Устройство для автоматического регулирования натяжения длинномерного материала при перемотке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 111) Н 77/00, О 05 1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЯГДВж)п)ф( ,1-,.1.".,Фньяи ГЕпА ИЗОБРЕТЕН ПИС РСНОМУ СВИ(21) 3 (22) 2 Ю 36но-исслтрукторованы овател ий инэл нности, сельском порте и Харьков- институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ДЛИННОМЕРНО ГО МАТЕРИАЛА ПРИ ПЕРЕМОТКЕ(57) Изобретение относится к автома тическим устройствам для управления натяжением длинномернвго материала при перемотке на технологическом об рудовании целлюлозно-бумажной про" мышленности и других производствах со сходными технологическими процессами. Целью изобретения является повьппение точности регулирования за счет компенсации изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения. Устройство содержит регулятор 5 тока якоря тормозного генератора 1 механизма размотки, под"1341 38 10 15 30 35 ключенного посредством первого блока 3 сравнения к выходу вычислительного блока 13, к первому и второмуразрядным входам которого подсоединены выходы датчика 12 диаметра разматываемого рулона и блока 14 формирования темпа ускорения. Перед началом работы устройства в регистры40 и 41 с помощью задатчиков 38 и 39коэффициентов вводятся соответственно числа В,и И, а в реверсивныесчетчики 45 и 46 с помощью задатчиков49 и 50 ускорения и максимальногоускорения- соответственно числоИр(И,), пропорциональное времени Изобретение относится к автоматическим устройствам для управления натяжением длинномерного материала приперемотке на технологическом оборудовании целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в других отраслях промьппленности для управления работой продольно-резательных и перемоточных станков.Целью изобретения является повышение точности регулирования за счеткомпенсации изменения инерционныхмасс станка в режимах разгона и торможения.На чертеже представлена структурная схема устройства,Устройство содержит тормозной генератор 1 механизма размотки, датчик2 тока якоря, подключенный к первомувходу первого блока 3 сравнения,второй вход которого связан с задатчиком 4 натяжения, а выход подключенк входу регулятора 5 тока якоря тормозного генератора 1, регулятор 6скорости, к выходу которого подсоединен электродвигатель 7 механизма намотки, второй блок 8 сравнения, первый вход которого связан с выходомдатчика 9 скорости механизма намотки,второй вход посредством задатчика 10интенсивности соединен с задатчиком11 скорости, а выход подключен к входу регулятора 6 скорости, датчик 12диаметра разматываемого рулона, вычислительный блок 13, выход которогосвязан с третьим входом первого блоразгона (торможения), и число Исоответствующее максимальному ускорению, При подаче на шину 21 "Разгон"или 22 "Торможение" внешнего сигналана соответствующие разрядные входывычислительного блока 13 поступаюткоды значения ускорения г 177 Ы и диаметра Йр разматываемого рулона, обработка которых с помощью цифроаналоговых преобразователей 32-37 умножающего типа позволяет получить зависимость динамической составляющейтока якоря тормозного генератора 1 ввиде 1=(К, бр+К /йр )67/йС. 2 з,п,ф лы 1 ил,ка 3 сравнения, блок 14 формированиятемпа ускорения, релейный элемент15, триггер 16, элемент И 17, элементы НЕ 18 и 19, элемент ИСКЛЦЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, первый вход релейного элемента 15 связан с выходом триггера 16, В- и Б-входы которого посредством элементов НЕ 18 и 19 соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока 14 формирования 1 емпа ускорения и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 20, а также с шинами 21 "Разгон"и 22 "Торможение", второй вход релейного элемента 15 связан с отрицательным полюсом источника 23 опорного напряжения, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 связан с первым входом элемента И 17, второй вход которого подключен к выходу записи дат 2" чика 12 диаметра разматываемого рулона, управляющий вход которого связан с выходом элемента И 17, первый разрядный вход вычислительного блока 13 подключен к выходу датчика 12 диаметра раэматываемого рулона, второй разрядный вход связан с выходом блока 14 формирователя темпа ускорения, ,а вход опорного напряжения - с выхо, дом релейного элемента 15,Датчик 12 диаметра разматываемогорулона включает датчики оборотов 24разматываемого рулона, 25 механизманамотки, счетчик 26, регистр 27,триггер 28, элемент И-НЕ 29, формирователи 30 и 31 одиночных импульсов,причем датчик 24 оборотов разматыва1341 1 Г, О 1, ми р емого рулона подключен к С-входу триггера 28, инверсный выход которо,го соединен с первым входом элемента 29 И-НЕ а прямой выход посредствомУ5 последовательно включенных формирователей 30 и 31 одиночных импульсов с входом стирания счетчика 26, датчик 25 оборотов механизма намотки подсоединен к второму входу элемента И-НЕ 29, выход ко.