Устройство формирования программы работы электропривода шахтной подъемной установки

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического управления электроприводом (ЭП) шахтных подъемных установок. Цель - повышение произ-сти ЭП подъемной установки за счет сокращения цикла подъема, автоматизации процесса формирования программы движения подъемных сосудов с заданным числом периодов. Устройство содержит систему 18 автоматического регулирования скорости, линейные 2 и 8 и интегрирующие 5 и 9 операционные усилители, ограничители 4 и 10, задатчик 7 скорости, источник 24 постоянного напряжения, резистор 6 и последовательно соединенные элемент 11 выделения модуля, триггер Шмитта 12, элемент ИЛИ-НЕ 13, элемент 14 задержки и элемент ИЛИ-НЕ 15. Дополнительно устройство снабжено блоком 1 формирования уровня задания скорости ЭП, блоком 23 задания программы, блоком 16 формирования темпа ускорения ЭП, источником 17 напряжения смещения и резистором 3. На первый вход блока 1 подается напряжение, пропорциональное максимальной заданной скорости движения ЭП с выхода задатчика 7 скорости, а на второй - с первого выхода блока 23. Выход блока 1 связан напрямую со входом первого линейного операционного усилителя 2 и через резистор 6 подключен к соответствующим входам усилителя 8. К входам блока 16 подключены выходы блока 23 и элемента ИЛИ-НЕ 15, а выход блока 16 связан с ограничителем 10 в цепи обратной связи усилителя 9, подключенного к блоку 23 и к ограничителю 4 в цепи обратной связи усилителя 8. Увеличение опорного напряжения ограничителя 4 при прохождении сигнала от источника 24 через блок 23 при наличии на его входах (втором и четвертом) соответствующих сигналов приводит к увеличению скорости нарастания выходного сигнала усилителя 5. При этом увеличивается скорость нарастания тока в якорной цепи и уменьшается время на растормаживание машины, что сокращает время цикла подъема. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (51)5 В 66 В 1 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4324247/31-03 (22) 03. 11.87 (46) 15.07.90. Бюл. - 26 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.EO Островлянчик, В.И.Кузнецов, В.А.Килин и А.И.Михайленко (53) 621.313.2 (080.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1406.110, кл. В 66 В 1/30, 1986.

Авторское свидетельство СССР

В 1230956, кл, В 66 В 1/30, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПРОГРАММЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА liIAXTHOA

ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического управления электроприводом ..(ЭП) шахтных подъемных установок.

Цель изобретения — повышение произ-сти

: ЭП подъемной установки .за счет сокра2 щения цикла подъема, автоматизации процесса формирования программы движения подъемных сосудов с заданным числом периодов. Устр-во содержит систему 18 автоматического регулиро вания скорости, линейные 2 и 8 и интегрирующие 5 и 9 операционные усилители, ограничители 4 и 10, задатчик

7 скорости, источник 24 постоянного напряжения, резистор 6 и последовательно соединенные элемент 11 выделения модуля, триггер Нмитта 12, элемент ИЛИ-НЕ 13, элемент 14 задержки и элемент ИЛИ-НЕ 15. Дополнительно устр-во снабжено блоком 1 формирования уровня задания скорости ЭП, блоком 23 задания программы, блоком 16 формирования темпа ускорения ЭП, источником 17 напряжения смещения и резистором 3. Ela первый вход блока 1 подается напряжение, пропорциональное максимальной заданной скорости движения ЭП с .выхода задатчика 7 скорости, 1578077

10 а на второй — с первого выхода блока

23." Выход блока 1 связан напрямую с входом первого линейного операционного усилителя 2 и через резистор 6 подключен к соответствующим входам усилителя 8. К входам блока 16 подключены выходы блока 23 и элемента

ИЛИ-ИЕ 15, а выход блока 16 связан с ограничителем 10 в цепи обратной связи усилителя 9, подключенного к блоку 23 и к ограничителю 4 в цепи обратной связи усилителя 8. Увеличе< Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам автоматического управления электроприводом, и может быть использовано в системах . автоматизации шахтных подъемных уста- новок.

Цель изобретения — повышение производительности электропривода подъем-25 ной установки за счет сокращения цик11а подъема, автоматизации процесса формирования программы днижения подъемных сосудов с заданным числом

Периодов.

