Устройство управления летучими ножницами

 

Изобретение касается автоматизации прокатного производства и может использоваться для управления летучими ножпицами, производящими резку проката на ходу на заданные мерные длины. Цель изобретения - снижение динамических нагрузок и увеличение срока службы оборудования. Изобретение осуществляет резку проката на ходу на заданные мерные длины путем регулирования соотношения средней за цикл резки скорости ножниц и скорости подачи проката с выравниванием этих скоростей к моменту реза. В промежутках между резами скорость ножниц изменяется по кусочно-параболическому закону, которому соответствует симметричная треугольная диаграмма динамического тока электродвигателя при разгоне и торможении привода . Изменение динамического тока осуществляется по линейному закону, в результате чего исключаются удары в кинематических звеньях механизма ножниц, что способствует уменьшению износа и увеличению срока службы механооборудования, Устройство формирует оптимальный для данной кусочнопараболической, тахограммы сигнал задания скорости, обеспечивающий минимум тепловых потерь в электроприводе, а также соответствующий указанной тахограмме сигнал задания динамического тока, способствующий повьш1ению быстродействия системы регулирования скорости . Высокая точность порезки мерных длин (в том числе и при разгоне агрегата или переводе его на другую, технологическую скорость) достигается путем устранения ошибки, вызванной статизмом системы регулирования скорости . 4 ил. о S (Л со о 4 СО IX) 4

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . (19) (И) а1) 4 В 23 Р 36/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4007509/22-02 (22) 27.1.1,85 (46) 23.04,87. Бюл, 1) 15 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт "Тяжпромэлектропроект" (72) Л.Г, Лимонов, И,Д. Розов, В.И. Холодный, Е.В. Бонгард, В,И, Баранов и В,Ф, Атряскин (53) 621.956:62-59(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 545400, кл. В 21 В 37/00, 1975Патент CIA 1) 3581613 кл. 83/-76, В 23 D 5/16, 1971.

Авторское свидетельство СССР

11 778956, кл. В 23 D 25/16, 1978.

Авторское свидетельство СССР

11 1212716, кл, В 23 D 25/16, 1984. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТУЧИМИ

НОЖНИЦАМИ (57) Изобретение касается автоматизации прокатного производства и может использоваться для управления летучиMH ножпицами, производящими резку проката на ходу на заданные мерные длины. Цель изобретения — снижение динамических нагрузок и увеличение срока службы оборудования, Изобретение осуществляет резку проката на ходу на заданные мерные длины путем

: регулирования соотношения среднейза цикл резки скорости ножниц и скорости подачи проката с выравниванием этих скоростей к моменту реза, В промежутках между резами скорость ножниц изменяется по кусочно-параболическому закону, которому соответствует симметричная треугольная диаграмма динамического тока электродвигателя при разгоне и торможении привода, Изменение динамического тока осуществляется по линейному закону, в результате чего исключаются удары в кинематических звеньях механизма ножниц, что способствует уменьшению износа и увеличению срока службы механооборудования, Устройство формирует оптимальный для данной кусочнопараболической.тахограммы сигнал задания скорости, обеспечивающий минимум тепловых потерь в электроприводе, а также соответствующий указанной тахограмме сигнал задания динамического тока, способствующий повьппению быстродействия системы регулирования скорости, Высокая точность порезки мерных длин (в том числе и при разгоне агрегата или переводе его на другую технологическую скорость) достигается путем устранения ошибки, вызванной статизмом системы регулирования скорости. 4 ил. (2) мин заданная мерная длина резки, минимальная длина отрезаемого проката, равная периметру траектории ножей ножниц в цикле резки, где Ь—

L мин

БлоЫ 9 переключения содержит . компараторы 26 и 27, одновибраторы 45

28 и 29, элемент И 30 и триггеры 31 и 32.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, соответстЬ = L 1 (3) вующем моменту, непосредственно

1 ( предшествующему очередному резу, на входы сумматора 7, и интегратора 8 подается сигнал V с выхода датчика и

3, пропорциональный скорости проката, На выходе сумматора 7 сигнал V

Н задания скорости равен V, так как сигнал 4Ч „ на выходе множительноделительного блока 13 в укаэанный

1 130499

Изобретение относится к автомати-, зации прокатного производства и предназначено для управления летучими ножницами, производящими резку проката на ходу на заданные мерные длины.

