Устройство для контроля и управления технологическим процессом

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и управления провисанием стальной ленты при размотке рулонной стали, . Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства. Устройство содержит счетчики .1-3, два делителя частоты 4,5, задатчик 14 «одов,дешифратор 15, делители .6-9 частоты с управляемым коэффициентом деления-, дополнительные делители частоты 10- 13, RS .-триггер 16, элементы И .1.7-.. 21, элементы ШШ 22-25. Устройство. служит.для контроля И управления натяжением ленты, обнаружения гфовисания и его устранения путем вьщачи управляющего кода на привод разматывателя. Введение делителей 4-13 час- .тоты обеспечивает определение величины провисания стальной ленты в ее перемотки без дополнительных затрат времени на выполнение .вычислительных операций по расчету величины -провисания л. 2 з.п.ф-лы,3ил.н. (Л 4ib ;о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„;80„„1241198

А1 (я) 4 G 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3779891/24-24 (22) 10.08.84 (46) 30.06.86. Бюл. У 24 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства .(72) И.Ю.Власенко,В.Ф.Кокорев, А.И.Павлов, С.В.Суярко, Г.Н.Тимонькин, С.Н.Ткаченко и В;С.Харченко (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ð 600560, кл. С 06 Р 11/OG, 1976.

Авторское свидетельство. СССР

1Ô 496557, кл. 06 F 11!00, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА H УПРАВЛЕНИЯ ИМ . (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и управления провисанием стальной ленты при размотке рулонной стали.

Цель изобретения — повьппение быстродействия устройства. Устройство содержит счетчики 1-3, два делителя частоты 4,5, задатчик 14 кодов,дешифратор 15,. делители,б — 9 частоты с управляемым коэффициентом деления, дополнительные делители частоты 1013, RS . -триггер 16, элементы И 1721, элементы ИЛИ 22-25. Устройство служит.для контроля и управления натяжением ленты, обнаружения провисания и его устранения путем выдачи управляющего кода на привод разматывателя. Введение делителей 4-13 частоты обеспечивает определение величины провисания стальной ленты в гемпе ее перемотки без дополнительных затрат времени на выполнение,вычислительных операций по расчету величины провисания д .2 з.п.ф-лы,3ил.."1241198

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и.может быть использовано для контроля и управления провисанием стальной ленты при размотке рулонной стали. 5

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства, На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства;,;на фиг..2 схема делителя частоты; на фиг. 3 — схема 10

У делителя частоты с управляемым коэффициентом деления.

Устройство (фиг. 1), содержит первый счетчик 1, второй счетчик 2, третий счетчик 3, второй 4 и первый 15

5 делители частоты, третий б,четвертый 7, второй 8, первый 9 делители частоты с управляемым коэффициентом деления, третий 10, пятый 11, шестой

12, четвертьй 13 делители частоты, 20 задатчик 14 кодов, дешифратор 15, -триггер 16, первый 17, третий 18 пятый 19, второй 20 и четвертый 21 элементы И, первый 22, второй 23, четвертый 24, третий 25 элементы ИЛИ, третий 26, четвертый 27, первый 28, второй 29 входы, выходы 30, первый

21 и второй 32 выходы задатчика 14 кодов, пятый 33 и шестой 34 входы.

Делитель 4 (5 10, 11, 12, 13) часто- ЗО ты содержит четвертыи счетчик 35, шестой элемент 36 И и пятый элемент

37 ИЛИ..

Делитель 6 (7,8,9) частоты с управляемым коэффициентом деления содержит пятый счетчик 38, элемент. 39 сравнения, седьмой элемент 40 И, шестой элемент 41 ИЛИ.

Устройство работает следующим об- 4О разом.

Рулон стальной ленты устанавливается на разматывающие головки разматывающего устройства. Конец ленты заправляется между тянущими валками 45 правильной. машины. Лента зажимается между тянущими валками, которые приводятся в движение электродвигателем правильной машины, Из тянущих валков лента подается в правильные валки. После правки лента поступает на дальнейшую обработку (резку). На входном валу разматывающего устройства установлен электродвигатель, который создает тормоз- 55 ной момент при размотке рулона и обеспечивает требуемое натяжение,пропорциональное сигналу регулятора.

На выходном валу разматывающего устройства установлен датчик угла поворота рулона, а на выходе правильной машины — датчик линейного перемещения ленты.

