Устройство управления изгибно-растяжным агрегатом

Союз СоветскихСоциалистческихРеслублн ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)дриоритетГееудерстеекные кемитет СССР Опубликовано 23.02,83. Бюллетень7,(088.8) до делам нзееретенкк и открытийДата опубликования описания 23, 02 . 83 72) АвторыАль рков, В. П,ич и обретения 1 А пы е производственно-техниче "Уралчерметавтоматика о аявитель(5 Й) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИЗГИБНО-РАСТЯЖНЦАГРЕГАТОМ после изгибателя, с помощью вариатора и второго электродвигателя постоянного тока небольщой мощности, последний из них управляет диф(0 еренциальным редуктором ;1.Недостатком данного устройства является низкая точность поддержания разности скоростей вращения тян роликов, а следовательно, и вели пластической деформации.Наиболее близким к предлаГаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство уп" равления изгибно-растяжным агрегатом, содержащее изгиГатель и две группы тянущих роликов ( натяжные станции), расположенные до и после изгибателя 4Это устройство управления изгибнорастяжным агрегатом выполнено по схеме с индивидуальным приводом каждого тянущего ролика от отдельного электродвигателя.. Поддержание т еличины пластической деф длинения) ущих чины ребуемой в ормации (у Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и может , быть. использовано в системах автоматического управления растяжением металлической полосы на изгибно-растяжных агрегатах.5Известно устройство правки полос комбинированным способом - растяжением и знакопеременным изгибом вокруг правильных роликов, в котором требуе 1 О мое натяжение полосы создается двумя натяжными Станциями, установленными до и после изгибателя, представляющего собой группу правильных роликов.Привод натяжных станций осуществляется от одного электродвигателя . постоянного тока через механическую передачу с использованием дифференциального редуктора.Величина пластической деформации, о необходимая для коррекции неплоскостности полосы, поддерживается за счет создания разности скоростей вращения тянущих роликов, расположенных до и 199 В 5осуществляется за счет создания раз"ности скоростей вращения первого ивторого тянущих роликов, расположенных непосредственно до и после изгибателя. 3Система регулирования скоростивращения каждого из этих роликов построена по принципу подчиненного ре"гулирования и состоит из внешнего конфтура регулирования скорости и подчи" 1 Оненного ему контура регулирования токаякоря двигателей, от которых осуществляется привод тянущих роликов натяж"ной станции,Каждый внешний контур регулирова 15ния скорости включает в себя регулятор скорости, на входе которого сигнал с выхода измерителя скорости тянущего ролика цифровая коррекция действительного значениясравнивается, 20с си гн алом з адания опорной скоростиКроме того, на вход регулятора скорости второго тянущегоролика цифровая коррекция действительного значения сравнивается с сигналом задания опорной скорости. Кроме того, на вход регулятора скорости второго тянущего роликаподается сигнал задания разности скоростей роликов в соответствии с ве 30личиной требуемого удлинения.Для перераспределения нагрузкимежду роликами, входящими в натяжную станцию, выходной сигнал регулятора скорости подается одновременно на вход двух контуров регулиро"вания тока якоря двигателей, от которых осуществляется привод данныхтянущих роликов,Для компенсации инерционных массдвигателей и роликов в периоды разгона и торможения на вход контуроврегулирования тока подается сигналпропорциональный ускорению движенияполосы,Контур регулирования тока якорякаждого двигателя поддерживает необходимое для заданного удлинения натяжение полосы, момент ( на валу тянущего. ролика) и включает в себя датчик тока, регулятор тока и тиристорный преобразователь.Повышенная точность поддержаниязаданной разности скоростей роликовв этом устройстве обусловлена наличием сканирующего узла, который осуществляет контроль за удлинением полосы и выдает сигнал на вход регуляторов скорости, корректирующий сигнал задания разности скоростей тянущих роликов.Сканирующий узел содержит два импульсных датчика скоростигенераторы импульсов), которые механически связаны соответственно с первым и вторым тянущими роликами.