Устройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала

" ОБРЕТ 4 У 7 лс Р-,ЬСТВ юл, В 38едовательскиии управления о оапеоукОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИ(56) Автоматическая линия для резширокорулонного проката на технолгические карты прямоугольной и трцеидальной формы, модель Л 116. Руводство по эксплуатации Л 116-00001 РЭ, Центральное проектно-констторское бюро КПО (ЦБКМ), 1976,с.35,51.Авторское свидетельство СССРФ 665289, кл. С 05 В 19/26,В 21 Р 7/12, 1972.(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ СМАТЫВАЕМОГО С РУЛОНА ДЛИННОМЕНОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение относится к области автоматизации листоштамповочного и отрезного оборудования и может быть применено, например, в автоматических линиях для поперечной резки рулонной стали. Целью изобретения явля ется снижение потерь двигателя электропривода (ЭП) правильнопо агрегата (ПА), облегчение обслуживания путем автоматического определения и попдер жания требуемой частоты вращения пра вильного агрегата. Для достижения цели устройство управления содержит ЭП 1 правильного агрегата, ЭП 2 валковой подачи, задатчик 3 и датчик 4 перемещения, реверсивный счетчик 5, командный блок 6, дополнительный дат1 д1345171 чик 7 перемещения, дополнительныйреверсивный счетчик Я, нереверсивныйсчетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10, усилитель 11, ключевойблок 12, первый элемент И 13, второйэлемент И 14, элемент 15 задержки,узел 16 сравнения, узел 17 суммирования, резистор 18, блок 19 предварительного определения частоты вращеИзобретение относится к автоматизации листоштамповочного и отрезного оборудования и может быть использовано в системах управления, например, механизмами автоматической линии поперечной резки рулонной стали.Целью изобретения является снижение тепловых потерь в двигателе электропривода правильного агрегата и об-,0 легчение обслуживания устройства.На фиг.1 представлена общая блоксхема устройства," на фиг.2-6 - примеры функциональных схем командного блока, узла сравнения, узла суммирования, блока предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата и исполнительного органа обрабатывающей машины; на фиг.7 - временные диаграммы работы устройства.Устройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала (фиг.1) содержит электро- привод 1 правильного агрегата, электропривод 2 валковой подачи, задатчик 3 и датчик 4 перемещения, реверсивный счетчик 5, командный блок 6, дополнительный датчик 7 перемещения, установленный на выходе правильного агрегата, дополнительный реверсивный счетчик 8, нереверсивный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10, усилитель 11, ключевой блок 12, первьц элемент И 13, второй элемент И 14, элемент 15 задержки, узел 16 сра 35 внения, узел 17 суммирования, резистор 18 и блок 19 предварительного определения частоты вращения электро- привода правильного агрегата. Кроме40 того, позицией 20 обозначен вход устройства, на который подается сигнал "Пуск"Валки 21 и 22 правильного ния ,П правильного а регата. Автоматическое поддержание требуемой скорости подачи материала в петлевойкомпенсатор (ПК) осуществляется путем измерения перемещения материалакак после ПК, так и до ПК измеренияполученного рассогласования и введения корректирующего воздействия наЭП правильного агрегата. 7 ил,агрегата осуществляют правку и подачу материала 23 в петлевой компенсатор 24, а исполнительный орган 25, например ножницы, по команде с командного блока 6 осуществляет обработку (резку) подаваемого валками 26 и 27 материала 23, Датчики 4 и 7 работают соответственно от мерительных роликов 28 и 29.