Способ регулирования натяжения полосы при смотке

, В 1)5 ВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕО СССРТ СССР) ГОСУДА ВЕ ДОМС (ГОСГ)АТ Е ИЗОБРЕТЕНИ И ИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО(57) Использование: при автоматизации прокатного производства. Сущность: в способе регулирования натяжения полосы при смотке. заключающемся в задании технологического значения натяжения Ти, измерении текущего диаметра рулона, вычислении моментов, действующих на злектропривод моталки, формировании сигнала заданий полного тока электропривода и его коррекции в функции изменения диаметра рулона, дополнительно в процессе смотки измеряют значение тока и потока электро- привода. соответствующее измеренному значению диаметра рулона и, учитывая что Ти на первом шаге равно Тнь определяют текущее значение натяжения Тин) по приводимым математическим зависимостям, а затем корректируют Т,. 2 ил. кий, А тныхолосе ,00ляющих будут отличаться от их расч значений и величина натяжения в и будет либо выше, либо ниже заданнойУравнение для моментов привод талки в начальный момент регулиро натяжения можно представить в виде,Од а мо- О ания М 1 В последующий момент смотки измеится радиус рулона и соответственно уравение моментов будет 2 - М нат 2+М иа лин 2 +(71) Киевский институт автоматики им,ХХЧ съезда КПСС(56) Патент Японии, кл. В 65 Н 25/22, 1978.Денис Б.ДКиэименко Л.Д, и др, Стабилизация полосы при смотке в рулон моталкой стана горячей прокатки, Сб,: Автоматизация прокатных станов. Киев. Наукова думка, 1974, с,107 - 115.Перельмутер В,М., Брауде Ю,Н., Перчик Д.Я, и др. Тиристорные электроприводы прокатных станов, М,: Металлургия. 1978, с.105-109 (прототип).(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ ПРИ СМОТКЕ Изобретение относится к области автоматизации прокатного производства, а именно к способам регулирования натяжения в намоточных устройствах, и может быть использовано на современных моталках прокатных станов,Цель изобретения - повышение точности регулирования натяжения полосы при смотке.Сущность изобретения заключается в следующем. Поскольку параметры привода (мощность, ток, поток) барабана моталки зависят не только от натяжения полосы, но и о 1 таких факторов как момента изгиба; потерь в двигателе. подшипниках и механизме моталки; динамического момента, то, естественно, значения компенсирующих состав+ М изГ - М дин 1 + М 00+ е" аМ (6) СмФ Вычитая из выражения(2) выражение(1)получим; М 2 - М 1 = ( М нат 2 М нат 1 )- ( М дин 2 - М дин 1 ) + ( М пот 2 М пот ) М 2 М 1 - (М нат 2 М нат 1) где дета М= - ( М дин 2 - М дин 1 ) + +(М пот 2 М пот 1) так как М = СмФ1, а Мнат = ТОр/2, тоуравнение (3) можно представить в виде=Т 20 р 2/2 - Т 1 О р,/2+ сета М,Величиной можно пренеббетаМСмФречь, так как на небольшом числе витков приращение моментов мало, а значение См + Ф составляет несколько единиц, так, например, для двигателя моталки стана 2500 ммк оно составляет 3,3 (данные двигателя; тип П 2-800-1 17-8 ЧХЛ 4; 0 = 750 В; н - 1725 А; и = 210/400 об/мин; Мхх = 60 кГм; Вац + йтп = 0,038 Ом), тогда окончательное выражение (4) будет иметь вид Т 2 ОР 2 т 1 ОР 12 1 2 СмФ 2 СмФ Для соблюдения условия Т 2 = Т 1 необходимо, чтобы приращение тока и диаметра рулона соответствовали следующему урав- нению Т 2 =Т -- : (8) О - О, Если Т 2 не равно Т 1, то Т 2 можно определить на основании соотношения (5), разрешив его относительно Т 2,Т 2 =2 См Ф (2 - 1) -Для случая управления, при котором ток двигателя постоянен, а изменяется поток возбуждения выражение (7) будет иметь вид 10 Т 2 =2 С и 4 1 4( Ф 2 - Ф 1) -Или в общем виде уравнение (9), (10)15будет соответствовать выражениям (1),(2).Положительный эффект по сравнению спрототипом заключается в повышении каче-.ства рулонной продукции за счет более точного регулирования натяжения полосы присмотке, в частности формирование рулона стребуемым коэффициентом плотности смотки.Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом: задают технологическое значение натяжения; измеряют текущее значение радиуса рулона; вычисляютмоменты, действующие на электроприводмоталки; формируют сигнал задания полно.