Цель изобретения — снижение динамических нагрузок и увеличение срока службы оборудования, На фиг.1 представлена функциональ- 10 ная схема устройства управления летучими ножницами, на фиг,2 " тахограммы летучих ножниц и диаграммы тока электродвигателя ножниц; на фиг.3 —функциональная схема блока автоматического регулирования скорости ножниц; на фиг,4 — функциональная схема блока переключения, .Устройство содержит блок 1 автоматического регулирования скорости нож-20 ниц 2, датчики 3 и 4 скоростей проката и ножниц соответственно, датчик 5 положения ножей, задатчик 6 отрезаемой длины проката, сумматор 7, интег" ратор 8, блок 9 переключения, ключ

10, множительно-делительные блоки

11 — 14 и интеграторы 15 и 16 °

kIa фиг,2 приведены тахограммы )7 и 18 летучих ножниц и диаграммы 19 и 20 тока электродвигателя ножниц, где точки F „ H F соответствуют моменту реза при различной заданной длине порезки, Блок автоматического регулирования скорости ножниц построен по прин" 35 ципу подчиненного регулирования параметров электропривода и содержит пропорциональный регулятор 21 скорости, регулятор 22 тока, усилитель мощности, например, тиристорный цреобразователь 23, датчик 24 тока и электродвигатель 25, 4 2 момент времени равен нулю, Так как сигнал „ отрабат:.. вается блоком 1 автоматического регулирования с некоторой статической ошибкой регулятора скорости, на вход интегратора

8 подается также сигнал Чн, пропорциональный фактической скорости ножниц, в результате чего на,выходе это"

ro блока имеется сигнал ь

nl = а1 (1) который подается на вход блока 1, компенсируя статиче скую погрешность скорости и обеспечивая, тем самым, синхронизацию скоростей проката и ножниц, а следовательно, равенство сйгналов V„ a V„ . Сигнал задания динамического тока Х, электроприводу, в3 формируемый на выходе множительно" делительного блока 14, в исходном состоянии равен нулю.

Начало цикла порезки определяет" ся сигналом, выдаваемым датчиком 5 положения ножей ножниц в момент окончания предыдущего реза, По этому сигналу, подаваемому на первый вход блока переключения, на втором выходе последнего формируется сигнал, открывающий ключ 10, через который на вход первого множительно-делительного блока ll подается сигнал Ч„. На вход умножения первого множительноделительного блока 11, а также на входы деления второго, третьего и четвертого множительно-делительных блоков 12 — 14 с выхода задатчика 6 отрезаемой длины подается величина заданного рассогласования пути

На вход деления блока 11 с другого выхода задатчика 6 подается величина где L„ — величина перемещения проката, соответствующая части времени цикла порезки С, в течение которой ножницы отрабатывают заданное рассогласование пути aL

? — величина перемещения проката, соответствующая части време1304994

4 аЧ„=, t = — = с, (9) 2аь 2 16аь н К

1 где К = — — постоянный коэффициент.

2 .8.

На выходе множительно-делительного блока 14 формируется сигнал задания тока электроприводу Х„, определяемый выражением х„, - —.— ч -, ч. ()o)

4ьЬ 326Ь

2 п и м 1Ь п (4) По истечении времени t, когда а1. сигнал И достигает значения -ф, с жением

6Ь

-n аЬ выражение(81величине—

N = t, = — . . (1l) ь L

2t=tf 2к t 8

На выходе интегратора 15 сигнал

Подставив в это выражение значе М увеличивается в соответствии с 30

1 ние К и решив относительно t повыражением 1 1 луч аем

N. = Ч (t)dt = — t

1 6L

1 tl t и (6) е

4 (12)

Величину сигнала N, на выходе интегратора 15 в этот момент времени определяем, подставив в выражение (6) значение ьЬ 4 1 Ь . ч = a.= —,ч, К,t„а2 п п