Выходные сигналы с импульсных датчиков скорости поступают на вход измерителя удлинения реверсивные счетчики, управляемые микропроцессором). В измеритель удлинения входит такжеузел, осуществляющий коррекцию результата измерения по отношению диа-: метров первого и второго тянущих роликов. На выходе измерителя удлинения формируется сигнал, пропорциональ ный от носит ел ьной р азност и линейных скоростей (удлинения первого и второго тянущих роликов. Измеренное значение удлинения с выхода измерителя удлинения поступает на блок сравнения, где сравнивается с заданным значением удлинения, поступающим с выхода задатцика удлинения. Сигнал рассогласования между заданным и изме ренным удлинением с выхода блока сравнения поступает на вход регулятора удлинения ( последовательное соединение цифроаналогового умножителя и ПИ-регулятора) и с его выхода поступает на вход регулятора скорости второго тянущего ролика и в противофазе (через инвертор) на вход регулятора скорости первого тянущего ролика.Так как время измерения измерителя удлинения зависит от скорости перемещения полосы, то время изодрома регулятора удлинения регулируется выходным сигналом задатцика опорной скорости (обратно пропорционально скорости перемещения полосы).Выходной сигнал регулятора удлинения корректирует сигнал задания разности скоростей тянущих роликов, который формируется на выходе блока умножения (цифроаналоговый умножитель).На первый вход блока умножения с выхода задатчика удлинения подается сигнал, пропорциональный относительной разности линейных скоростей первого и второго тянущих роликов, а на второй вход подается сигнал задания опорной скорости с выхода задатчика опорной скорости.В данном устройстве предусмотрена коррекция сигнала задания разности50 7 9985Входы регуляторов 14 и 15 скорости соединены с выходами измерителей 20 и 21 скоростей соответственно. Измерители 20 и 21 имеют механическую связь с валами двигателей 8 и 10. Кон тур 16 регулирования тока якоря двигателя 8 содержит последовательно соединенные регулятор 22 тока и ти" ристорный преобразователь 23. В цепи обратной связи включен датчик 24 то ка якоря двигателя.Первый вход регулятора 22 тока соединен с выходом регулятора 14 скорости, второй вход - с выходом блока 25 дифференцирования, третий - с выходом 5 датчика 24 тока якоря двигателя 8.Контуры 17-19 регулирования тока содержат такие же элементы, что и вконтуре 16 и имеют аналогичные связи,Устройство содержит также первый 20 26 ивторой 27 импульсные датчики скорости, механически связанные с тянущими роликами 4 и 6 соответственно, измеритель 28 удлинения полосы, подключенного входами к выходам им пульсных датциков 26 и 27 скорости, блок 29 . сравнения, первый вход которого соединен с выходом измерителя 28 удлинения, а второй вход - с выходом второго суммирующего блока 30 и з 0 вторым входом блока 31 умножения, первый вход которого подключен к выходу задатчика 32 скорости, соединенного также с входами блока 25 диффе ренцирования, блока 33 коррекции по отношению диаметров роликов и первым входом регулятора 34 удлинения полосы, второй вход которого соеди" нен с выходомблока 29 сравнения, а выход через инвертор 35 - непосред-. щ ственно с четвертными входами регуляторов 14 и 15 скорости соответственно, третьи входы регуляторов 14 и 15 скорости соединены с выходами блока 33 коррекции по отношению диамет- . ров роликов и блока 31 умножения соответственно. Имеются в устройстве задатчики 36 и 37 удлинения и сечения полосы соответственно и блок 38 задания опорного напряжения. Выход з адат чи ка 36 удлинения полосы .соединен с вторым входом второго суммирующего блока 30, выход задат" цика 37 сечения полосы - с входом "делитель блока 39 деления, вход "делимое" которого соединен с выходом первого суммирующего блока 40, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами блока 41 выцитания, блока 25 дифференцирования, блока 38 задания опорного напряжения и датчика 24 тока 1 якоря двигателя 8, при этом вход "вычитаемое" блока 41 выцитания соединен с выходом первого измерителя 42 натяжения полосы, установленного между первым тянущим роликом 4 и изгибателем 3, вход "уменьшаемое" блока 41 подключен к выходу второго измерителя 43 натяжения по-. лосы, установленного между изгибателем 3 и вторым тянущим роликом 6.