Устройство для управления перемоткой длинномерного материала

-12 о-техй техное конструктор бюро геофизичес ики72 Ю.Н. С .А. Са В.А. ДоВ.К. С677.052вторск3792,остья нов, (53) (56) У. 13 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.954 (088.8)А ое свидетельство СССР 1 кл. В 65 Н 59/38, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМОТКОЙ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к перемоточным устройствам и может быть использовано, в частности, в геофизических каротажных подъемниках, грузоподъемных механизмах и т.д. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, Перед началом перемотки соответствующими задатчиками 12, 23 и 25 устанавливаются начальное число слоев материала 9 на барабане 4, направление перемотки и требуемая скорость перемотки. В процессе работы с помощью датчиков 10 крайних положений нитераскладчика, сумматора 11 числа слоев материала и программного задатчика 15 частоты вращения барабана на основе сигнала датчика 3 частоты вращения .двигателябарабана в сумматоре 16,осуществляется вычисление линейной скорости .перемотки. Регулятор 17 в процессеперемотки осуществляет управлениечастотой вращения двигателя 1 барабана так, что при изменении радиусанамотки барабана 4 линейная скоростьперемотки остается постоянной. В процессе работы с помощью сумматора 18,суммирующего усилителя 19, преобразователя 20 напряжение - частота,счетчика 14 длины материала, элемента 22 сравнения, задатчика 23 длиныматериала и ключа 24 осуществляетсяавтоматический останов двигателя 1барабана после перемотки заранеезаданной длины перематываемого материала, Устройство обеспечивает предотвращение возможности разрыва перематываемого материала за счет наличиядатчика 28 тока, формирующего сигнална входе регулятора 17. В устройствепредусмотрена индикация усилия натяжения перематываемого материала, осуществляемая с помощью сумматора 27,датчика 28 тока и индикатора 26 натяжения. С помощью индикатора 21 длиныосуществляется индикация длины перемотанного материала. 1 э.п. ф-лы,1 ил.тель 20 напряжение - частота со счетным входом счетчика 14 длины материала (кабеля), выходы которого подключены к входам индикатора 21 длины материала и к первым входам цифрового элемента 22 сравнения, вторые входы которого подключены к выходам задатчика 23 длины материала, а выход соединен с одним входом ключа 24, другой вход которого подключен к выходу задатчика 25 линейной скорости перемотки, а выход соединен с аналоговым входом сумматора 16.Индикатор 26 усилия натяжения материала своим входом соединен с выходом сумматора 27 цифровые входь 1 которого подключены к выходам сумматора 11 числа слоев материала, а аналоговый вход соединен с входом обратной связи по току регулятора 17 и с выходом датчика 28 тока электродвигателя барабана.Устройство работает следующим образом.Электродвигатель 1 барабана, например электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, управляется регулятором 17, осуществляющим в зависимости от соотношения заданной и фактической скоростей и требуемого направления вращения работу с постоянной частотой вращения.Задание скорости перемотки осуществляется задатчиком 25 линейной скорости перемотки, на выходе которого формируется сигнал, поступающий на вход задания скорости регулятора 17 через ключ 24 и сумматор 16. На вход обратной связи по скорости регулятора 17 поступает напряжение с датчика 3 частоты вращения электродвигателя барабана, которое пропорционально фактической скорости вращения электродвигателя 1. Переключателем 13 направления перемотки является, например, трехполюсный переключатель (тумблер) с двумя парами перекиднь 1 х контактов. Регулятор 17 представляет собой, например, двухконтурную систему подчиненного регулирования с внешним контуром по скорости и внутренним по току. Перед началом процесса перемоткизаранее известное количество слоевматериала (кабеля, содержащегося набарабане 4) набирается в задатчике12 исходного числа слоев материала.Этот задатчик представляет собой,1 "1461738 2Изобретение относится к перемоточным устройствам и может быть использовано, в частности, в геофизическихкаротажных подъемниках, грузоподъемных механизмах и т.