срого соединен со счетным входом счетчика 26, управляющий вход датчика 12 диаметра разматывае-. мого рулона подключен к управляющему входу регистра 27, к разрядному входу которого подсоединен разрядный выход счетчика 26, а выход первого формирователя 30 одиночных импульсов связан с выходом записи датчика 12 диаметра разматываемого рулона.20Вычислительный блок 13 включает цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 32-37 умножаюЩего типа, задатчики 38 и 39 коэффициентов, регистры 40 и ,41, сумматор 42 и блок 43 умножения, причем разрядные входы первого и второго ЦАП 32 и 33 связаны соответственно посредством регистров 40 и 41 с задатчиками 38 и 39 коэффициентов, а входы опорного напряжения подключе 30 ны к входу опорного напряжения вычислительного блока 13, выход первого ЦАП 32 подсоединен к входу опорного напряжения третьего ЦАП 34, выход которого связан с входом опорного напряжения четвертого ПАП 35, выход второго ЦАП 33 подключен к резистор- ному входу обратной связи пятого ЦАП 36, выход которого объединен с собственным входом опорного напряжения и подсоединен к резисторному входу обратной связи шестого ЦАП 37, причем разрядные входы третьего - шестого ЦАП 34-37 объединены и подключены к первому разрядному входу вычислительного блока 13, входы суммато ра 42 соединены соответственно с выходами четвертого и шестого ЦАП 35 и 37, а выход подключен к аналоговому входу блока 43 умножения, разрядный вход которого подсоединен к второму разрядному входу вычислительно-. го блока 13, а выход связан с выходом вычислительного блока 13Блок 14 формирования темпа ускоре ния содержит генератор 44 опорной частоты, реверсивные счетчики 45 и 46, регистр 47 ускорения, триггер 48, задатчик 49 ускорения, задатчик 50 138 4максимального ускорения, Формирователь 51 одиночных импульсов, элемент И 52, ,элемент ИЛИ-НЕ 53 и элемент ИЛИ 54, причем первый и второй входы блока 14 Формирования темпа ускорения подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ 53, выход которого соединен с Я-входом триггера 48, выход генератора 44 опор. ной частоты подсоединен к первому входу элемента 52 И, второй вход которого связан с выходом триггера 48 и посредством формирователя 51 одиночных импульсов с входом сброса регистра 47 ускорения, а выход подсоединен к входам вычитания реверсивных счетчиков 45 и 46, задатчик 49 ускорения и задатчик 50 максимального ускОрения подключены соответственно к разрядным входам первого 45 и второго 46 реверсивных счетчиков, выход переполнения первого реверсивного счетчика 45 связан со счетным входом регистра 47 ускорения и с первым вхо" дом элемента ИЛИ 54, выход которого подключен к управляющему входу первого реверсивного счетчика 45, выход переполнения второго реверсивного счетчика 50 соединен с В-входом триггера 48, а управляющий вход - с вторым входом элемента 54 ИЛИ и входом сброса регистра 47 ускорения, выход которого связан с вторым разрядным выходом блока 14 формирования темпа ускорения: Устройство работает следующим образом.Перед началом работы в регистры 40 и 41 с помощью задатчиков 38 и 39 коэффициентов вводятся соответственно числа И и Г 1 характеризующие технологические параметры материала, а в реверсивные счетчики 45 и 46 с помощью задатчиков 49 ускорения и 50 максимального ускорения соответственно число Б(Б), пропорциональное времени разгона (торможения) и число И соответствующее максимальному ускорению и учитывающее емкость регистра ускорения 47 где 11- необходимая емкость регист" ра 47 ускорения; И,- минимальное время торможения, соответствующее максимальному ускорению. При разгоне или торможении наодну из шин (цРазгон" 21 или "Тормо5 13411 жение" 22) подается сигнал "1", триггер 16 переключается в одно иэ состояний, при котором на выходе релейного элемента 15 формируется сигнал опорного напряжения Па необходимой полярности, элемент ИСКЛ 10 ЧАЮ 1 ЦЕЕ ИЛИ 20 разрешает запись в регистр 27 числа Б, пропорционального диаметру разматываемого рулона й, а в блоке . 