Регуляторы 14 и 15 скорости и регулятор 22 тока представляют собой последовательно соединенный узел сравнения и ПИ-регулятор. Задатцик скорости 32 может выполняться в виде задатчика интенсивности. Датчик 24 тока может быть любой. Задатчик 37 сечения может выполняться в виде аналогового умножителя, на один вход которого подается напряжение, пропорциональное толщине, а на другой вход- напряжение, пропорциональное ширине полосы.Измерители 42 и 43 натяжения могут выполняться в виде роликов, имеющих контакт с полосой, и силоизмерительных датчиков, измеряющих давление со стороны полосы на контактные ролики.Бсли натяжение полосы на участке между тянущими роликами 4 и 6 обеспечивается только за счет натяжных станций 1 и 2 ( т,е, .натяжение полосы на входе натяжной станции 1 и выходе натяжной станции 2 отсутствует то в качестве измерителей 42 (43) натяжения можно применить, соответственна, измеритель суммарного статического момента на валу тянущих роликов 5 и 4 (6 и 7)Блок 33 коррекции по отношению диаметров роликов представляет. собой последовательное соединение формирователя относительной разности диаметров тянущих роликов 5 и 4 и цифроаналогового умножителя.Инвертор 35, блок 25 дифференцирования, блок 41 вычитания, первыйсуммирующий блок 40 могут реализоваться по любой известной схеме, например, с использованием операционных усилителей. Выполнение блоков 29, 31 и 39сравнения, умножения и деления соот 11 9985 где М - статический момент на валуФролика 4 (двигателя 8);М " полый момент на валу ролика 4 (двигателя 8);- момент инерции на валу двигателя 8;конструктивная постояннаядвигателя 8 ( при этом пола(гается, что йоток возбуждения двигателя 8 постоянен),Если установить коэффициенты передачи К К, К 6 и К первого суммиру ющего блока 40 таким образом, чтоК Сю,К К 1(Е 1ьК 5 Е р р, ъ 1(4 К 1= , 15 (где П - радиус ролика 4), то, выражение (1) с учетом выражения (3) при. мет видте-т 1 к рке квых доЕ.Сигнал Оых 4 ос выхода первого сум- .мирующего блока 40 поступает на вход. где О- выходной сигнал блока39 деления;О = - выходной сигнал задатчиМхйка 3.7 сечения,С учетом Формул (1) и (4),и исходя из того, что ТТ=Мо(К выраже-.ние 5) принимает видОь им= (нрпр фнпр) К. (6)Сигналы с выхода Блока 39 деленияи с выхода задатчика 36 удлиненияпоступают на вход второго суммирующего блока 30, на выходе которогоформируется сигнал, равныйМ=О +9 =ц +Ге +сьыъО выхаь вь 1 хзч вьхъьпр 4 мрх)1( 45(7)где О , , - выходной сигнал второгосуммирующего блока 30;ВьХ ЪОО - выходной сигнал задатВИХ Ъбчика 36 удлинения, кото- орый определяет, требуемуювеличину пластическойдеформации,Сигнал Ос выхода второго сум;мирующего блока 30 поступает на вто.рой вход блока 29 сравнения, на первый вход которого с выхода измерителя 28 удлинения поступает сигнал 26 12(О ц, ) пропорциональный измерен" ному удлинению. В статике (т.е. при установившемся значении удлинения сигнал на выходе блока 29 сравнения равен нулю, так как регулятор 34 удлинения содержит)ПИ-регулятор (система астатическая).СледовательноОрь 1 х- ОИЬч (8)С учетом известных выражений имеемОруьб= Км (9)Как видно из выражения ( 8 ) сигнал задания удлинения (Оь, ) на выходе задатчика 36 удлинения однозначно связан (через постоянный коэффициент К) с величиной (Ящ) пластической деформации, т.е, погрешность измерения (, +) пластической деформации (удлинения ) 8 п, обусловленная упругим растяжением полосы, полностью компенсируется путем введения дополнительной добавки (О ы ) к сигналу (О,ыхб) задания удлйнения.Сигнал с выхода второго суммирующего блока 30 поступает также на второй вход блока 31 умножения, на первый вход которого подается сигналУ пропорциональный линейной скорости на окружности ролика 4, с выхода задатчика 32 опорной скорости.На выходе блока 31 умножения формируется с учетом упругого растяжения полосы(Еп +Я ) сигнал за- дания разности скоростей роликов 4 и 6, равный= Икркпр+к В где О - выходной сигнал блокаь 1 х31 умножения;О =Ч К - выходной сигнал задатЬХьх чи ка 32 опорной с коро 4сти;К - коэффициент пропорцио 4нальности.С учетом известных формул имеем, "ььх = -ь-) 1( Е, (1) 1Сигнал задания (О,1) разности скоростей пропорционален разности(Ч - Ч линейных скоростей на окружности роликов 4 и 6, которую необходимо поддерживать для обеспечения заданной величины пластической деФормации (Япи)Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность1 3 998 поддержания заданной величины пластической деформации за счет компенсации погрешности измерения пласти-ческой деформации вызванной наличием упругих деформаций, путем введения 5 дополнительной добавки к сигналу задания пластического удлинейия, пропорциональной погрешности.