д. 5Цель изобретения - расширение технологических возможност ей,На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Электродвигатель 1 барабана свя - 0зан своими выходами с входами редуктора 2 бараоана и датчика 3 частотывращения электродвигателя барабана.Выходы редуктора 2 барабана присоединены соответственно к барабану 4и редуктору 5 раскладки, соединенному с налом механизма раскладки 6,имеющим профилированные пазы 7 дляпередвижения подвижного основания8, предназначенного для раскладкиперематываемого материала 9; Датчики 10 крайних положений нитераскладчика, выходы которых объединены, срабатывают при перемещении подвижногооснования 8 в крайние положения.Выходы датчиков крайних положенийнитераскладчика подсоединены к счетному входу сумматора 11 числа слоевматериала, информационные входы которого подключены к выходам задатчика12 исходного числа слоев материалана барабанах, а управляющий входсоединен с выходом переключателя 13направления перемотки материала ис управляющим входом счетчика 14 длины материала (кабеля) . Выходы сумматора 11 числа слоев материала соединены через программный задатчик 15частоты вращения барабана с цифровыми входами сумматора 16, выход которого соединен с входом задания скорости регулятора 17 скорости электродвигателя барабана, вход задания направления перемотки регулятора 17соединен с выходом переключателя 13 45направления перемотки, Выход регулятора 17 соединен с электродвигателем 1 барабана. Выход датчика 3частоты вращения электродвигателябарабана соединен с входом обратнойсвязи по скорости регулятора 17, атакже с аналоговым входом сумматора18 и с одним входом суммирующегоусилителя 19, другой вход которогосоединен с ВыхОДОм сумматора 18, Цифровые входы которого подключены квыходам сумматора 11 числа слоевматериала, Выход суммирующего усили теля 19 соединен через преобразова 1461 738например, набор программных переключателей, позволяющих задать на информационных входах сумматора 11 числа слоев материала двоичный код, соот 5 ветствующий исходному числу слоев материала. Тумблеры (ключи) переключателя 13 направления перемотки устанавливают в требуемое положение, Потенциометр задатчика 25 линейной ско рости перемотки выставляется в соответствии с требуемой скоростью перемотки.При подаче напряжения питания на устройство в сумматоре 11 числа 15 слоев материала, представляющем собой двоичный реверсивный счетчик, после подачи на вход установки лог. "1" записывают исходное число И слоев, которое определяется выражением 20РоИ = И + (1)гс 1 кгде И - начальное число слоев кабеля на барабане;Эо - диаметр барабана со смотанным кабелем, м;Й - диаметр наматываемого кабеля, м.Датчики 10 крайних положений нитераскладчика являются, например, кон цевыми выключателями, формирующими лог. "0" (эамкнутое состояние) в крайних положениях подвижного основания 8 механизма раскладки кабеля. Они формируют сигнал об окончании на барабане 4 очередного слоя, который надо добавить (или вычесть) из общего исходного числа Х , зафиксированного в сумматоре 11 числа слоев материала, на который поступает логический сиг нал по окончании слоя перемотки, под действием которого увеличивается или уменьшается на единицу двоичный код на выходах сумматора 11 числа слоев материала в зависимости от уровня ло гического сигнала, поступающего на вход задания направления счета сумматора 11 числа слоев материала с выхода переключателя 13 направления перемотки. 50В процессе смотки кабеля с барабана 4 на выходах сумматора 11 числа слоев материала формируется двоичный, код числа Е:(2) 551, = М + и,где и - количество слоев кабеля, смотанного с момента начала процесса перемотки.(3) где ш - количество разрядов умножающего цифроаналогового преобразователя программного задатчика 15 частоты вращения барабана.Исходной предпосылкой для получения функциональной зависимости величины М, формируемой на выходе программного задатчика 15 частоты вращения барабана, от текущего значения числового кода, поступающего на вход программного задатчика 15 частоты вращения барабана, является выраже- ние(4) где м) - угловая скорость вращениябарабана с намотанным кабелем;Ру - внешний диаметр барабанас намотанным кабелем;Ч - линейная скорость движения кабеля.Представим выражение (4) в виде где К - постоянная величина, учитывающая коэффициент передачи: регуля.тора 17 с электродвигателем 1 барабана, задатчика 25 линейной скорости перемотки, ключа 24 и сумматора 16.