Устройство для автоматического регулирования натяжения длинномерного материала при перемотке

 

Изобретение относится к автоматическим устройствам для управления натяжением длинномернаго материала при перемотке на технологическом оборудовании целлюлозно-бумажной промышленности и других производствах со сходными технологическими процессами . Целью изобретения является повьш1ение точности регулирования за счет компенсации изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения. Устройство содержит регулятор 5 тока якоря тормозного генератора 1 механизма размотки, подт , с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 В 65 Н 77/00, G 05 D 15/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Рпл-Ий ГЕКА

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3947931/24-12 (22) 26.08.85 (46) 30.09.87. Бюл. Р 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте и Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) М.Г.Рохман, К.Ю.Журавлев, Г.В.Морсаков и А.А.Агаджанян (53) 677.023(088.8) (56) Барьппников В.Д., Куликов С.Н, Автоматизированные электроприводы бумагоделательных машин. Л., 1982, с. 124-125. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ПЕРЕМОТКЕ (57) Изобретение относится к автоматическим устройствам для управления натяжением длинномернвго материала при перемотке на технологическом оборудовании целлюлозно-бумажной промышленности и других производствах со сходными технологическими процессами. Целью изобретения является повьппение точности регулирования sa счет компенсации изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения. Устройство содержит регулятор 5 тока якоря тормозного генератора 1 механизма размотки, под"

1341138

15

35 ключенного посредством первого блока 3 сравнения к выходу вычислительного блока 13, к первому и второму разрядным входам которого подсоединены выходы датчика 12 диаметра разматываемого рулона и блока 14 формирования темпа ускорения. Перед началом работы устройства в регистры

40 и 41 с помощью задатчиков 38 и 39 коэффициентов вводятся соответственно числа N и И„, а в реверсивные счетчики 45 и .46 с помощью задатчиков

49 и 50 ускорения и максимального ускорения- соответственно число

N>(N,), пропорциональное времени

Изобретение относится к автоматическим устройствам для управления на тяжением длинномерного материала при перемотке на технологическом оборудовании целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в других отраслях промьппленности для управления работой продольно-резательных и перемоточных станков.

Целью изобретения является повышение точности регулирования за счет компенсации изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит тормозной генератор 1 механизма размотки, датчик

2 тока якоря, подключенный к первому входу первого блока 3 сравнения, второй вход которого связан с задатчиком 4 натяжения, а выход подключен к входу регулятора 5 тока якоря тормозного генератора 1, регулятор 6 скорости, к выходу которого подсоединен электродвигатель 7 механизма намотки, второй блок 8 сравнения, первый вход которого связан с выходом датчика 9 скорости механизма намотки, .второй вход посредством задатчика 10 интенсивности соединен с задатчиком

ll скорости, а выход подключен к входу регулятора 6 скорости, датчик 12 диаметра разматываемого рулона, вычислительный блок 13, выход которого связан с третьим входом первого блоразгона (торможения), и число 11 соответствующее максимальному ускорению. При подаче на шину 21 "Разгон" или 22 "Торможение" внешнего сигнала на соответствующие разрядные входы вычислительного блока 13 поступают коды значения ускорения dVfdt и диаметра Йр разматываемого рулона, обработка которых с помощью цифроаналоговых преобразователей 32-37 умножающего типа позволяет получить зависимость динамической составляющей тока якоря тормозного генератора 1 в виде j:= — (К, dp+Kg /dp ) 67/йС. 2 з.п. ф-лыь 1 ил. ка 3 сравнения, блок 14 формирования темпа ускорения, релейный элемент

15, триггер 16, элемент И 17, элементы НЕ 18 и 19, элемент ИСКЛЦЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, первый вход релейного элемента 15 связан с выходом триггера 16, В- и Б-входы которого посредством элементов НЕ 18 и 19 соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока 14 формирования Фемпа ускорения и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 20, а также с шинами 21 "Разгон" и 22 "Торможение", второй вход релейного элемента 15 связан с отрицательным полюсом источника 23 опорного напряжения, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ZO связан с первым входом элемента И 17, второй вход которого подключен к выходу записи дат2" чика 12 диаметра разматываемого рулона, управляющий вход которого связан с выходом элемента И 17, первый разрядный вход вычислительного блока

13 подключен к выходу датчика 12 диаметра раэматываемого рулона, второй разрядный вход связан с выходом блока 14 формирователя темпа ускорения, .а вход опорного напряжения — с выхо, дом релейного элемента 15.

