Цифро-аналоговая система управления положением механизмов

 

ЦИФРО-АНАЛОГОВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ МЕХАНИЗМОВ, В частности механизмов прокатных станов, содержащая электродвигатель, механически соединенный с механизмом , датчиком скорости идатчиком положения механизмов и электрически соединенный с регулируемым преобразователем напряжения, вход которого соединен с последовательно соединенным регулятором тока, регулятором скорости и регулятором положения, вход которого соединен с преобразователем код-.аналог, входы которого соединены с информационными и двумя знаковыми разрядами сумматора, входы которого соединены с датчиком и задатчиком положения механизма, о тличающаяся . тем, чго, с целью повышения надежности работы механизмов и повышения точности их установки в заданное положение, между сумматором и преобразователем код-аналог дополнительно установлен блок выбора люфтов, состоящий из двух элементов памяти, элемента И, элемента ИЛИ, элемента ИЛИ-НЕ и ключа, причем единичный вход первого элемента пеалятк соединен с плюсовым знаковым разрядом сумматора, вход сброса соединен с элементом И, а выход соединен с тремя входами с плюсовым знаковым разрядом преобразователя код - аналог, одним из входов элемента ИЛИ, другой вход ко (Л торогЬ соединен с информационным разрядом сумматора, а выход соединен С с информационным разрядом входа преобразователя код - аналог, с управлякнцим входом ключа, вход которого соединен с минусовым знаковым разрядом сумматора/ а выход с минусовым знаковым разрядом входа преобразователя код - аналог, входы элемента И соединены с выходом второго элемента памяти и с выбранным сочетанием . К-информационных разрядов сумматора,. причем единичный вход второго элемента памяти соединен с выходом элемента КЛК-ЕЕ f входы которого средиве Л со всеми информационными разрядами cy мaтopa, а вход сброса этого эле;мента памяти соединен с выходом элемента И.

ССФОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) В 21 В 37 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8 нм и аа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ

М ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3340560/22-02 (22) 30.09 ° 81 .(46) 23.03.83. Бюл. Р 11 (72) И.К.Азимов, A.М.Биберштейн и

И.Б.Свещинский (7l) Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектноконструкторский институт металлургического машиностроения (53) 621.771.065(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 360122, кл. В 21 В 37/10, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 575149, кл. В 21 В 37/00, 1976.

3. Слежановский О.В. и др. Устройство унифицированной блочной системы регулирования дискретного типа,(УБСР-Д). Энергия, 1975, c. .9, рис. 1- 2. (54) (57) ЦИФРО-АНАЛОГОВАЯ CHCTEMA

УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОХЕНИЕМ МЕХАНИЗМОВ, в частности мехайиэмов прокатных станов, содержащая электродвигатель, механически соединенный с механизмом, датчиком скорости и датчиком положения механизмов и электрически соединенный с регулируемым преобразователем напряжения, вход которого соединен с последовательно соединенным регулятором тока, регулятором скорости и регулятором положения, вход которого соединен с преобразователем код-.аналог, входы которого соединены с информационными и двумя знаковыми разрядами сумматора, входы которого соединены с датчиком и задатчиком положения механизма, о тл и ч а ю щ а я с я .тем, что, с целью повышения надежности работы механизмов и повышения точности их установки в заданное положение, между сумматором и преобразователем код-аналог дополнительно установлен блок выбора люфтов, состоящий из двух элементов памяти, элемента И, элемента ИЛИ, элемента ИЛИ-HE u ключа, причем единичный вход первого элемента памяти соединен с плюсовым знаковым разрядом сумматора, вход сброса соединен с элементом И, а выход соединен с тремя входамис плюсовым знаковым. разрядом преобразователя код - аналог, одним из а входов элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с информационным разрядом сумматора, а выход соединен с ннформаиионнмм ранрядом насда прнобразователя код — аналог, с управляющим входом ключа, вход которого соединен с минусовым знаковым раэря" дом сумматора, а выход с минусовым знаковым разрядом входа преобразователя код - аналог, входы элемента И соединены с выходом второго элемента памяти и с выбранным сочетаниемК-информационных разрядов сумматора, причем единичный вход второго элемента памяти соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, входы которого соединены со всеми йнформационными разрядами суьжатора, а вход сброса этого эле мента памяти соединен с выходом элемента И.

1005968

Изобретение относится к области автоматизации металлургического производства, преимущественно к автоматизации прокатных станов.

Известно устройство для автоматической компенсации возмущений при выборе механических люфтов в измерительном редукторе нажимного механизма прокатного стана, в котором для выбора механических люфтов в измерительном редукторе используются специальные моментные двигатели, а для достижения постоянсraa статического момента в этих двигателях используются тахогенераторы, сочлененные с нажимными винтами Р1).

Известно также устройство, в котором выбор механических люфтов в измерительных редукторах также осуществляется с помощью моментных двигателей, якори которых соединены последовательно и встречно и .присоединены к общему нерегулируеМо му источнику питания 2 .