Первый выход командного блока 6 подключен на вход электропривода 2 валковой подачи. Входы командного блока 6 соединены с соответствующими вЬходами реверсивного счетчика 5, информационные входы которого соединены с задатчиком 3 перемещения, а счетный вычитающий вход - с выходом датчика 4 перемещения. Выход узла 17 суммирования подключен через ключевой блок 12 к входу электропривода 1 правильного агрегата. Первый вход узла 17 суммирования соединен с выходом блока 19 предварительного определения частоты вращения электропривода правильного агрегата, а второй вход - с выходом усилителя 11. Вход усилителя 11 подключен к выходу узла 16 сравнения, первый вход которого со-единен с источником напряжения смещения, а второй - с выходом цифроаналогового преобразователя 10. Входы цифроаналогового преобразователя 10 соединены с выходами нереверсивного счетчика 9, информационные входы которого подключены к выходам дополнительного реверсивного счетчика 8, вычитающий вход которого подключен к выходу датчика 4 перемещения, суммирующий вход - к выходу дополнительного датчика 7 перемещения, а информационный вход старшего разряда подключен к источнику логической едини 1345171цы. Входы блока 19 предварительногоопределения частоты вращения электропривода правильного агрегата подключены к задатчику 3 перемещения, входы предварительной записи дополнительного реверсивного счетчика 8 иуправляющий вход ключевого блока 12соединены со входом устройства, авход предварительной записи нереверсивного счетчика 9 соединен с входомпредварительной записи реверсивногосчетчика 5 и с выходом первого элемента И 13, инверсный вход которогоподключен через реверсивный резистор18 к источнику логической единицы,а через размыкающий контакт конечного выключателя исполнительного органа25 обрабатывающей машины - к нулевому полюсу источника питания. Прямойвход первого элемента И 13 подключенк входу 20 устройства и через элемент15 задержки к первому входу второгоэлемента И 14, второй вход которогосоединен с вторым выходом командного 25блока 6. Выход второго элемента И 14соединен с входом исполнительного органа 25 обрабатывающей машины.Командный блок 6 (фиг.2) содержитцифроаналоговый преобразователь 30,элемент ИЛИ 31, элемент ИЛИ-НЕ 32 и,элементы И 31, 1И 33 и,Входы элементов И 31 соединены ссоответствующими (от п+1 до п+) выходами старших разрядов реверсивногосчетчика 5, а выход - с входом стар"щего (и+1-го цифрового разряда цифроаналогового преобразователя 30 и синверсными входами элементов И 33 1,И 33 и прямые Входы которых 40соединены с соответствующими (от 1-годо п-го) выходами младших разрядовреверсивного счетчика 5, а выходы -с соответствующими входами младших(от 1-го до и-го) цифровых разрядов45цифроаналогового преобразователя 30,выход которого является первым выходом командного блока 6.Выходы реверсивного счетчика 5 соединены с соответствующими входамиэлемента ИЛИ-НЕ 32, выход которогоявляется вторым выходом командногоблока 6В качестве цифроаналогового преобразователя 30 может быть использовано 55последовательное включение, например,микросхемы К 572 ПА 1 А или К 572 ПА 2 А иинтегрального усилителя серии К 140или К 553. Разрядность цифроаналогового преобразователя 30 выбирается исходя изтребуемого пути торможения с номинальной скоростью конкретного механизма,Например, если требуемый путь торможения с номинальной скоростью 2 м/ссоставляет 0,2048 м и применен 16-раз.рядный двоичный счетчик 5 (для возможности измерения пути перемещения6,5 м с дискретностью О, 1 мм), то вэлемент ИЛИ 31 надо подать информацию с 12-го по 16-й разряды счетчика5, а в элементы И 33.1-И 33.п - состальных разрядов (т.е. с 1-го по11-й). Таким образом, цифроаналоговыйпреобразователь 30 должен быть 12-разрядным.Если разность заданного пути пере= мещения и действительного пути отработки превышает О, 2048 мм, тогда младшие цифровые разряды (с 1-го по 11-й) ЦАП 30 блокируются элементами И 33,1И 33 и, При этом в старший (12-й) цифровой разряд ЦАП 30 постоянно подается логическая единица с выхода элемента ИЛИ 31.При наличии цифровой информации на входах цифро-аналогового преобоазователя 30 на электропривод 2 валковой подачи подается задающее напряжение. После отработки заданной величины по" дачи на втором выходе командного блока 6 формируется сигнал на включение через второй элемент И 14 исполнительного органа обрабатывающей машины 25.