При этом

hL

4 (13) N

1а =т1

Начиная с момента времени Ф,, изменения сигналов на выходах блоков будут описываться следующими выражениями, Сигнал N определяется выра 1 .жением

На выходе интегратора 16 сигнал

N определяется выражением

1(1

2ьЬ

t2 (8) п

50 аЬ аЬ

N — — t

1й йч 2 Сп (14) И

Сигнал Ч определяется выражеи нием

2 ьЬ UьЬ

t2 (15) ни цикла порезки t,, в течение которой эаверг;ается переходнь|й процесс изменения скорости ножниц и происходит их синхронизация со скоростью проката.

При постоянной скорости подачи полосы Ч„ время Г„ отработки заданного рассогласования пути 6Ь определяется выражением 10

Выходной сигнал множительно-делительного блока 11 определяется выра- 15

V — V (5) которое с учетом (4) имеет вид 20

Этот с11гнал подается на входы ин-, тегратора 15, а также второго, треть-25 его и четвертого множительно-делительных блоков 12 — 14, о

Сигнал М1 подается на вход умножения множительно-делительного блока и

12 выходной сигнал V которого опреи деляется выражением

1 где К = — постоянный коэффициент.

-4

If 45

Сигнал Y подается на вход интеги

-, ратора 16 и на вход умножения множительно-делительного блока 14.

ЭтОт сигнал подается на Вход умножения множительно-делительного

О блока 13 и третий вход блока 9 переключения. В результате на выходе блока 13 формируется сигнал аЧ„: с первого выхода блока 9 переключения выдается сигнал, по которому работа интегратора 15 реверсируется и сигнал N на его выходе начинает 1 уменьшаться, Величину интервала времени t можно определить, приравняв

5 1304994.Сигнал М, определяется выражением

aL 2aL

N + ел

9t)t > (23) (16) 5.2 aL — t

t 3 и

2 4Ь

+ ° з

1 (24) 24L 16 aL П е

4Ч„

16 aL

+ з

16aL

t п (25) (17) Сигнал М„, являющийся сигналом задания приращения скорости ножниц, подается на входы сумматора 7 и интегратора 8. На выходе сумматора 7 сигнал задания скорости Ч„ формируется в соответствии с выражением

V.3 "V. aV. (27)

На выходе интегратора 8 сигнал рассогласования 4 Е формируется в соответствии с выражением

4 aIñ +

a g

V„(t) d t — aV„(t) dt (28) о о

Под воздействием сигналов задания скорости и пути блок отрабатывает заданное рассогласование пути изменяя скорость ножниц по описанно- . му кусочно-параболическому закону, Для компенсации динамической ошибки регулятора скорости на четвертый вход блока 1, являющийся входом регулятора тока, подается сигнал нз задания динамического тока, являющийся производной от сигнала aV задан ного приращения скорости ножниц, При этом сигналом 47. компенсируется лишь статическая ошибка регулятора скорости и динамическая ошибка регулятора тока.

В момент времени t = t„, когда сиг. нал и на выходе интегратора 16 уменьшается до нуля, на втором выходе блока 8 переключения сигнал становится равным нулю и ключ 10 закрывается.

Сигналы 4Ч„ на выходе блока 13 и 1„

"3 на выходе блока 14 при этом также становятся равными нулю.

После завершения переходного процесса скорость ножниц синхронизируВ момент времени t величина сиг- 4> ф нала И, на выходе интегратора 15 определяется путем подстановки значения в выражение (14) 50

aЬ

4 (21) Сигнал 4Ч определяется выражеk нием

Сигнал Х„ определяется выражением

I„= —, —, с. (18) 16ьЬ 32 aL нз t)t . t< tЪп

С момента времени, когда сигнал

N изменяет свой знак, сигнал М на1 чинает уменьшаться и в момент времени t<, когда он снова становится рав- 5

aL ным величине —, на первом выходе

8 ° блока 9 переключения исчезает сигнал, реверсирующий работу интегратора 15, Величину интервала времени и можно 30 определить, приравняв выражение (16) aL величине —

aL 2aL

Я п +

2 = 4 а — — — (19)