Недостаток этих устройств заключается в их сложности, так как для их реализации требуется установка на механизме дополнительных редукторов, двигателей, источников питания, регуляторов тоха. Указанные недостатки не позволяют испольэовать упомянутые устройства на целом ряде механизмов: направляющих линейках, механизмах установки вертикальных валков и т.д, Наиболее близкой к изобретению . по технической сущности и достига- . емому результату является цифроаналоговая система, в которой многоразрядный цифровой датчик положения, сочлененный с управляемым механизмом, вырабатывает число в двоичном коде, соответствующее действительному положению механизма, которое подается на один иэ двух входов сумматора. Заданное положение механизма в двоичном коде подается на второй вход сумматора.

Код рассогласования, вычисленный в сумматоре, и знак этого рассогласования поступает на преобразователь код-аналог, где преобразуется в аналоговый сигнал, который воздействует на регулятор положения, соединенный последовательно через регулятор скорости и регулятор тока с тиристорным преобразователем, от которого получает питание двигатель, сочлененный с управляемым механизмом $3) .

Недостатком этой цифро-аналоговой системы управления является неточность управления положением тяжелых металлургических механизмов, которые в ходе технологического процесса подвергаются силовым воздействиям.

К таким механизмам следует отнести механизмы установки валков, направляющие линейки, манипуляторы и т.д.

При перемещении этих механизмов в сторону, совпадающую с направленичто в цифро-аналоговую систему управ45 ления положением механизмов, в частности механизмов прокатных станов, содержащую электродвигатель, механически соединенный с механизмом, датчиком скорости и датчиком положения механизмов и электрически соединенный с регулируемым преобразователем напряжения, вход которого последовательно соединен с .преобразователем код — аналог, входы которого соединены с информационными и двумя знаковыми разрядами сумматора, входы которого соединены с. датчиком и задатчиком положения механизма, между сумматором и преобразователем код — аналог дополнительно установлен блок выбора люфтов, 60

6S состоящий из двух элементов памяти, элемента И, элемента ИЛИ, элемента ИЛИ-НЕ и ключа, причем единичный вход первого элемента памяти соединен с плюсовым знаковьм разрядом

5 ем силовых воздействий, происходит раскрытие люфтов в трансмиссии, соединяющей двигатель с механизмом.

Например, при.перестройке механизма установки валков вертикальных клетей на большую, по сравнению с предыдущей, величину межвалкового . зазора, положение двигателя после остановки определяется положением датчика, а положение механизма отличается от заданного на величину люфтов в трансмиссии.

При входе металла в валки положение механизма под действием приложенного усилия изменяется и станоО вится равным заданному, однако в процессе такого перемещения механизма к трансмиссии прикладываются значительные ударные нагрузки, которые, в конечном итоге, приводят к преждевременному износу оборудования.

В том случае, если датчик положения сочленен с механизмом, то при приложении усилий изменяется положение механизма относительно заданного значения, поскольку двигатель был, в этом случае, остановлен в положении, не совпадающим с заданным.

Цель изобретения заключается в повышении надежности работы механизмов и повышении точности их установ35 ки в заданное положение.

В данном технологическом решении во всех случаях позиционирование (установка механизма в .заданное положение) производится со стороны, 40 противоположной силовым воздейст:виям ra механизм, что исключает люфты в трансмиссии, Укаэанная цель достигается тем, 1005968

На фиг.l изображена структурная схема цифро-аналоговой системы управления положением механизмов; на фиг.2 — фазовые траектории, поясняющие принцип управления положением механизмов. 30

Цифро-аналоговая система управления (фиг.l) состоит из двигателя 1, который с помощью трансмиссии 2 сопряжен с механизмом 3, датчиком 4 скорости и датчиком 5 положения 35 механизмов. Питание двигателя 1 осуществляется от. управляеМого источника напряжения, вход которого соединен с последовательно соединенными аналоговыми регуляторами тока 7, скорости 8 и положения 9, Вход регулятора 9 положения соединен с выходом преобразователя 10 код-аналог, входы которого имеют два знаковых разряда + и .45 и и-информационных разрядов, причем знаков е разряды и и-ый инфор" мационный разряд соединены с блоком 11 выбора люфтов, остальные информационные разряды от 1-ro до (n-1)-ro соединены с соответствующими разрядами выхода сумматора 12.

Блбк ll выбора люфтов содержит два элемента 13 и 14 памяти, вход элемента 13 памяти соединен с плюсовым знаковым разрядом сумматора 12, а выход — с входом трех .элементов: плюсовым знаковым разрядом преобразователя 10 код — аналог, входом ключа 15 и входом элемента

ИЛИ 16, второй вход которого соеди- 60 нен с п-ым информационным разрядом сумматора 12, а выход †.с и-ым информационным разрядом преобразователя 10 код — аналог. Вход элемента 14 памяти соединен с выходом элемента 65

40 сумматора, вход сброса соединен с элементом И, а выход соединен с тремя входами — с плюсовым знаковым разI рядом преобразователя код — аналог, одним из входов элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с инфорМационным разрядом суьматора, а выход соединен с информационным разрядом входа преобразователя код — аналог, с управляющим входом ключа (Запрет ), вход которого соединен с минусовым .знаковым разрядом на выходе сумматора, а выход с минусовым знаковым разрядом входа преобразователя код-аналог, входы элемента И

-соединены с выходом второго- элемен- 35 та памяти и с выбранным сочетанием

К-информационных разрядов сумматора, причем единичный вход второго элемента памяти соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, входы которого 20 соединены со всеми информационными разрядами сумматора, а вход. Сбро-. са этого элемента памяти соединен с выходом элемента И.