Узел 15 сравнения (фиг.3) содержит резисторы 34 и 35, Резистор 34 подключен между выходом цифроаналогового преобразователя 10 и входом усилителя 11, а резистор 35 - между источником смещения 11и входом усилителя 11.Узел 17 суммирования (фиг.4) содержит резисторы 36, 37 и 38 и усилитель 39, Резистор 36 включен между выходом блока 19 предварительного определения частоты вращения электро- привода правильного агрегата и входом усилителя 39, резистор 37 - между входом усилителя 39 и выходом усилителя 11, а резистор 38 включен в цепи обратной связи усилителя 39.Блок 19 (фиг.5) предварительного определения частоты вращения электро- привода правильного агрегата содержит последовательно соединенные циф" роаналоговый преобразователь (ПАП) 40 и усилитель 41, в цепи обратной от 1345171рицательной связи которого включенрезистор 42. Параллельно этому резистору подключены цепи из последовательно соединенных резистора и ста 5билитрона (резистор 43 и стабилитрон44, резистор 45 и стабилитрон 46,резистор 47 и стабилитрон 48),Параметры блока 19 выбираются исходя из требуемой функциональной зависимости частоты вращения электроприво"да правильного агрегата от заданной величины перемещения, Количество цепейиз последовательно соединенных резисторов и стабилитрона зависит от степениприближения характеристики, обеспечиваемой блоком 19, к расчетной.Исполнительный орган (например,гильотинные ножницы) 25 (фиг.6) содержит маховик 49, постоянно вращающийся от электродвигателя 50, прижимной диск 51, шатун 52, ползун 53, скоторым связана ножевая балка 54, одновибратор 55, реле 56 с контактом57, конечный выключатель 58 с контактами 59 и 60 и электромагнитную муфту 61." После появления сигнала на выходеэлемента И 14 одновибратор 55 форми- Зорует сигнал на включение катушки 56реле, Контактом 57 этого реле включается электромагнитная муфта 61, прижимающая диск 51 к маховику 49. Ножевая балка 54 начинает опускаться,При этом включается конечный выключатель 58, который своим замыкающимконтактом 59 удерживает электромагнитную муфту 61 на самоблокировке.Размыкающий контакт 60 этого выключа- отеля используется в цепи формирования сигнала на входе элемента И 13.После возвращения ножевой балки 54в исходное (верхнее) положение (ножевная балка 54 возвращается в исходное положение после того, как маховик 49 сделает один оборот) отключаются конечный выключатель 58 и электромагнитная муфта 61,Электроприводы 1 и 2 предназначены, для перемещения материала 23 посредством валков 21,22 и 26,27 соответственно в петлевой компенсатор 24и из него. Каждый из них представляет собой последовательно соединенныеусилительно-преобразовательный каскад (например, тиристорный преобразователь типа ТЭР или БТУ) и электродвигатель постоянного тока. Задатчик 3 перемещения предназначен для задания требуемого шага (величины) подачи материала в зону обработки (например, под штамп, пресс,ножницы и пр.), Он может быть выполнен, например на десятичных переклю чателях,Датчики 4 и 7 перемещения предназначены для измерения действительногопути пройденного материала, В качестве датчиков 4 и 7 может быть при- "менен, например, фотооптический датчик типа ВЕ (или любой индуктивныйдатчик с устройством выявления импульсов).Реверсивный счетчик 5 предназначендля выявления рассогласования междузаданием на перемещение материала электроприводом 2 валковой подачи и егоотработкой.Командный блок 6 предназначен дляуправления электроприводом 2 валковой подачи и исполнительным органом25 обрабатывающей машины.Дополнительный датчик 7 перемещения предназначен для измерения длиныматериала, загружаемого в петлевойкомпенсатор 24 электроприводом 1 правильного агрегата.Дополнительный реверсивный счетчик 8 предназначен для суммированияразниц в показаниях дополнительногодатчика 7 перемещения (установленного на выходе правильной машины, т.е.