход счетчика 18, выходной код кото(12) 3 12601 рого И изменяется во времени в соответствии с выражениемИИ) =- -- + Е И)йеЬЬ2з5 Яйй аи .,т + Е ет(4) ьЬ ЬЬ 2 " Ь, 10Второй умножитель частоты преобразуют частоту Е, в соответствии с вы- ражением где К - постоянный коэффициент,С учетом (3) и (4) выражение (5)имеет вид ы Ь ьЬ(е) = -Е ---- + Ез -у-е.(6)2 К,Ь, ф К,Ь,Импульсы Ез подаются на счетныйвход второго счетчика 19, выходной 25код которого определяется выражениемЯ, = 1 Е,(е) й. (7)С учетом(6) выражение (7) имеетвид 30 ь Ь аЬЯ-Е+ Е 2 2й 2 К Ь, 2 К,Ь 2 Третий умножитель 17 частоты преобразует сигнал Е, в соответствии с 35 выражением Е И) Е (9) К,ьЬ ф где К - постоянный коэффициент. С учетом (3) и (8) выражение (9) имеет вид(10) Импульсы частоты Е подаются на счетный вход третьего счетчика 20,ыходной код которого определяется выражением 50+ 3 Ьп 6 К,К Ьз21 ЬОптимальный закон управления приращением скорости электропривода ножниц при отработке заданного перемещения имеет вид параболы: ЬЧ(1) = -1 +- Сз . (13) бьЬ бьЬ 2 гз и агде й - часть времени цикла порезки,в течение которой ножницы ищеют переменную скорость,,/отрабатывая заданное рассогласование длины ь Ь.Учитывая, что ЕЧрО К з(14)чгде К - коэфФициент пропорциональности между частотой Еследования импульсов на выходе датчика 12 перемещенияпроката и скоростью проката 5,ЬПфа также выполняя условие можно выражение (10) привести к виду бдЬ бьЬ(17)Таким образом, в течение времени Е частота Е (г.) пропорциональна величине оптимального приращения скорости ножниц 47. Этот сигнал подается на второй вход блока 7 выделения разностной частоты, на выходе которого сигнал задания скорости электропривода ножниц формируется в соответствии с выражением ЕзадЕв Е зСигнал Е заподается на вход реверсивного счетчика 8, выполняющего роль цифрового регулятора скорости. В результате этого скорость ножниц при отработке заданного рассогласования длины ЬЬ изменяется по оптимальному параболическому закону. Для компенсации динамической ошибки регулирования скорости при отработке заданного рассогласования длины на третий вход блока б управления приводом ножниц подается сигнал Н пропорциональный требуемому ускорению7 1260 ножниц. Этот сигнал Формируется на выходе преобразователя 22 частота напряжение в соответствии с выражениемП =К(т), (19) где К - коэффициент пропорциональнозсти,В момент времени С = 1, как это следует из выражения (12) с учетом (14), (15) и (16), код И на выходе 1 о счетчика 20 равен величине ьЕ, На выходе кодового дискриминатора 23 сигнал становится равным нулю и ключ 24 закрывается. При этом выходные сигна" лы й и Б блока 13 оптимального управления равны нулю и дальнейшее движение ножниц в течение времени = Ь /Ч, происходит на синхронной с прокатом скорости при управлении от цифрового регулятора скорости, После 2 О реза цикл работы системы повторяется.Предлагаемая система обеспечивает высокую точность порезки на мерные длины также при изменениях скорости Чп подачи проката к ножницам и позволяет снизить тепловые потери в электроприводе за счет снижения поля допуска при порезке проката, приводящего в конечном итоге к увеличению выпуска годного проката, а также к эко- ЗО комин электроэнергии.Формула изобретения1, Система управления приводом летучих ножниц, содержащая задатчик мерных длин, последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и блок управления приводом ножниц, датчик перемеО щения ножей, подключенный к первому входу реверсивного счетчика, датчик скорости проката, соединенный с вторым входом блока управления приводом ножниц, датчики перемещения проката и реза, блок оптимального управления, соединенный первым входом с выходом задатчика мерных длин, вторым входом - с датчиком перемещения проката, третьим входом - с датчиком реза, первый выходом - с третьим входом блока управления приводом ножниц, отличающаяся тем, что, с 121 8целью снижения тепловых потерь и динамических перегрузок в электроприводе, в систему введен блок выделенияразностной частоты, первый вход которого соединен с датчиком перемещенияпроката, второй вход - с вторым выходом блока оптимального управления,а выход - с вторым входом реверсивного счетчика,2. Система по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок оптимального управления содержит три умножителя частоты, три счетчика, сумматор, преобразователь частота - напряжение, кодовый дискриминатор, ключ и задатчик, при этом первые входы сумматора, трех умножителей частоты, кодового дискриминатора и установочный вход первого счетчика являются первым входом блока оптимального управления, второй вход сумматора соединен с задатчиком, а выход - с вторым входом первого умножителя частоты, тактовый вход которого через ключ соединен с датчиком перемещения проката и является вторым входом блока оптимального управления, выход первого умножителя частоты подключен к тактовым входам второго и третьего умножителей частоты и счетному входу первого счетчика, первый выход которого соединен с вторым входом второго умножителя частоты, а второй выход - с первыми входами преобразователя частота - напряжение и второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго умножителя частоты й вторым входом преобразователя частота - напряжение, выход которого является первым выходом блока оптимального управления, выход второго счетчика. соединен с вторым входом третьего умножителя частоты, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика и является вторым выходом блока оптимального управления, третьим входом которого являются объединенные установочные входы трех счетчиков, при этом выход третьего счетчика подключен к второму входу кодового дискриминатора, выход которого соединен с управляющим входом ключа.1260121 лю блом улрИл. оставитель В.Ткаченкоехред А.Кравчук орректор Т.Колб Редактор Е.Коп каз 5166/ Подписнта СССР ытииаб., д. 4/ Прои твенно-полиграфическое предприят НИИП по 035, Тираж 1001Государственного комелам изобретений и о осква, Ж, Раушская Ужгород, ул, Проектная, 4