ИЛИ-НЕ 17, входы которого присоединены ко всем п-информационным разрядам сумматора ll выход элемента 14 памяти соединен с входом элемента

И 18, остальные входы которого присоединены к выборным К-информационньм разрядам сумматора 12. Выход элемента И 18 соединен с входами сбро- . са элементов 13 и 14 памяти, входы сумматора 12 соединены с .блоком 19 задания и датчиком 5 положения.

Цифро-аналоговая система управ ления положением механизмов -работает следующим образом.

Если в сумматор 12 с помощью блока 19 задания вводится координата, определяющая новое положение меха= низма, которая по своему значению меньше координаты, в которой находится механизм, и которая вводится в сумматор .12 от датчика 5 положения, то на выходе сумматора 12 появляется сигнал в минусовом знаковом разряде, на вход преобразователя код — аналог поступает информационный код, при этом система управления обрабатывает сигнал рас-согласования также, как и в известной системе управления. В этом случае блок 11 выбора люфтов в обработке рассогласования не участвует.

Если координата нового положения механизма больше старой координаты, на выходе сумматора появляется сигнал в плюсовом знаковом разряде и в информационных разрядах при этом срабатывает элемент 13 памяти, по" является сигнал на входе плюсового знакового разряда преобразователя 10 код — аналог, накладывается с помощью ключа 15 запрет на прохождение минусового сигнала в преобразователь 10 аналог — код, срабатываеТ элемент ИЛИ 16 и на входе и-го разряда преобразователя,10 код - -ана" лог появляется сигнал рассогласова" ния, который существует до моментасброса элемента 13 памяти. На выходе преобразователя 10 код — аналог появляется сигнал,- который через регуляторы 9-7 и преобразователь 6 воздействует на двигатель 1.

Двигатель 1 начинает разгоняться и двигаться в сторону уменьшения рас- . согласования положения механизма 3 и задания, поступившего в сумматор

12 с блока 19 задания.

На фиг.2 показаны графики движения двигателя и механизма. Двигатель находится в позиции о, была задана новая позиция двигателя d двигатель разгоняется на участке о-а и выходит на участок установившегося движения а-Ь.

В начале разгона двигателя 1 механизм 3 из-за наличия люфтов в

1005968 трансмиссии 2 остается неподвижным.

В процессе разгона двигателя 1, когда его скорость возрастает до некоторого значения, соответствующего скорости движения механизма 3 о-о люфты выбираются и механизм 3 начинает разгоняться на участке о" -а и выходит на участок установившегося движения а -Ь .

Иэ-за наличия сигнала íà и-ом информационном разряде остановка дви- 10 гателя 1 в точке позиционирования не происходит. Однако в этой точке все информационные коды на выходе сумматора 12 равны О, так как положение механизма соответствует за- 15 данному. Это приводит к тому, что на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 появляется сигнал, что вызывает срабатываwe элемента 14 памяти. При продолжении движения механизма 3 растет рассогласование между положением механизма 3 и заданием на блоке 19,. при этом на информационных разрядах сумматора 12 возникают сигналы.

Когда сигналы возникают на выбранном сочетании К-информационных раз рядов (количество и вес выбираемых разрядов определяется величиной люфта в трансмиссии 2),срабатывает элемент И 18 при этом происходит сброс элементов 13 и 14 памяти, что приводит к снятию сигнала с плюсового знакового разряда и появлению сигнала на минусовом. разряде входа преобразователя 10 код - аналог. Кроме того, на всех входных информационных разрядах этого преобразователя код соответствует действительному рассогласованию, так как сигнал, поступающий на вход элемента ИЛИ 16 с выхода элемента 13 памяти исчезает, при этом двигатель 1 начнет реверсироваться, его скорость изменяется на участке b-e (фиг.2), пройдя нулевое значение в точке с, механизм 3 вначале тормозится и его скорость изменяется от установившегося значения до нуля на участке b -с, в

1 точке с происходит остановка механизма, которая длится до тех пор, пока не выбирается люфт в трансмиссии 2, при этом скорость двигателя достигает значения с -с„ . Далее двигатель l и механизм 3 движутся к точке позиционирования также, как и в известной схеме управления.

Таким образом, система обеспечивает автоматическое управление положением механизмов с автоматическим выбором люфтов в трансмиссиях между механизмом и двигателем.

Область применения изобретения металлургические механизмы, подвергающиеся силовым воздействиям в ходе технологического процесса.

Экономический эффект при внедрении устройства достигается за счет увеличения срока службы дорогостоящих трансмиссий и составляет около

l0 тыс.руб. на один механизм.

1005968

Составитель Ю.Рыбьев

Редактор А.Шишкина Техред A.Áàáèíåö Корректор В.Бутяга

Заказ 1990/15 Тираж 814 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4