Датчик 12 диаметра разматываемого рулона включает датчики оборотов 24 разматываемого рулона, 25 механизма намотки, счетчик 26, регистр 27, триггер 28, элемент И-НЕ 29, формирователи 30 и 31 одиночных импульсов, причем датчик 24 оборотов разматыва1341

1, им, емого рулона подключен к С-входу триггера 28, инверсный выход которо,го соединен с первым входом элемента

29 И-НЕ а прямой выход посредством

5 последовательно включенных формирователей 30 и 31 одиночных импульсов с входом стирания счетчика 26, датчик .25 оборотов механизма намотки подсоединен к второму входу элемента И-НЕ

29, выход ко срого соединен со счетным входом счетчика 26, управляющий вход датчика 12 диаметра разматывае-. мого рулона подключен к управляюще— му входу регистра 27, к разрядному входу которого подсоединен разрядный выход счетчика 26, а выход первого формирователя 30 одиночных импульсов связан с выходом записи датчика 12 диаметра разматываемого рулона.

Вычислительный блок 13 включает цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)

32-37 умножающего типа, задатчики

38 и 39 коэффициентов, регистры 40 и ,41, сумматор 42 и блок 43 умножения, причем разрядные входы первого и второго ЦАП 32 и 33 связаны соответственно посредством регистров 40 и 41 с задатчиками 38 и 39 коэффициентов, а входы опорного напряжения подключе30 ны к входу опорного напряжения вычислительного блока 13, выход первого

ЦАП 32 подсоединен к входу опорного напряжения третьего ЦАП 34, выход которого связан с входом опорного напряжения четвертого ПАП 35, выход второго ЦАП 33 подключен к резисторному входу обратной связи пятого ЦАП

36, выход которого объединен с собственным входом опорного напряжения и подсоединен к резисторному входу обратной связи шестого ЦАП 37, причем разрядные входы третьего — шестого ЦАП 34-37 объединены и подключены к первому разрядному входу вычислительного блока 13, входы суммато- 45 ра 42 соединены соответственно с выходами четвертого и шестого ЦАП 35 и 37, а выход подключен к аналоговому входу блока 43 умножения, разрядный вход которого подсоединен к вто-! рому разрядному входу вычислительно-.го блока 13, а выход связан с выходом вычислительного блока 13 °

Блок 14 формирования темпа ускоре ния содержит генератор 44 опорной частоты, реверсивные счетчики 45 и

46, регистр 47 ускорения, триггер 48, задатчик 49 ускорения, задатчик 50

138 4 максимального ускорения, формирователь

51 одиночных импульсов, элемент И 52,,элемент ИЛИ-НЕ 53 и элемент ИЛИ 54, причем первый и второй входы блока

14 формирования темпа ускорения подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ 53, выход которого соединен с S-входом триггера 48, выход генератора 44 опорной частоты подсоединен к первому входу элемента 52 И, второй вход которого связан с выходом триггера 48 и посредством формирователя 51 одиночных импульсов с входом сброса регистра 47 ускорения, а выход подсоединен к входам вычитания реверсивных счетчиков 45 и 46, задатчик 49 ускорения и задатчик 50 максимального ускорения подключены соответственно к разрядным входам первого 45 и второго 46 реверсивных счетчиков, выход переполнения первого реверсивного счетчика 45 связан со счетным входом регистра 47 ускорения и с первым входом элемента ИЛИ 54, выход которого подключен к управляющему входу первого реверсивного счетчика 45, выход переполнения второго реверсивного счетчика 50 соединен с R-входом триггера 48, а управляющий вход — с вторым входом элемента 54 ИЛИ и входом сброса регистра 47 ускорения, выход которого связан с вторым разрядным выходом блока 14 формирования темпа ускорения:

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в регистры

40 и 41 с помощью задатчиков 38 и 39 коэффициентов вводятся соответственно числа И„„ и Г1 „ характеризующие технологические параметры материала, а в реверсивные счетчики 45 и 46 с помощью задатчиков 49 ускорения и 50 максимального ускорения соответственно число N (Np), пропорциональное времени разгона (торможения) и число И,„,„, соответствующее максимальному ускорению и учитывающее емкость регистра ускорения 47 где N> необходимая емкость регист" ра 47 ускорения;

И,„ „ — минимальное время торможения, соответствующее максимальному ускорению.