На фиг. f приведена общая схема устройства формирования программы работы; на фиг. 2 — 4 — схемы блока

Задания программы, блока формироваНия уровня и блока формирования темпа ускорения; на фиг. 5 и 6 — графики 35 изменения во времени сигналов управления, формируемых устройством.

На чертеже сигналы управления обозначены: Usx — входной, на выходе командного блока задания скорости;

U „,„ - выходной; 1 — по току якорной цепи; Н вЂ” по пути, пройденного сосудами; Т вЂ” сигнал контролируюций состояние механического тормоза; U на входе первого линейного операционного усилителя; U — на выходе первого линейного операционного усилителя;

U — на выходе элемента выделения

Ъ модуля; U — на выходе триггера Шмит— та; Ug — на выходе первого элемента 50

ИЛИ-НЕ; U< — на выходе элемента задержки; U7 — на выходе второго элемента

ИЛИ-НЕ; U .— на выходе блока формиро8 нания темйа ускорения электропривода;

U — на выходе второго интегрирующе55

7 го операционно ; У« — на третьем выходе блока задания програм мы; U)) — суммарное опорное напряжение опорного напряжения ограничителя

4 при прохождении сигнала от источника 24 через блок 23 при наличии на его входах (втором и четвертом) соответствующих сигналов приводит к уве" личению скорости нарастания выходного сигнала. усилителя 5. При этом увеличивается скорость нарастания тока в якорной цепи и уменьшается время на растормаживание машины, что сокращает время цикла подъема. 6 ил.

09 + U « tz " Фиксиро ванные моменты времени.

Устройство содержит блок 1 формирования уровня задания скорости электропринода, выход которого соединен с входом первого линейного операционного усилителя 2. В цепь его обратной связи включены резистор

3 и первьп ограничитель 4. Выход первого линейного операционного усилителя 2 соединен с входом первого интегрирующего операционного усилителя 5, выход которого через резистор б обратной связи подключен к входу первого линейного операционного усилителя 2 и является выходом устройства формирования программы работы.

Входное напряжение, пропорциональное максимальной заданной скорости движения электропривода, подается с выхода задатчнка 7 скорости на первьпr вход блока 1 формирования уровня за- дания, являющегося входом устройства формирования программы работы.

Опорное напряжение на управляющий вход первого ограничителя 4 поступает со схемы регулируемого напряжения ограничения, содержащей второй линейный операционный усилитель 8 и второй интегрирующий операционньп усилитель 9 с вторым ограничителем 10, а также элемент 11 выделения модуля, связанный своим выходом с цепью элементов, выполняющих логические функции. Указанная цепь содержит последовательно соединенные триггер 12, первый элемент ИЛИ-НЕ 13, элемент 14 задержки и второй элемент ИЛИ-НЕ 15.

Выход последнего элемента соединен с первым нходом блока 16 формирования темпа ускорения (замедления) электэо5 15780 привода. Выхоц блока 16 формирования темпа подключен к управляющему входу второго ограничителя.

Вход второго интегрирующего опера5 ционного усилителя 9 связан с источником 17 постоянного напряжения смещения, а выход — с управляющим входом первого ограничителя 4. Выход блока

1 формирования уровня задания соединен с первым входом второго линейного операционного усилителя 8 ° Выход первого интегрирующего операционного усилителя 5 подключен к второму входу второго линейного операционного усилителя 8 и к входу системы 18 автоматического регулирования скорости электропривода, которая через датчик

19 тока соединена с подъемным электродвигателем 20. Последний приводит 20 в движение барабан 21 шахтной подъемной установки, оснащенной тормозом 22.

Первый выход блока 23 задания про-. граммы работы соединен с вторым входом блока 1 формирования .уровня зада- 25 ния, второй выход — с вторым входом блока 16 формирования темпа, а третий — с управляющим входом первого ограничителя 4. Первый вход блока 23 задания программы движения соединен 30 с выходом источника 24 постоянного напряжения, а второй вход — с датчиком 19 тока. На третий вход подается сигнал управления по пути, а на четвертый — сигнал, контролирующий состояние механического тормоза.

Блок 23 программы включает в себя первый, второй, третий, четвертый и пятый ключи 25-29. Управляющие входы первого и второго ключей 25 и 26 40 соединены с третьим входом блока 23 задания программы, а коммутирующие выхода подключены к первому- и второму выходам блока 23 соответственно .