перед загрузкой материала в петлевойкомпенсатор) и датчика 4 перемещения(установленного на выходе валковойподачи) с постоянным числом равнымполовине емкости счетчика 8.Нереверсивный счетчик 9 предназначен для приема информации, содержащейся в дополнительном реверсивномсчетчике 8 в начале каждого циклаобработки, и хранения ее до началаследующего цикла.Цифроаналоговый преобразователь10 предназначен для преобразованияцифровой информации на выходе нереверсивного счетчика 9 в аналоговуюформу,Узел 16 сравнения и усилитель 11предназначены для формирования корФректирующего сигнала управления наэлектропривод 1 правильного агрегатав функции рассогласования по путиматериала, загружаемого в петлевойкомпенсатор и выгружаемого из него.Величина напряжения источника смеще 1345171ния П, выбирается равной величине напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 10, когда в нереверсивном счетчике 9 записано число, равное половине емкости дополнитель ного реверсивного счетчика 8.Узел 17 предназначен для алгебраического суммирования сигналов с выхода блока 19 автоматического определения частоты вращения электропривода 1 правильного агрегатаи с выхода усилителя 11.Блок 19 предварительного определения частоты вращения электропривода 1 правильного агрегата предназначен для формирования задающего напряжения на электропривод правильного агрегата в функции заданного (задатчи" ком 3 перемещения) размера отработки.В каждом первом после пуска цикле отработки на электропривод 1 правильного агрегата подается только задающее напряжение от блока 19, так как при этом выходное напряжение усилителя 11 равно нулю.Устройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала работает следующим образом.После подачи на вход 20 устройст" . ва сигнала "Пуск" (перепадом 0- 1) в дополнительный реверсивный счетчик 8 вводится число, равное половине емкости этого счетчика, которое передним фронтом (перепадом 0-1) сигнала на выходе элемента И 13 переписывается в нереверсивный счетчик 9, формируя на выходе цифроаналогового преобразователя 10 напряжение, равное напряжению источника смещения П, , а также закрывается ключевой блок 12 и включается электропривод 1 правильного агрегата, который посредством валков 21 и 22 осуществляет пода у материала 23 в петлевой компенсатор 24. Одновременно в реверсивный счетчик 5 записывается код заданного шага подачи, установленный оператором заранее на задатчике 3 перемещения, который может быть выполнен, например, на десятичных переключателях. Командный блок 6 формирует задающее напряжение на электропривод 2 валковой подачи, который посредством валков 26 и 27 отрабатывает заданное перемещение обрабатываемого материала 23, При перемещении материала 23 приводятся во вращение мерительные ролики 28 и 29, а следовательно, и.датчики 4 и 7 перемещения.Сигнал от датчика 4 перемещения5поступает на счетный вычитающий входреверсивного счетчика 2, уменьшаячисло, содержащееся в нем, а такжена вычитающий вход дополнительногореверсивного счетчика 8, на суммиру ющий вход которого подается сигналот дополнительного датчика 7 перемещения.После отработки заданной величиныподачи командный блок 6 вырабатывает 16 сигнал на срабатывание исполнительного органа 25 обрабатывающей машины,После срабатывания исполнительного органа срабатывающей машины в реверсивном счетчике 5 вновь вводитсяинформация с датчика 3 перемещения,и цикл валковой подачи повторяется.Одновременно в нереверсивный счетчик9 переписывается информация с дополнительного реверсивного счетчика 8 25 и при наличии разности измерений длины материала датчиками 4 и 7 формируются корректирующий сигнал управления на электропривод 1 правильногоагрегатаЗО На диаграммах (фиг.7) представленыформы напряжений на входе 20 устройства (И 20), на выходах элементов 19,11,17,13 и 25 (соответственно ЦПи Пт, П , П), а также скоростей валковой подачи (7 ) и правильного агрегата (Ч, ) в функции времени.