14 формирования темпа ускорения взводится триггер 48 и производится запись в регистр 47 ускорения значенияачускорения. Далее эта информация15 поступает на второй разрядный вход вычислительного блока 13, в котором , вычисляется зависимость динамической составляющей тока тормозного генератора 1 т, аксИю(5) Одновременно датчик 12 диаметра 20 разматываемого рулона подсчитываетчисло импульсов датчика 25 механизманамотки эа один оборот рулона. Накаждом обороте разматываемого рулонатриггер 28 переключается в одно из 25 состояний. Когда триггер 28 находится в состоянии "О", в счетчик 26 записывается число импульсов датчика25 оборотов механизма намотки. Приустановке триггера 28 в состояние 30 "1" формирователь 30 одиночных импульсов вырабатывает импульс записи,при помощи которого осуществляетсяперезапись содержимого счетчика 26 врегистр 27, после чего формирователь31 одиночных импульсов вырабатывает 35импульс стирания, очищающий счетчик26 и подготавливающий его для приемаимпульсов датчика 24 оборотов разматываемого рулона на следующем оборо те рулонаСодержимое Б регистра 27 подается на первый разрядный вход вычислительного блока 13, а с него - на разрядные входы третьего " шестого ЦАПДля первого 32 и второго 33 ЦАП 45опорным напряжением является сигнал-11 с выхода релейного элемента 15,поэтому на их выходах вырабатываютсясигналы(3) и подается на третий вход блока 3 сравнения.При этом сигналом "1" на выходе триггера 48 через формирователь 51 одиночных импульсов осуЩествляется сброс регистра 47 ускорения и запись в реверсивные счетчики 45 и 46 чисел 11 р(юг) и Бт,ма а также разрешается прохождение импульсов Г от генератора 44 опорной частоты через элемент И 52 на входы вычитания реверсивных счетчиков 45 и 46. Импульсы частоты , вычитаются из записанного в реверсивный счетчик 45 числа Ир(Ы ), и после поступления на его вход заданного числа импульсов Ир(И,) на выходе переполнения реверсивного счетчика 45 вырабатывается импульс, поступающий на счетный вход регистра 47 ускорения и перезаписывающий иэ задатчика 49 ускорения в реверсивный счетчик 45 число Бр(Б). Частота следования импульсов на выходе переполнения реверсивного счетчика 45 рав- на импульсов частоты 1 на выход элемента И 52, и цикл определения усачкорения Б=заканчивается,с 11Таким образом, время прохождения частоты 1,1 на входы реверсивных счетчиков 45 и 46 равно За это время в регистр 47 ускорения записывается число, пропорциональ ЙУное заданному ускорению о 1 м от маД - - . а,Ер ИрИмпульсы частоты Х поступая на вход реверсивного счетчика 46, вычитаются из записанного в нем числа Мт , и после поступления на его вход заданного числа импульсов Бр , на выходе переполнения реверсивного счетчика 46 вырабатывается импульс, устанавливающий триггер 48 в состояние "О", чем запрещается прохождение. - для разгона,Так как выход первого ЦАП 32 является опорным напряжением третьего(8) Выход третьего ЦАП 34 является опорным напряжением четвертого ЦАП 35 и,следовательно, на его выходе напряжение равно 10 7 341 ЦАП 34, то на его выходе формируется напряжение138 8который поступает на третий вход блка 3 сравнения,В результате изменения ток яко-.ря тормозного генератора 1 осуществляется компенсация изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения при изменяющемся ускорении,Формула.из обретенияЦс, Ик ИсПринимая , =К и - =а, полу 2 В б 2 В б 15 чаем первое слагаемое формулы (2),1т. е, + Ка, которое поступает на вход сумматора 42.Выход второго ЦАП 33 соединен с резистором обратной связи пятого ЦАП 36, а выход аналогового усилителя пятого ЦАП 36 - со своим входом опорного напряжения, поэтому сигнал на выходе пятого ЦАП 36 оппеделяется выражением 251-1 Мв 2"11 ви 5 - б -- ,(10)Вкцк 2 л Я ф к ачт="(:. а + -) -а, асб Выход пятого ЦАП 36 соединен с резистором обратной связи шестого ЦАП 37, а выход аналогового усилителя ше- З 0 стого ЦАП 37 - со своим входом опорного напряжения, поэтому сигнал на выходе шестого ЦАП 37 З Икобык б - ( )2" Й(11)35 11 а И кбПринимая б в - =К получаем нав ВЭвыходе шестого ЦАП 37 второе слагаемое ФоРмУлы (2), т,е.б -г , котоРоеК 4,0 поступает на второй вход сумматора 42.