Коммутирующий выход третьего ключа 27 45 соединен с первым выходом блока 23,. первый вход которого через коммутирующий выход четвертого ключа 28 соединен с его третьим выходом, à его второй вход через коммутирующий вы- 50 ход пятого ключа 29 соединен с,управ" ляющими входами третьего и четвертого ключей 27 и 28. Управляющий вход пятого ключа 29 соединен с четвертым входом блока 23 задания программы.

Блок 1 формирования уровня задания (фиг. 3) представляет собой це-, почку последовательно соединенных резисторов. Например, с помощью пер77 вого резистора можно, задавая величину напряжения, (фиг. 3) определить максимальную скорость движения подъемной установки. Тогда второй резистор определяет ток растормаживания, в случае, если он расшунтирован параллельно включенным коммутирующим выходам третьего ключа 27 блока 23 задания программы, а коммутирующий выход первого ключа 25 данного блока, включенный параллельно третьему резистору блока 1 формирования уровня, определяет пониженную скорость движения.

В случае необходимости задания дополнительных уровней скоростей необходимо увеличить число последовательно включенных резисторов в блоке 1 формирования уровня, которые шунтируются соответствующим ключом блока 23 задания программы, необходимое количество ключей также должно быть включено дополнительно.

Блок 16 формирования темпа (фиг. 4, представляет собой цепочку последовательно соединенных резисторов, параллельно которым включены коммутирующие выходы ключей блока 23 задания программы. Для формирования тахограммы необходим один резистор и один второй ключ 26, с помощью которых задаются два темпа тахограммы— рабочий и пониженный.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (момент времени t ), когда на привод положен механический тормоз и напряжение U „ на выходе командного блока 7 задания скорости равно нулю (U „= О), на выходе и входе второго линейного операционного усилителя Б также напряжение отсутствует,нет его и на выходе элемента 11 выделения модуля (U> = О), Поэтому на выходе триггера 12 — "О", т.е. низкий уровень сигнала (U ) ° Тогда на выходе первого элемента 11ЛИ-НГ 13—

"1", т.е. высокий уровень сигнала (U ). Ha выходе элемента 14 задержки— О" (U6), а на выходе второго элемен га ИЛ11-НЕ 15 — "1" (U>) . Блоком

16 формирования темпа определяется величина напряжения ограничения U> которая соответствует низкому темпу ускорения, т.е. малому значенйю рывка электропривода. Так как,на входе второго интегрирующего операционного усилителя 9 постоянно при1578077 сутствует сигнал от источника 17 напряжения смещения, то выходное напряжение U, этого второго интегрирующего операционного усилителя 9 равно на5 пряжению ограничения Us. Напряжение

Б поДается в качестве опорного на уйравляющий вход первого ограничителя 4. На этот же вход подается напряжение U

ro блока 23 задания программы, которое формируется выходным нагряжением

Hcточшп<а 24 постоянного напряжения и соответствует максимальному выходному напряжению первого ограничителя 4. 15

При наличии постоянного напряжения ограничения на первом линейном операционном усилителе 2 и отсутствии сигнала на входе (U «,>, О), на его выходе, а следовательно, и на выходе 20 устройства формирования, сигнал отсут. ствует (Uz = О, Б ык = О).

Сигнал на движение электропривоца подается командным блоком 7 задания скорости в момент времени t = t

25 (напряжение U>>). При этом блок 1 формирования уровня, второй линейный операционный усилитель 8 и элемент

11 выделения модуля формируют сигналы управления (U «, U ) такими, что триг- 30 гер 12 не срабатывает (U<). Поэтому состояние логических элементов 13-15 и.опорное напряжение U «1 не изменяются. Под действием напряжения U, при максимальном опорном напряжении

U « na вход «первого интегрирующего операционного усилителя 5 подается максимальное напряжение Б и выходное напряжение Ue«,1x нарастает с темпом, соответствующим максимальному значении,производной тока якорной цепи, определяемым быстродействием системы

18 автоматического регулирования скорости.

Таким образом, сокращение цикла подъема достигается в этом режиме . уменьшением времени на растормаживание подъемной машины за счет увеличения скорости нарастания тока якорной цепи, путем подачи дополнительного напряжения от источника 24 постоянного напряжения на первый ограничитель 4, что приводит к увел««чению скорости нарастания выходного напряже-., )5 ния Н вык а следовательно, к ув еличению скорости нарастания тока в якор ной цепи подъемного электродвигателя 20.