При разгоне или торможении на одну из шин (" Разгон" 21 или "Тормо5 13411 жение" 22) подается сигнал "1", триггер 16 переключается в одно иэ состояний, при котором на выходе релейного элемента 15 формируется сигнал опорного напряжения Па необходимой полярности, элемент ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ

20 разрешает запись в регистр 27 числа Ng пропорционального диаметру разматываемого рулона d„ а в блоке . 14 формирования темпа ускорения взводится триггер 48 и производится запись в регистр 47 ускорения значения ач ускорения -- . Далее эта информация

15 поступает на второй разрядный вход вычислительного блока 13, в котором, вычисляется зависимость динамической составляющей тока тормозного генератора 1

Т, ака

N й

f !!! (4) (5) Одновременно датчик 12 диаметра

2р разматываемого рулона подсчитывает число импульсов датчика 25 механизма намотки эа один оборот рулона. На каждом обороте разматываемого рулона триггер 28 переключается в одно из

25 состояний. Когда триггер 28 находится в состоянии "0", в счетчик 26 записывается число импульсов датчика

25 оборотов механизма намотки. При установке триггера 28 в состояние

gp "1" формирователь 30 одиночных импульсов вырабатывает импульс записи, при помощи которого осуществляется перезапись содержимого счетчика 26 в регистр 27, после чего формирователь

31 одиночных импульсов вырабатывает

35 импульс стирания, очищающий счетчик

26 и подготавливающий его для приема импульсов датчика 24 оборотов разматываемого рулона на следующем оборо40 те рулона

Содержимое 1!1,! регистра 27 подается на первый разрядный вход вычислительного блока 13, а с него — на разрядные входы третьего — шестого ЦАП, Для первого 32 и второго 33 ЦАП

45 опорным напряжением является сигнал

- 11д с выхода релейного элемента 15, поэтому на их выходах вырабатываются сигналы а!

У (3) 50 (6) 1-1а N

1-лаан l = (7) 55 где 2 — емкость ЦАП; !!+!! — Для торможения

"-" — для разгона.

Так как выход первого ЦАП 32 является опорным напряжением третьего и подается на третий вход блока 3 сравнения.

При этом сигналом "1" на выходе триггера 48 через формирователь 51 одиночных импульсов осуществляется сброс регистра 47 ускорения и запись в реверсивные счетчики 45 и 46 чисел

Np(N! ) и NJ „,, а также разрешается прохождение импульсов f, от генератора 44 опорной частоты через элемент И 52 на входы вычитания реверсивных счетчиков 45 и 46. Импульсы частоты f вычитаются из записанного в реверсивный счетчик 45 числа

1!1р(Ы ), и после поступления на его вход заданного числа импульсов Ир(11,) на выходе переполнения реверсивного счетчика 45 вырабатывается импульс, поступающий на счетный вход регистра

47 ускорения и перезаписывающий иэ задатчика 49 ускорения в реверсивный счетчик 45 число Ир(Н ). Частота следования импульсов на выходе переполнения реверсивного счетчика 45 равна

Импульсы частоты f,„, поступая на вход реверсивного счетчика 46, вычитаются из записанного в нем числа

Мт „, и после поступления на его вход заданного числа импульсов Np,„, на выходе переполнения реверсивного счетчика 46 вырабатывается импульс, устанавливающий триггер 48 в состояние "0", чем запрещается прохождение импульсов частоты 3 а! на выход элемента И 52, и цикл определения усdV корения N -- заканчивается, dt

Таким образом, время прохождения частоты f., на входы реверсивных счетчиков 45 и 46 равно

За это время в регистр 47 ускорения записывается число, пропорциональ1 dV ное заданному ускорению- а! 1 !.м Nr ма

Pp f, Np

Uö Në, Бd пбI+.j — 2 л 2 п (8) Выход третьего ЦАП 34 является опорным напряжением четвертого ЦАП 35 и, следовательно, на его выходе напряжение равно

7 1341

ЦАП 34, то íà его выходе формируется напряжение

138 8 который поступает на третий вход бл< ка 3 сравнения, В результате изменения ток» яко-. ря тормозного генератора 1 осуществляется компенсация изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения при изменяющемся ускорении, Формула. изобретения

1. Устройство для автоматического регулирования натяжения длинномерного материала при перемотке, содержащее тормозной генератор механизма размотки, подключенный к выходу регулятора тока якоря, датчик тока якоря, подсоединенный к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого связан с задатчиком натяжения, а выход подключен к входу регулятора тока якоря, электродвигатель механизма намотки, подсоединенный к выходу регулятора скорости, второй блок сравнения, первый вход которого связан с датчиком скорости механизма намотки, второй вход посредством эадатчика интенсивности — с задатчиком скорости, а выход подключен к входу регулятора скорости, датчик диаметра

1 разматываемого рулона и вычислительный блок, выход которого связан с третьим входом первого блока сравнения, а также шины iРазгон" и "ТорМожение,отличающееся тем, что, с целью повьппения точности регулирования натяжения за счет компенсации изменения инерционных масс станка в режимах разгона и торможения, оно имеет блок формирования темпа ускорения, релейный элемент, триггер, элемент И, элементы НЕ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый вход релейного элемента связан с отрицательным полюсом опорного напряжения, а второй вход — с выходом триггера, R- и $-входы которого посредством элементов НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока формирования темпа ускорения и элемента HCKJI)O×AßÙÅE ИЛИ, а также с шинами "Разгон" и "Торможение", при этом выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связан с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу записи датчика диаметра разматываемого рулона, управляющий вход которого связан с выходом элемента И, первый разрядный вход