Введение двух измерителей натяжения задатчика сечения полосы, блока задания опорного напряжения, вычитания, деления, двух суммирующих блоков и новых связей позволяет повысить точность поддержания требуемой величиныпластической деформации металлической полосы путем устранения погрешности, связанной с наличием упругой деформации полосы.Использование изобретения позво-: лит снизить неплоскостность метал лической полосы, расход электроэнер-, гии и повысить срок службы механооборудования за счет повышения точности поддержания заданной величины пластической деформации.25Экономический эффект использования устройства на НТАсоставит 82 тыс.руб. в год.Формула изобретения Устройство управления изгибнорастяжным агрегатом, включающим две группы тянущих роликов с индивидуальным приводом от двигателей постоянного тока, первая группа которых рас положена до изгибателя и. непосредст-. венно перед ним содержит первый тлнущий ролик, вторая группа расположена после изгибателя и непосредственно после него содержит второй тя ц нущий ролик, содержащее задатчик удлинения полосы, первые и вторые импульсные датчики, первые и вторые измерители скорости, механически связанные с первым и вторым .тянущими ф 5 роликами соответственнд, регуляторы тока якоря приводных двигателей пер" вой и второй групп тянущих роликов, первые входы которых соединены с выходами первого и второго .регуляторовскорости соответственно, вторые входы - с выходом блока дифференцирова- ния, а третьи входы - с выходами дат- . чиков тока якоря соответствующих двигателей, первые входы первого и вто рого регуляторов скорости подключены к выходам соответствующих измерителей скорости, вторые входы - к выходу задатчика скорости, соединенного с входами блоков коррекции по отношению диаметров роликов и дифференцирования, с первыми входаьй блока умножения и регулятора удлинения, вы-, ходы блока коррекции по отношению диаметров роликов и блока умножения сое" динены соответственно с третьими входами первого и второго регуляторов скорости, четвертый вход. первого регулятора скорости через инвертор, а вто" рого непосредственно соединены с выходом регулятора удлинения, подключенно-. го вторым входом к выходу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом измерителя удлинения полосы, связанного входами с выходами импульсных датчиков скорости, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности поддержания требуемой величины пластической деформации, в устройство дополнительно введены между первым тянущим роликом и изгиб.-.гелем первый измеритель натяжения полосы, между изгибателем и вторым тянущим роликом второй измеритель натяжения по.г лосы, блок вычитания, входы "вычитаемое" и "уменьшаемое" которого соедине ны с выходами первого и второго изме-. рителей натяжения полосы соответст-. венно, первый суммирующий блок, пер-. вый, второй,: третий и четвертый входы которого подключены Соответственно к выходам блоков вычитания, дифференцирования, задания опорного напряжения и датчика тока якоря привЬдного двигателя первого тянущего ролика, блок деления, входы "делимое" и "делитель" которого соединены с выходами первого суммирующего блока и задатчика сече" ния полосы соответственно, второй суммирующий блок, первый и второй входь 1 которого .подключены соответст" венно к выходам блока деления и задатчика удлинения полосы, соответст" венно, а выход - к вторым входам блоков сравнения и умножения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеФайнштейн В. И, Совершенствование средств правки листового пункта за рубежом. Обзорная информация,"Черметинформация", 1977, Сер.7вып.1, с.17-18 рис. 3 а, 78.2, Герхард Гляйснер, Эхард Вильке,Майо Анкол. Издание акционерного общества Сименс "Электрооборудованиедля линий обработки", 1128190, с. 12-1 М .998526 Составитель 6. РыбьевРедактор Н. Рогулиц Техред К.Мыцьо Корректор А, фере ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна или Заказ 1078/Й 6 ВНИИПИ по де 113035, Тираж сударственно м изобретени осява, Ж,1 ч Подписноео комитета СССРи открытийРаущская наб д, 1/5