9 т, (t a Э где Т« — постоянная времени интегрирования второго интегрирующего операционного усилителя 9.

По этому же закону изменяется и напряжение ограничения первого линейного операционного усилителя 2, а значит и его выходное напряжение

Ug =

При достижении током якорной цепи подъемного электродвигателя значения, соответствующего крутящему моменту, уравновешивающего концевую нагрузку, управляющий сигнал 1 (второй вход командного блока 23 задания программы) переключает третий и четвертый ключи 27 и 28 блока 23 задания программы, что вызывает снятие напряжения U«p с управля«ощего входа первого ограничителя 4 и устанавливает значение напряжения Uy на уровне, соответствующем максимальной скорости движения подъемных сосудов. Одновременно с этим (момент времени ) па входе и выходе второго линейного операционного усилителя 8, а значит и на выходе элемента 11 выделения модуля появляется напряжение U3, обеспечивающее срабатывание триггера.

12 (U4). Это приводит к изменению состояния первого элемента ИЛИ-НЕ

13 (U ).

Элемент 1.4 задержки формирует импульс длительностью несколько микросекунд (U<) и сигнал на выходе второ-. го элемента ИЛИ-НЕ 15 исчезает на это время (U7), т,е. исчезает напряжение на втором ограничителе 10, втором интегрирующем операционном усилителе

9, первом ограничителе 4, Таким образом, в момент времени t = t g напряжение U р аeвnнHо o нnу лn«юp, так как отсутствует опорное напряжение на первом ограничителе 4, При появлении опорного папряжения на втором ограничителе 10 (через несколько микросекунд спустя время

t ), напряжение на выходе второго интегрирующего операционного усилителя 9 начинает линейно нарастать.с постоянной времени Т«, соответствующей выбранному значени«о производной тока якорной цепи (Б, ), т.е.

1578077

Выходное напряжение устройства формирования U в этом случае из-. меняется по закону

"з

"2

Так как

U U

U2 " H K, 10

1 Т то

Кл 2 вых Т

15 где К, — ко эффициент пропорцио нал ьности, определяющий значение производной тока якорной цепи;

Т вЂ” постоянная времени интегри- 2О

2 рования первого интегрирующего операционного усилителя 5.

Таким образом, в течении времени

2 t (t 3 выходное напряжение

U ц устройства формирования изменяется по квадратичному закону, который ,соответствует ограничению "рывка" механизма на уровне порядка 2-5 номиналов в секунду. В этот же промежуток времени происходит "отпускание" механического тормоза по сигналу с датчика 19 тока и на четвертый вход блока 23 задания программы подается сигнал, контролирующий состояние механического тормоза Т, блокирующий возможность появления напряжения U > на третьем выходе командного блока

23. С момента времени t = t 2 начинается процесс разгона электропривода, а сформулированный закон изменения напряжения обеспечивает ограничение производной тока якорной цепи на требуемом уровне.

При t > < t "(t 4 сигнал управления

U> становится неизменным и равным опорному напряжению второго ограничителя 10, т.е. равным выходному напряжению блока 16 формирования темпа. 50

При постоянстве этого сигнала напряжение U на выходе первого линейного .операционного усилителя 2 также постоянно. Поэтому выходное напряжение устройства формирования (U 8, ) растет 55 вью по линейному закону »

Вых 2 Т 3 4

Таким образом, на участке выходное напряжение устройства формирования нарастает по линейному закону с ограничением ускорения электропрнвода на уровне, обусловленном технологическими требованиями, В момент времени t 1 управляющий сигнал Н (третий вход блока 23 задания программы) включает второй ключ 26 значения блока 23 задания программы, и выдается сигнал на блок

16 формирования темпа. При этом выходное напряжение последнего блока увеличивается до уровня, определяющего темп рабочего участка ускорения электропривода (U>). Дальнейший процесс формирования выходного напряжения протекает также, как и на участке

t2 c t c t>, т.е. выходное напряжение устройства формирования программы работы изменяется по квадратичному закону

К

Пвых = Т-, 4(° - в

При t = t < cHrHan управления U > становится равным выходному напряжению Ув блока 16 формирования темпа и

4 в интервале времени t c t ( остается неизменным. Выходное напряжение U в,х устройства форлп рования изменяется также, как и на участке (t+, но нарастает по линейному закону с ограничением ускорения электропривода на максимально допустимом уровне.