го тока электропривода моталки с учетомзаданного значения натяжения, вычисленных моментов и текущего радиуса рулона;определяют величину изменения радиусарулона и соответствующее ей изменение тока (или потока) двигателя барабана моталки;вычисляют согласно выражения (1) или (2)действительное значение натяжения; сравнивают действительное значение натяже 40 ния с заданным; корректируют величинузадания натяжения по величине рассогласования действительного значения натяженияс заданным,Сущность способа рассмотрим на сле 45 дующем примере,Используя известные выражения (2,3,4)для расчета составляющих моментов и соответственно токов для моталки станка 2500ммк и задаваясь следующими исходнымиданными:См " Ф = 3,33 кГм/А; Зо = 197,27 кгм; Ро=579 кг:Орб = 1 м: Тз 2 = 3322 кг; параметрыполосы т = 4,5 мм; Ь = 1,25 м; Оз = 30 кгlмм,для случая намотки 10 витков получим значение моментов и токов;М 1- Мн+ Миаг+ Мд+ Мпот = 1810+ 189,841830297н 2 СмФТн 533,4 2 3,33 32 1.09 25 30 беИа Т = Тз - Тн = 47 кг,После намотки еще 10 витков:М 2 = 1960 + 189.84 + 103 + 34,62 = 2284,96 кгм;2 = 588,6+ 57+ 31 + 10,4 687 А.Согласно выражению (7) 5 Тн = Р 3.33 (687-642)-3322 1,045) 1/1,09 = 3330 кг.При этом величина рассогласования бета Т" Тз-Тн 8 кг,Предположим, что к моменту намотки 10 первых 10 витков. действительный ток потерь составляет 20 А, так как регулятор тока будет поддерживать неизменным ток якоря двигателя, то за счет отклонения момента потерь произойдет уменьшение момента и, 15 соответственно, составляющей тока натяжения (4) и она будет иметь значение:н = 543 - 9,6 - 533,4 А.натяжение при этом составит;20 а общий ток привода:1 = 533,4 + 57 + 31.5 + 20 = 642 А.После намотки еще 10 витков1 = 577,4 + 57 + 31,5 + 20 = 685,9 А.Согласно (7)Тн = 23,33(685,9 - 642) - 33321,04 Яф 1/1,09 = 3248 кг. а величина рассогласования Согласно. прототипу действительное 40значение натяжения составляет 3248 кг призаданном 3322 кг, а точность поддержанияболее чем 2,В то же время согласно предлагаемомуспособу погрешность по отношению к действительному составляет менее 0,4,Следовательно, использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит повысить точностьподдержания натяжения полосы при смотке 50в 5 раз,На фиг,1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ,В состав схемы входят вычислительный 55 блок 5, фотодатчик 1, датчик импульсов тянущих роликов 9, датчик статического тока формирующих роликов 13, датчик импульсов барабана моталки 16, регулятор тока 14,На входы 1,2,3,4, вычислительного блока 5 от АСУТП или клавиатуры вводятся значения постоянных (диаметры механизмов,постоянная двигателя), параметры полосы,На входы 17,18,19,23,24, вычислительногоблока 5 поступают соответственно сигналыот датчика статического тока 12, импульс- .ных датчиков 13,16, фотодатчика 7 и импульсного датчика 9, а на входы 20,21,22 сигналыот датчика статического тока, датчика общего тока привода, датчика потока соответственно с выходов 26,27,28 регулятора тока14. Выход 25 вычислительного блока соединен со входом регулятора тока 14, На входы23,24, соответственно поступают сигналы отфотодатчика 7, датчика импульсов 9. Выходрегулятора тока 14 подключен к двигателю15 барабана моталки 10,В качестве фотодатчика 7 используетсяУфМ, а датчиков 9,13,16 ПДФ. Вычислительный блок 5 может быть реализован насерийных вычислительных средствах типаКТС ЛИУС, СММ или ПС.Предлагаемая схема работает следующим образом.Перед началом работы в вычислительный блок 5 вводят значения радиусов механизмов, коэффициенты и параметрыполосы. а также технологическое значениенатяжения.При поступлении полосы 6 в зону действия фотодатчика 7 схема начинает работатьи выдает задание на регулятор тока, величина которого рассчитывается аналогичнопрототипа, При этом диаметр рулона вычисляется согласно выражения где Йтр, чбм - количество импульсов датчиков 9,13;Мб, Мтр - количество импульсов на один оборот датчиков 9,13;Ор - диаметр рулона;Ор - диаметр тянущего ролика.Синхронизация работы датчиков 9,13 и 16 осуществляется с помощью фотодатчика 1 и датчика статического тока 12 и датчика статического тоа регулятора тока 14, При срабатывании данных датчиков вычислительный блок 5 проводит измерение и запоминание значений тока двигателей диаметр рулона Ор 1, поток двигателя Ф 1. После очередного полного оборота барабана моталки измеряется и запоминается значение 2, Орг. Ф 2. Анализируется, равен ли номинальному поток двигателя, и в случае равенства, фактическое натяжение рассчи 1830297тывается согласно выражению (1), в противном случае согласно выражению(2), На основе полученных результатов вычислительное устройство 5, корректирует величину заданного значения натяжения на величину разности между заданным и определяемым по формуле (1) или (2). После намотки порядка10 витков данная процедура может проводиться через каждые 2-5 витков (данное число подбирается при наладке системы), После выхода полосы 6 из зоны действия датчика 7. система переходит в исходное состояние для приема следующей полосы.