Поскольку число М, формируемое на выходах программного задатчика 15 частоты вращения барабана в начальный момент смотки, равно числу Двоичный код числа 1 поступает на входы программного задатчика 15 частоты вращения барабана, С выходов программного эадатчика 15 частоты вращения барабана числовой код поступает на цифровые входы сумматора 16. Программный задатчик 15 частоты вращения барабана представляет собой, например, постоянное запоминающее устройство (КР 556 РТ 5), а сумматор 16 - умножающий цифроаналоговый преобразователь (КР 572 ПА 1).На выходе сумматора 16 формируется напряжение 01, пропорциональное, как напряжению У, поступающему с задатчика 25 линейной скорости перемотки через ключ 24 на аналоговый вход сумматора, так и числовому коду М, поступающему с программного задатчика 15 частоты вращения барабана. ИмеемМо то на основании выражения (5)получим значение линейной скоростиЧс кабеля в начальный момент смотки; Чо = Пь МК(1 о 2 Ж 1)о) (6) В процессе смотки значение линейной скорости Чперемотки кабеля определяется как Чд= Ю МК(ИО 2 с 1 к + Эо - 2 Ж и),(7) процесса перемоткиПоскольку в процессе смотки числоМя должно формироваться таким образом,чтобы выполнялось равенство Ч= Ч,то на основании уравнений (6) и (7)получаем зависимость М от п: Ро(И+ - -)2 с 1 ИсМ (8) я й Ис-иИ+ --- ио 2 ДсТаким образом, в ячейки постоянного запоминающего устройства программного задатчика 15 частоты вращения барабана записываются числа, рассчитанные по формуле (8). Адреса соответствующих ячеек постоянного запоминающего устройства А, рассчитываются по формуле 30 вА = М, ++ и,иВ результате с выхода сумматора 16на вход задания скорости регулятора17 поступает напряжение Уо котороепри постоянном напряжении заданияизменяется таким образом, что приизменении числа слоев кабеля на барабане линейная скорость движения кабеля остается постоянной,.На выходе сумматора 18 (например, схема КР 572 ПА 1) формируетсянапряжение Ус, пропорциональное числу, сформированному на выходах сумматора 11 числа слоев материала, инапряжению, поступающему с датчика3 частоты вращения. Имеем 40 45 50 55 П =(И ++ и) . (9)Бэ Ро2 п о 2 с 1где Мя - значение числового кода,фор мир уемог о на выходах и остоянного запоминающего устройства программного задат чика 15 частоты вращения барабана в процессе смотки кабеля;п - количество слоев кабеля,смотанных с момента начала 20 КоэФфициент передачи суммирующего усилителя 19 по первому входу равен плюс 1, а по второму - минус0 о2(И + )В результате на выходе2 с 1суммирующего усилителя 19 Формируется напряжениеЛ ПЭ Цд0 = -(1 + -) - + - п (10)сч 9 2 Д 2 и 1 2 нНапряжение Псч имеет отрицательную величину и уменьщается при смотке кабеля. Абсолютное значение напряженияпропорционально линейной скорости движения кабеля. Напряжение с выхода суммирующего усилителя 19 поступает на вход преобразователя 20 напряжение - частота, на выходе которого формируются импульсы с частотой следования, пропорциональной абсолютному значению напряжения, поступающего на его вход. Импульсы с выхода преобразователя 20 поступают на счетный вход счетчика 14 длины, который представляет собой, например, пятидекадный двоично-десятичный реверсивный счетчик (К 56 1 ИЕ 14), на выходах которого в зависимости от уровня логического сигнала, поступающего с выхода переключателя 13 направления перемотки формируется двоично-десятичное число, пропорциональное длине смотанного кабеля. Перед началом процесса перемотки все разряды счетчика 14 устанавливаются в нуль. Информация с выходов счетчика 14 длины поступает на входы цифрового индикатора 21 длины перемотанного кабеля, представляющего собой, например набор последовательно включенных дешифраторов двоично-десятичного в семисегментный код (КР 514 ИД 2) и знаковых индикаторов (АЛС 324 б). Двоично-десятичное число с выходов счетчика 14 длины кабеля поступает на одни входы элемента 22 сравнения (например, схема К 56 1 ИП 2), на другие входы которого поступает двоичнодесятичное число с задатчика 23 длины кабеля. При помощи эадатчика 23 задается двоично-десятичное число на вторых входах элемента 22 сравнения, которому соответствует требуемая длина перемотки кабеля в метрах. Задатчик 23 длины кабеля представляет собой, например, набор программных переключателей.1461 В момент времени, когда в процессе смотки кабеля число, формируемоена выходах счетчика 14 длины кабеля,превысит число, установленное на вьг5ходах задатчика 23 длины кабеля, навыходе элемента 22 сравнения формируется уровень лог. "1", под действиемкоторой напряжение на выходе ключа 24Ф(например, схема КР 590 КН 7) и напряже Оние П на входе регулятора 17 уменьшится до нуля. В результате автоматически произойдет останов электродвигателя 1 барабана.