В момент времени с на вход 20устройства подан сигнал "Пуск". От 4 О работка первого шага подачи закончилась в момент времени г В интервале времени с 1( 4 5 ф б 7) происходит срабатывание исполнительногооргана 25 обрабатывающей машины, по сле чего цикл повторяется.Таким образом, из изложенного выше следует, что электропривод 1 правильного агрегата работает в режимеслежения по средней частоте вращения 60 электропривода 2 валковой подачи и втечение нескольких циклов работы после пуска частота его вращения стабилизируется и в дальнейшем сохраняется практически неизменной, еслисохраняется циклограмма работы элек. тропривода 2 валковой подачи. При таком режиме работы электропривода 1правильного агрегата тепловые потерив его электродвигателе значительноменьше по сравнению со ступенчатым регулированием его частоты вращения, как это выполнено в прототипе.Кроме того, автоматическое поддержание необходимой скорости подачи об"5 рабатываемого материала в петлевой компенсатор исключает вмешательство оператора в этот процесс, что облегчает обслуживание устройства.10формула изобретенияУстройство управления перемещением сматываемого с рулона длинномерного материала, содержащее электро-" привод правильного агрегата с задатчиком частоты вращения, электропривод валковой подачи, работающий в старстопном режиме от цифрового регулятора положения, включающего задатчик и датчик перемещения, реверсивный счетчик и командный блок, первый выход которого подключен на вход электропривода валковой подачи, а входы соединены с выходами реверсивного счетчика, информационные входы которого соединены с задатчиком перемещения, а счетный вычитающий входс выходом датчика перемещения, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения тепловых потерь двигателя электропривода правильного агрегата и облегчения обслуживания путем автоматического определения и автома 35 тического поддержания требуемой частоты вращения электропривода правильного агрегата, в него введены дополнительный датчик перемещения, установленный на выходе правильного агрегата, блок предварительного определениячастоты вращения электропривода правильного агрегата, дополнительный реверсивный счетчик, нереверсивный Счетчик, цифроаналоговый преобразователь, узел сравнения, усилитель, ключевой блок, первый и второй элементы И, элемент задержки, резистор и узел суммирования, выход которогоподключен через ключевой блок к входу злектропривода правильного агрегата, первый вход соединен с выходомблока предварительного определениячастоты вращения электропривода правильного агрегата, а второй входс выходом усилителя, вход которогоподключен к выходу узла сравнения,первый вход которого соединен с исто"чником напряжения смещения, а второй -с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединеныс выходами нереверсивного счетчика,информационные входы которого подключены к выходам дополнительного реверсивного счетчика, вычитающий входкоторого подключен к выходу датчикаперемещения, суммирующий вход - к выходу дополнительного датчика перемещения, информационный вход старшегоразряда подключен к источнику логической единицы, причем входы блокапредварительного определения частотывращения электропривода правильногоагрегата подключены к задатчику перемещения, вход предварительной записидополнительного реверсивного счетчика и управляющий вход ключевого блока соединены с входом устройства, авход предварительной записи нереверсивного счетчика соединен с входомпредварительной записи реверсивногосчетчика и с выходом первого элемента И, инверсный вход которого подключен через резистор к источникулогической единицы, через размыкающий контакт конечного выключателя исполнительного органа обрабатывающеймашины - к нулевому полюсу источникапитания, а прямой вход - к входу устройства и через элемент задержки -к первому входу второго элемента И,второй вход которого соединен с вторым выходом командного блока, а выход - с входом исполнительного органа обрабатывающей машины.Тираж 863Государственногелам изобретени Москва, Ж,Подпкомитета СССРи открытийушская наб д.