К входу 27 устройства подключается выходная шина "Вперед" датчика угла поворота рулона, на которой формируются импульсы частотой s + при

1 вращении датчика по часовой стрелке, или при наличии вибраций, а к входу

26 - шина ."Назад", на которой могут формироваться импульсы частотой при вращении датчика против часовой стрелки (что не предусматривается режимом работы устройства), либо при наличии вибраций.

К входам 33 и 34 устройства соответственно подключаются выходные шины "Вперед" ". "Назад" датчика линейного перекрещения материала правильной маш. ны.

При ра;мотке, в переходных режимах, во-.можно провисание ленты,т.е. образ,вание петли между рулоном и правильной машиной. Провисание ленты возникает.вследствие различной скорости движения ленты на рулоне и в правильной машине, осуществляющей горизонтальное перемещение ленты. Устройство служит для контроля и управления. натяжением ленты, обнаружения провисания и его устранения путем выдачи управляющего кода на привод разматывателя. Провисание Ы ленты определяется на основе сравнения пути 5q,пройденного лентой при размотке с рулона, и пути Ь пройденного лентой через правильную машину в единицу времени

Величина Sz измеряется датчиком

1 линейного перемещения правильной машины и поступает в виде последовательности импульсов на входы 33 и 34 устройства.

Датчики, формирующие последовательности импульсов на входах 27, .

26 и 33, 34 устройства, предназначены для измерения угловых и линейных перемещений соответственно. Это определяет их равное конструктивное исполнение и различные частоты формируемых ими импульсных последовательностей.

1241

Величина 54 вычисляется по формуле где Ко — начальный радиус рулона; 5 — толщина ленты;

Й вЂ” количество импульсов датчика угла поворота на один оборот рулона; — угол поворота рулона (в ра- 10 дианах).

Причем

15 где k. åê — текущий радиус рулона; ьК вЂ” изменение радиуса рулона.

Начальный радиус рулона определяется путем измерения длины ленты, прошедшей через правильную машину при угле поворота рулона на 1 рад.

25 где о - — длина размотанной ленты за один оборот рулона.

Поворот рулона на 1 рад определяется с помощью. счетчика 1, триггера

16 и элемента 19 И. При включении устройства на установочный вход 28 подается импульс. После установки триггера-6 в нулевое состояние íà его инверсном выходе формируется сигнал

113апись Ко единичного Уровня °

Совпадение сигналов Запись 1о 35 и "Пуск" (вход 29) на входах элемента 19 И разрешает прохождение импульсов от датчика угла поворота рулона с входа 27 устройства на вычитающий вход счетчика 1. 40

Одновременно совпадение сигналов

"Пуск" и "Запись о " от триггера

16 на входах элемента 17 И разрешает прохождение импульсов от датчика линейного перемещения правильной ма- .45 шины (вход 33) через делитель 10, элементы 17 И т 22 ИЛИ на суммирующий вход счетчика 2.

Делитель 10 выбирается с таким коэффициентом деления, чтобы количес-50 тво импульсов на его выходе при повороте рулона максимального диаметра на 1 рад равнялось емкости делителя 8 при обеспечении требуемой точности функционирования устройства.55

На вычитающий вход счетчика 2 через делители 4,6 и элемент 23 ИЛИ поступают импульсы с входа 27 уст198

4 ройства (импульсы, поступающие на суммирующий и вычитающий входы счетчика 2, разнесены во времени).

Количество этих импульсов пропор,ционально величине

Импульсы, количество которых пропорционально углу поворота рулона от датчика угла поворота рулона поступают на вход делителя 4 с постоянным коэффициентом деления. С выхода делителя 4 импульсы поступают на вход делителя 6 (делитель 6 и подобные ему делители 7,8,9 являются умножителями на число, меньшее единицы), коэффициент деления которого определяется числом и /2 М, подаваемьщ на входы умножения делителя 6 с выхода 31 задатчика 14 кодов.

Количество импульсов на выходе делителя 6 пропорционально величине

Л импульсы с выхода делителя 6 через элемент 23 ИЛИ поступают на вычитающий вход счетчика 2.

Наличие двух последовательно включенных делителей частоты 4 и 6 позво-. ляет уменьшить разрядность кода,формируемого на выходе 31 задатчика 14 кодов. (Это касается и делителей частоты 5 и 7).

Поступление импульсов на суммирующий вход счетчика, 2 продолжается до тех пор, пока число в счетчике 1, коэффициент пересчета которого равен числу импульсов, формируемых датчиком угла поворота рулона при повороте рулона на 1 рад, не станет равным нулю.