Напряжение с выхода датчика 28 15тока электродвигателя 1 барабана поступает как на вход обратной связи потоку регулятора 17, так и на аналоговый вход сумматора 27 (например, схема КР 572 ПА 1). В случае, когда ток 2 Оэлектродвигателя 1 барабана, а следовательно, и момент на валу электродвигателя 1 превысят допустимый уровень, который определяется разрывнымусилием кабеля, произойдет останов 25электродвигателя 1 барабана с поддержанием. постоянного момента наего валу, что необходимо при проведении геофизических исследованийскважин. В случае зацепления скважин- ЗОного прибора за стенки скважины этопредотвращает как обрыв кабеля, таки не позволяет опускаться вниз скважинному прибору после останова эле-ктродвигателя 1 за счет сохранения35момента на его валу.1На выходе сумматора 27 формируется напряжение, пропорциональное токуэлектродвигателя 1 барабана и числовому коду, который формируется на 4 Овыходах сумматора 11 числа слоевматериала. Поскольку в процессе смотки число увеличивается пропорционально уменьшению числа слоев кабеля набарабане 4, то напряжение, формируемое 45на выходе сумматора 27, пропорционально усилию натяжения перематываемогокабеля,Формула изобретения 5 О 1, Устройство для управления перемоткой длинномерного материала, содержащее датчики крайних положений нитераскладчика, объединенные входы которых подключены к счетному входу сумматора числа слоев материала, установочным входом связанного с выходом задатчика исходного числа 738 8слоев материала на барабане, управляющим входом вс выходом переключателя направления перемотки материала, а выходом через программныйзадатчик частоты вращения барабанас первым входом сумматора, выходомсоединенного с первым входом регулятора скорости электродвигателя барабана, вторым входом подключенногок выходу переключателя направленияперемотки материала, датчик частотывращения электродвигателя барабанаи задатчик линейной скорости перемотки материала, о т л и ч а ю щ ее с.я тем, что, с целью расширениятехнологических возможностей, оноснабжено счетчиком, задатчиком и индикатором длины материала, элементом сравнения, последовательно включенными суммирующим усилителем ипреобразователем напряжение - частота, ключом и дополнительным сумматором, при этом выходы сумматора числаслоев материала и датчика частотывращения электродвигателя барабаначерез дополнительный сумматор связаны с первым входом суммирующегоусилителя, вторым входом подключен,ного к выходу датчика частоты вращения,электродвигателя барабана,выход преобразователя напряжения - частотасвязан с суммирующим входом счетчика длины материала, управляющимвходом соединенного с выходом переключателя направления перемотки материала, а выходом - с входом индикатора длины материала и с первымвходом элемента сравнения, вторымвходом подключенного к выходу зддатчика длины материала, а выходом -к управляющему входу ключа, информационный вход которого соединен с выходом задатчика линейной скоростиперемотки материала, а выход - свторым входом сумматора, причем выходдатчика частоты вращения электродвигателя барабана связан с третьим входом регулятора скорости электродвигателя барабана,2, Устройство по п. 1, о т л и,ч-а ю щ е е с я тем, что, с целью.повышения точности, оно снабжено датчиком тока электродвигателя барабанаи последовательно включенными вторымдополнительным сумматором и индикатором усилия натяжения материала,при этом выход датчика тока электродвигателя барабана соединен с четвер;0 Составитель Б. КисинТехред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко Редактор М. Петрова Заказ б 35/19 Тираж 531 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 тым входом регулятора скорости элект-, родвигателя барабана и с первым входом второго дополнительного сумматора, второй вход которого подключенк выходу сумматора числа слоев материала.