Таким образом, каждый раэ при разгоне или торможении на выходе чет вертого 35 и шестого 37 ЦАП вырабатываются соответственно сигналыКК,а и -г необходимой полярности, эти сигналы складываются в сумматоре 42 и поступают на вход блока 43 умножения, на разрядном входе которого в это время присутствует число а 7После операции перемножения на а55 выходе вычислительного блока 13 формируется аналоговый сигнал 1. Устройство для автоматического регулирования натяжения длинномерного материала при перемотке, содержащее тормозной генератор механизма раэмотки, подключенный к выходу регулятора тока якоря, датчик тока якоря, подсоединенный к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого связан с задатчиком натяжения, а выход подключен к входу регулятора тока якоря, электродвигатель механизма намотки, подсоединенный к выходу регулятора скорости, второй блок сравнения, первый вход которого связан с датчиком скорости механизма намотки, второй вход посредством эадатчика интенсивности - с задатчиком скорости, а выход подключен к входу регулятора скорости, датчик диаметра 1разматываемого рулона и вычислительный блок, выход которого связан с третьим входом первого блока сравнения, а также шины Разгон и Торможение, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности регулирования натяжения за счет компенсации изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения, оно имеет блок Формирования темпа ускорения, релейный элемент, триггер, элемент И, элементы НЕ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый вход релейного элемента связан с отрицательным полюсом опорного напряжения, а второй вход - с выходом триггера, К- и Я-входы которого посредством элементов НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока формирования темпа ускорения и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также с шинами "Разгон" и "Торможение", при этом выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связан с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу записи датчика диаметра разматываемого рулона, управляющий вход которого связан с выходом элемента И, первый разрядный вход3810ный вход которого является вторым разрядным входом вычислительного блока, а его выход является выходом вычислительного блока. 13411 вычислительного блока подключен к выходу датчика диаметра разматываемого рулона, второй разрядный вход связан с выходом блока формирования тем 5 па ускорения, а вход опорного напряжения - с выходом релейного элемента.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем,что вычислительный блок содержит цифроаналоговые преобразователи умножающего типа, эадатчики коэффициентов, регистры, сумматор и блок умножения, причем разрядные входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей свя заны соответственно посредством регистров с задатчиками коэффициентов, а входы опорного напряжения являются входом опорного напряжения вычислительного блока, выход первого цифроаналогового преобразователя подсоединен к входу опорного напряжения третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого связан с входом опорного напряжения, четвертого 25 цифроаналогового преобразователя, выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к резисторному входу обратной связи. пятого цифроаналогового преобразователя, выход которого и его вход опорного напряжения объединены и подсоединены к резисторному входу обратной связи шестого цифроаналогового преобразователя, причем разрядные входы третьего, четвертого, пятого и шестого цифроаналоговых преобразователей объединены и являются первым разрядным входом вычислительного блока, входЫ сумматора соединены соответ 40 ственно с выходами четвертого и шестого цифроаналоговых.преобразователей, а его выход подключен к аналоговому входу блока умножения, раэряд 3 Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования темпа ускорения содержит генератор опорной частоты, реверсивные счетчики, регистр ускорения, триггер, задатчик ускорения, задатчик максимального ускорения, формирователь одиночных импульсов, элемент И, элемент ИЛИ-НЕ и элемент ИЛИ, причем первый и второй входы элемента ИЛИНЕ являются входами блока формирования темпа ускорения,его выход соединен с Б-входом триггера, выход генератора опорной частоты подсоединен к первому входу элемента И, второй вход которого связан с выходом триггера и посредством формирователя одиночных импульсов - с входом сброса регистра ускорения, а выход подсоединен к входам вычитания реверсивных счетчиков, при этом задатчик ускорения и задатчик максимального ускорения подключены соответственно к разрядным входам первого и второго реверсивных счетчиков, выход переполнения первого реверсивного счетчика связан со счетным входом регистра ускорения и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу первого реверсивного счетчика, выход переполнения второго реверсивного счетчика соединен с В-входом триггера, а его управляющий вход - с вторым входом элемента ИЛИ и входом сброса регист.ра ускорения, выход которого является выходом блока формирования темпа ускорения. Составитель А.Козлов Редактор Л,Веселовская Техред М.Ходанич Корректор,И.Ердейи тЗаказ 4392/27 Тираж 590 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.