Число импульсов, поступивших к ,этому моменту на суммирукнций вход ! ,счетчика 2, пропорционально Ro .

При обнулении счетчика 1 íà его выходе формируется сигнал, устанавливающий триггер 16 в единичное состояние. При этом сигнал "Запись " на его инверсном выходе. исчезает.

Отсутствие сигнала "Запись К запрещает подачу импульсов на вычитающий вход. счетчика 1 и на суммируняций вход счетчика 2 через элементы 19 И>

17 И соответственно.

В момент исчезновения сигнала

"Запись Кр. " на инверсном выходе триггера 16 в счетчике 2 формируется число, пропорциональное величине т, Код числа, пропорциональный Ктек, поступает на входы делителя 8, опре1241198 деляя его коэффициент деления. Делитель 8 производит умножение величины Ктек на 1 т.е. определяет $) (см. формулу 2). Операция умножения производится аналогично описанной для делителя 6.

Импульсы с выхода делителя 8 пос-. тупают через элемент 24 ИЛИ на суммирующий вход счетчика 3. На вычи- 10 тающий вход счетчика 3 через делитель 13, элементы 25 ИЛИ,21 И поступают импульсы от датчика линейных перемещений правильной машины, количество которых пропорционально величине "а .Про- 15 хождение импульсов на вычитающий вход счетчика 3 через элемент 24

ИЛИ разрешается при отсутствии сигна-ла с дешифратора 15, т.е. если со- держимое счетчика 3 больше нуля. 2п

Тем самым устройство с помощью дешиф- ратора 15 контролирует величину

b5 > 0 (при d 8 < О провисание ленты отсутствует).

Делитель 13 выбирается с таким 15 коэффициентом деления, чтобы количество импульсов на его выходе при повороте рулона максимального диаметра на 1 рад было равно количеству импульсов с датчика угла поворота рулона.

Код с выхода счетчика 3, пропор. циональный величине д Л, (см. формулу 1), поступает на выход 30 .устройства и далее через цифроаналоговый преобразователь воздействует на при-,З5 вод разматывателя рулона, что приводит к устранению провисания ленты.

Выше описана работа одного канала устройства, на входы 27 и 33 которого подаются импульсы датчиков по шинам4О

"Вперед". Устройство снабжено вторым каналом, идентичным описанному, состоящим из делителей 5,7,9, 11, 12, элементов 18,20 И. Элементы 22-25 ИЛИ служат для подключения каналов уст- 45 ройства к входам счетчиков 2 и 3.

На входы 26 и 34 второго канала устройства подаются импульсы датчиков по шинам "Назад". Необходимость второго канала обусловлена тем,что при работе агрегата датчики подвержены воздействию механических помех (вибраций) и электрических помех.

Помехи как механические, так и электрические носят, обычно перно- Ы дический характер. Периодичность помех обусловливает равенство нулю среднего значения ошибки датчика, вызванной ими за период помехи. Однако, если к устройству будет подключена только .одна из шин датчика, то будет учитываться ошибка за полпериода воздействия помех, которая не рав- на нулю, что приведет к накоплению ошибок.

Второй канал необходим для обеспечения помехоустойчивости устройства.

Очевидно, что в зависимости от конкретного объекта управления величины. коэффициентов деления и уставок могут изменяться, что позволяет расширить область использовани данного устройства.

Делитель частоты 4 (фиг. 2) работает следующим образом. Импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 35,подсчитываются им.В момент наличия в счетчике 35 определенного кода подсчитанных импульсов с его выходов на входы элемента 36 И поступают разрешающие уровни напряжения, по приходу очередного импульса на вход делителя 4 частоты элемент

36 И формирует на выходе импульс, который поступает также через элемент 37 ИЛИ на К -вход счетчика

35, сбрасывая его в ноль. В результате на выходе элемента 36 И через данное и постоянное число импульсов на входе делителя 4 частоты вырабатывается .один импульс,т.е. происхо-; дит деление частоты.