2 4Ь а aL и 8

Решая это уравнение относительно 4р получаем (20) aL aL 3

Я в — *

2 t„ 4 п

Начиная с момента времени Вд сигналы на выходах блоков описываются следующими выражениями:

Н ав — 4Ь +» °

АЬ (22)

4 aI. 4aL

v + «з»n > с и и

4 4Ь

Ы = 24L- — t+

2.t 12 о

16 4Б 32 aL н t>ta t t2

l1 П вЂ” с. (26)

32 4L 32 aL и . и

130499 ется со скоростью проката, а величинаа1 на выходе интегратора 8 к моменту t окончания цикла порезки, соответствующему началу следующего реза, определяется в соответствии с выражением (28) и равна

at =лГ +L-L — aL с мин или с учетом (I ) и (2)

10 ф ф ц с т о

Из выражения (29) видно, что в предлагаемом устройстве отработка заданного рассогласования пути осуществляется беэ ошибки, чем обеспечива-f5 ется высокая точность порезки проката на заданные длины.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве формирования тахограммы летучих ножниц осуществляется 20 по кусочно-параболическому закону, в результате чего изменение тока электродвигателя (момента на валу летучих ножниц) происходит не ступенчато, а по линейному треугольному эа-25 кону. При этом исключаются удары в кинематических звеньях механизма ножниц.. Кроме того, в предлагаемом устройстве в момент синхронизации скоростей проката и ножниц производная 30 .от скорости ножниц равна нулю, что позволяет существенно уменьшить время завершения переходного процесса и увеличить время движения ножниц на пониженной скорости, благодаря чему улучшаются энергетические показатели устройства, Положительный эффект применения устройства создается за счет сниже- 40 ния динамических нагрузок и увеличения срока службы оборудования летучих ножниц.

Формула изобретения 45

Устройство управления летучими ножницами, содержащее блок автомати,ческого регулирования скорости ножниц, датчики скорости проката и нож-50 ниц, датчик положения ножей, задатчик отрезаемой длины проката, сумматор, два множительно-делительных блока, Бва интегратора, ключ и блок переключения, первый вход которого со- 55

4 Я единен с датчиком положения ножей, а первый и второй выходы — с управляющими входами первого интегратора и ключа, вход которого соединен с выходом датчика скорости проката, а о выход — с первым входом первого множительно-делительного блока, выход датчика скорости ножниц соединен с первым входом блока автоматического регулирования скорости ножниц и первым входом первого интегратора, выход которого подсоединен к второму входу блока автоматического регулирования скорости ножниц, третий вход которого соединен с выходом сумматора, первый вход которого подсоединен к выходу датчика скорости проката и второму входу первого интегратора, первый выход задатчика отрезаемой длины проката соединен с вторым входом блока переключения, входом умножения первого множительно-делительного блока и входом деления второго множительно-делительного блока, вход умножения которого подсоединен к выходу второго интегратора, вход которого соединен с первым входом второго множительно-делительного блока и выходом первого множительно-делительного блока, вход деления которого подсоединен к второму выходу задатчика отрезаемой длины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения динамических нагрузок и увели-. чения срока службы оборудования, оно снабжено третьим интегратором, третьим и четвертым множительно-делительными блоками, входы деления которых соединены с первым выходом задатчика отрезаемой длины проката,.а первые входы — с выходом первого множительно-делительного блока, выход третьего интегратора соединен с треть им входом блока переключения и входом умножения третьего множительноделительного блока, выход которого подсоединен к второму и третьему вхо-, дам сумматора и первого интегратора, а вход третьего интегратора соединен с выходом второго множительно-делительного блока и с входом умножения четвертого множительно-делительного блока, выход которого подсоединен к четвертому входу блока автоматического регулирования. скорости ножниц.

)304994

Фиг.1.1304994 (0m й1 дл 1$) дл. 10) (дтпл

Составитель А. Сергеев

Техред Л.Сердюкова

Корректор А, Обручар

Редактор П. Гереши

Заказ 1372/12 Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государ ственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Фт Й (&и bye (ОтЮл1

А (От дл.