Выход пятого ЦАП 36 соединен с резистором обратной связи шестого ЦАП

37, а выход аналогового усилителя ше- З0 стого ЦАП 37 — со своим входом опорного напряжения, поэтому сигнал на выходе шестого ЦАП 37

Uñ ) )кт

))ВЫ б — ()

2" Й» (1))

)За N кб

Принимая б — --- - — = K получаем на

2л б выходе шестого ЦАП 37 второе слагаемое формулы (2), т.е. -z, которое

К2 4,0 г поступает на второй вход сумматора 42.

Таким образом, каждый раэ при разгоне или торможении на выходе чет- 45 вертого 35 и шестого 37 ЦАП вырабатываются соответственно сигналы

К

K dp и - необходимой полярности, Р эти сигналы складываются в сумматоре

42 и поступают на вход блока 43 умножения, на разрядном входе которого в это время присутствует число

dV

После операции перемножения на

d1-.

55 выходе вычислительного блока 13 формируется аналоговый сигнал

1 Кi dv

Т= "(:. 1 + - ) —, d, dt

Us Ni N4

Принимая ---,-„ - =К и — =d полул б 2л P б 15 чаем первое слагаемое формулы (2), 1 т. е. + K„d которое поступает на вход сумматора 42.

Выход второго ЦАП 33 соединен с резистором обратной связи пятого ЦАП 20

36, а выход аналогового усилителя пятого ЦАП 36 — со своим входом опорного напряжения, поэтому сигнал на выходе пятого ЦАП 36 оппеделяется выражением 25

U» Мб 2"

U,„, — б —,— ° — . ()О)

Вы!5 2 л Я

38

10 ный вход которого является вторым разрядным входом вычислительного блока, а его выход является выходом вычислительного блока.

13411

Составитель А.Козлов

Редактор Л.Веселовская Техред М.Ходанич Корректор,И.Ердейи т

Заказ 4392/27

Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. вычислительного блока подключен к выходу датчика диаметра разматываемого рулона, второй разрядный вход связан с выходом блока формирования тем5 па ускорения, а вход опорного напряжения - с выходом релейного элемента.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что вычислительный блок содержит цифроаналоговые преобразователи умножающего типа, эадатчики коэффициентов, регистры, сумматор и блок умножения, причем разрядные входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей свя- 15 заны соответственно посредством регистров с задатчиками коэффициентов, а входы опорного напряжения являются входом опорного напряжения вычислительного блока, выход первого цифроаналогового преобразователя подсоединен к входу опорного напряжения третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого связан с входом опорного напряжения, четвертого 25 цифроаналогового преобразователя, выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к резисторному входу обратной связи. пятого цифроаналогового преобразователя, выход которого и его вход опорного напряжения объединены и подсоединены к резисторному входу обратной связи шестого цифроаналогового преобразователя, причем разрядные входы третьего, четвертого, пятого и шестого цифроаналоговых преобразователей объединены и являются первым разрядным входом вычислительного блока, входЫ сумматора соединены соответ40 ственно с выходами четвертого и шестого цифроаналоговых.преобразователей, а его выход подключен к аналоговому входу блока умножения, раэряд3..Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования темпа ускорения содержит генератор опорной частоты, реверсивные счетчики, регистр ускорения, триггер, задатчик ускорения, задатчик максимального ускорения, формирователь одиночных импульсов, элемент И, элемент ИЛИ-НЕ и элемент ИЛИ, причем первый и второй входы элемента ИЛИНЕ являются входами блока формирования темпа ускорения,его выход соединен с S-входом триггера, выход генератора опорной частоты подсоединен к первому входу элемента И, второй вход которого связан с выходом триггера и посредством формирователя одиночных импульсов — с входом сброса регистра ускорения, а выход подсоединен к входам вычитания реверсивных счетчиков, при этом задатчик ускорения и задатчик максимального ускорения подключены соответственно к разрядным входам первого и второго реверсивных счетчиков, выход переполнения первого реверсивного счетчика связан со счетным входом регистра ускорения и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу первого реверсивного счетчика, выход переполнения второго реверсивного счетчика соединен с В-входом триггера, а его управляющий вход — с вторым входом элемента ИЛИ и входом сброса регист.ра ускорения, выход которого является выходом блока формирования темпа ускорения.