Делитель 6 частоты вырабатывает выходной импульс с элемента 40 И при сравнении кода числа входных импульсов, подсчитанных счетчиком 38; с кодом, заданным на входы элемента 39 с задатчика 14 в момент прихода очередного входного импульса. При. этом через элемент 41 ИЛИ производится сброс счетчика 38 в ноль. В результате осуществляется деление входной частоты на величину кода заданного с задатчика 14 на входы элемента 39. Таким образом,. за счет введения делителей 4-13 частоты и .новых связей обеспечивается определение вели- . чины провисания стальной ленты. в темпе ее перемотки без дополнительных затрат времени на выполнение вычислительных операций по расчету величины а5 по формулам 1-4,что необходимо в устройстве прототипа.

В результате существенно повышается быстродействие устройства.

1241198

Формулаизобретения

1 . Устройство для контроля технологического процесса и управления им, содержащее задатчик кодов, первый делитель частоты, первый счетчик, соединенный выходом с -входом КЬ -триггера, соединенного инверсным выходом с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй счетчик, соединенный суммирующим входом с выходом первого элемента ИЛИ, соединенного первым входом с выходом первого элемента И, третий счетчик, соединенный выходами с входами дешиф-, ратора, соединенного выходом с инвертирующим входом четвертого элемента

И, второй элемент ИЛИ, соединенный первым входом с выходом второго элемента И, третий и четвертый элементы

ИЛИ и пятый элемент И, о т л и ч аю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены второй, третий, четвер25 тый,пятый и шестой делители частоты и четыре делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, причем первый вход устройства соединен с

К-входами первого, второго и третьего счетчиков с k -входами RS -триг- ЗО

> гера, с R, -входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого делителей частоты, а также с

К-входами первого, второго, третьего и четвертого делителей частоты с уп- З5 равляемым коэффициентом деления, второй вход устройства соединен с вторым входом третьего элемента И, с первым входом пятого элемента И и вторыми входами первого и второго 40 элементов И, третий вход устройства соединен с третьим входом третьего элемента И и с суммирующими входами первого делителя частоты и первого делителя частоты с управляемым 45 коэффициентом деления, четвертый вход устройства соединен с вторым входом пятого элемента И и с суммирующими входами второго делителя частоты и второго делителя частоты с 50 управляемым коэффициентом деления, пятый вход устройства соединен .с суммирующими входами третьего и четвертого делителей частоты, шестой вход устройства соединен с суммирующими входами пятого и шестого делителей частоты, инверсный выход К$ -триггера соединен с третьим входом пятоro элемента И, соединенного выходом с вычитающим входом первого счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом третьего элемента И, первые и вторые выходы задатчика кодов соединены соответственно с О -входами третьего и четвертого делителей частоты с управляемым коэффициентом деления, суммирующие входы которых соединены соответственно с выходами второго и первого делителей частоты, а выходы — соответственно с вторыми входами второго и первого элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом второго счетчика, выходы которого соединены с ) -Входами первого и второго делителей частоты с управляемым коэффициентом деления, соединенных выходами соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ,соединенных вторыми входами соответственно с выходами четвертого и шестого делителей частоты, выход. третьего элемента ИЛИ соединен с вторым входом четвертого элемента И, соединенного выходом с вычитающим входом третьего счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом четвертого элемента

ИЛИ, а выходы третьего счетчика являются выходами устройства, выходы третьего и пятого. делителей частоты сединены соответственно с третьими входами первого и второго элементов И.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я . тем,что делитель частоты содержит четвертый счетчик, соединенный суммирующим входом с соответствующим входом шестого элемен-. та И, который является суммирующим . входом делителя частоты, пятый элемент ИЛИ,соединенный выходом с R.— входом четвертого счетчика, первым входом с выходом шестого элемента И,который является выходом делителя 1астЬ = ты, второй вход пятого элемента ИЛИ является .К -входом делителя частоты.

3. Устройство по п. 2, о т л и-. ч а ю щ е е с я тем,что делитель частоты с управляемым коэффициентом деления содержит пятый счетчик, суммирующий вход которого является суммирующим входом делителя частоты с управляемым коэффициентом деления

1241198

Составитель Н.Главизнина

Техред Л. Олейник Корректор Г.Решетник

Редактор М.Бандура

Заказ 3487/42 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенийи открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого является выходом делителя частоты с перемен- ным коэффициентом деления и соединен с первым входом шестого элемента

ИЛИ, выход которого соединен с Квходом пятого счетчика, а второй1 вход является К -входом делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, выходы пятого счетчика соеди. иены с первыми входами элемента срав- нения, вторь1е входы которого являются В -входами делителя частоты с управляемым коэффициент деления,а выход соединен с вторым входом седьмого элемента И.