Укрупненный алгоритм работы вычислительного блока 5 представлен на фиг,2.Алгоритм функционирует следующим образом:1) вводятся исходные данные: ширина, толщина полосы; требуемое значение натяжения и т.д.;2) проверяется состояние датчиков Д 7, Д 12, если состояние "1" то идти к шагу 3, иначе возврат к шагу 2;3) запускаются счетчики Сч 9, Сч 13, Сч 16, идти к шагу 4;4) присваивается значению диаметра рулона Ор значение диаметра барабана моталки О 6, идти к шагу 5;5) запускается и выполняется подпрограмма расчета и выдачи уставок согласно прототипа, идти к шагу 6;6) проверяется равенство содержимого Сч 16 числу импульсов на один оборот датчика Д 1.6, если да то идти к шагу 7, иначе возврат к шагу 6;7) считывание. запоминание и перезапуск всех счетчиков, идти к шагу 8;8) увеличение на единицу числа оборотов барабана моталки, идти к шагу 9;9) расчет по формуле (11) диаметра рулона, идти к шагу 10;1 О) присвоение диаметру рулона значения, вычисленного на шаге 9, перейти к шагу11;11) выполнение подпрограммы коррекции уставок по прототипу, перейти к шагу12;12) проверка выполнения условия больше или равно шести число оборотов барабана моталки, перейти к шагу 13:13) измерение и запоминание значенийвеличины тока и потока двигателя барабана моталки, идти к шагу 14;14) проверка равенства нулю переменной "в", если да, то идти к шагу 15, иначек шагу 16;15) присвоение значениям тока (потока) и диаметру рулона с индексом единица значений, измеренных на шаге 9 и шаге 13, идти к шагу 17; 16) присвоение значениям тока (потока)и диаметру рулона.с индексом 2 значений,полученных на шаге 9 и шаге 13, идти к шагу18;5 17) присвоить переменной "в" значениеединица, идти к шагу 23;18) проверка равенства номинальному,измеренному на шаге 13, потоку двигателябарабана моталки, если да то идти к шагу 19,10 иначе к шагу 20;19) рассчитать Тн по формуле (1), идти кшагу 21;20) рассчитать Тн по формуле (2), идти кшагу 21:15 21) скорректировать значение Т идти кшагу 22;22) выполнитьоперации присвоения: 11:= 12, Ф 1:= Ф 2; Ор 1:= Ор 2, идти к шагу 23;23) проверить выполнения условия ра 20 венства "0" показаний датчика Д 7, если "да"- конец программы, иначе - идти к шагу 6.Наличие пульсаций тока якоря двигателя моталки требует специальной организации измерения силы тока и использования25 применяемых в настоящее время способов,основанных на измерении среднего значения тока или мгновенных значений тока,несколько раэ эа период дискретностипреобразователя / 5 / .30 Применение предлагаемого способанаправлено на повышение точности поддержания заданного натяжения, что существенно повысит качество рулоннойпродукции из- за уменьшения телескопич 35 ности и обеспечения требуемого коэффикиента плотности смотки,Ф о р мул а из обре те н и яСпособ регулирования натяжения полосы при смотке, заключающийся в задании40 технологического значения натяжения Тнз,измерении текущего диаметра рулона, вычислении моментов, действующих на электропривод моталки, формировании сигналазадания полного тока электроприеода и его45 коррекции в функции изменения диаметра. рулона, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с цельюповышения точности поддержания заданного значения натяжения, в нем дополнительно в процессе смотки измеряют50 значение тока и потока электропривода. соответствующие измеренным значениям диаметра рулона, и учитывая, что Тн напервом шаге равно Тнь определяют текущеезначение натяжения Тн+1 по зависимостям55Т и =1/О р +1 (2 С м Ф ( 1+11) -- Т н О р, ), при Ф =сопзт,илиТ щ+1 =1 00 р 1 щ 1 2 См1(Ф 1 н Ф 1) - Тн 1О Р 1, при 1 =сопв 1,где См - конструктивная постоянная двигателя;Тн 1, Тн+1,11, 11+1,ф 1, ф 1+1Ор 1, Орн 1 - соответственно. натяжение. токзлектропривода, поток, диаметр рулона в5 начальный и конечный моменты измерениянатяжения,и. с учетом полученного значения Тнщ 1, корректируют Т1830297 Составитель В. НемдрукТехред М.Моргентал Кор ев эктор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж д, ул.Гагарина, 1 Заказ 2511 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва,.Ж, Раущская наб 4/5