Ю

В промежуток времени, t 6 (t c. напряжения на обоих входах второго линейного операционного усилителя 8 становятся примерно равными, а в момент времени t = t — равными. При этом выходное напряжение второго линейного операционного усилителя 8 уменьшается до нуля, а значит уменьшается выходное напряжение и элемента 11 выдел"ния модуля (U>). Триггер .12 и первый элемент 13 ИЛИ-,HE приходят в исходное состояние, соответствующее моменту времени t = t<. По такому же закону {как и U ) изменяется выходнос напряжение U2 первого линейного операционного усилителя 2, на входе которого сравниваются сигналы U u U ы„ . Это формирует закон изменения выходного напряжения устройства

U ы„, обеспечивающего ограничение

1578077 12, производной тока якорной цепи на требуемом уровне.

В момент времени t t выходное т напряжение U, становится равным напряжению U . Поэтбму на входе и выходе первого линейного операционного усилителя 2 напряжение равно нулю (за счет действия отрицательной . обратной связи через резистор 6). На выходе устройства (U <>,z ) напряжение будет постоянным до момента начала торможения шахтной подъемной установки (t = t ). Таким образом, на участ.ке t y c t < t > электропривод шахтной подъемной установки движется с постоянной скоростью, определяемой величиной сигнала 13 „и U .

Процесс торможения начинается в момент времени = t,,когда управляю-2О щий сигнал П переключает первый ключ

25 блока 23 задания программы и выдает сигнал на блок E формирования уровня. Этот блок формирует сигнал задания (U ), обеспечивающий скорость 25 дотягивапия подъемной установки (д от

Формирование напряжений управления при торможении происходит так же, как и при разгоне, т.е. работа уст- Зр ройства формирования. программы на

У «o»««EE — 9, с 9 — Е <,, С „, — ц аналогична работе на участках t<—

t z — t<, t 6 — t> соответ- 35 ственно. При этом обеспечиваются ограничение производной тока якорной цепи в интервалах времени

t > — t, и t — t торможение

J с постоянным замедлением на макси- 40 мально допустимом уровне на участке

tю H co сниженным 3nBчением за

Медлепия на участке t 1 — t <, чем обеспечивается точность выхода на уровень разгрузки.

В промежуток времени t < (t электропривод шахтной подъемной установки движется со скоростью дотяги вания. Остановка происходит в момент времени t = t При этом на электро1Ф привод накладывается механический тормоз, а сигнал с выхода командного блока 7 задания скорости становится равным нулю (U „ ). Снимается запрещающий ут1равляющий сигнал Т с четвертого входа блока 23 задания программы ,работы и на управляющем входе первого ограничителя 4 восстанавливается напряжение U <> ° При этом в якорной цепи электропривода происходит интенсивное снижение тока с производной порядка 2О номиналов в секунду. Устройство формирования программы работы возвращается в исходное состояние, соответствующее моменту времени 0

Введение участка торможения с пониженным ускорением позволяет, по сравнению с прототипом, повысить точность выхода на уровень разгрузки с требуемой скоростью, что уменьшает цикл подъема, т.е. увеличивает производительность подъемной установки.

Формула и з о б р е т е и и я

Устройство формирования программы работы электропривода шахтной подъемной установки, содержащее задатчик скорости, последовательно соединенные первый линейный операционный усилитель с первым ограничителем в цепи обратной связи и первый интегрирующий операционный усилитель, первый резистор, один вывод которого объединен с входом первого линейного операционного усилителя, а другой объединен с выходом первого интегрирующего операционного усилителя и подключен к .системе автоматического регулирования скорости, источник постоянного напряжения, второй интегрирующий операционный;усилитель с вторым ограничителем в цепи обратной связи, последовательно соединенные второй линейный операционный усилитель, элемент выделения модуля, триггер, первый элемент ИЛИ-ЕЕЕ, элемент задержки и второй эпемент ИЛИ-НГ, а т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности электропривода подъемной установки за счет сокращения цикла подъема, оно снабжено блоком задания программы, блоком формирования темпа ускорения электропривода, блоком формирования уровня задания скорости электропривода, источника напряжения. смещения и дополнительпым резистором, при этом задатчик скорости подключен к первому входу блока формирования уровня задания скорости электропривода, к второму входу которого подключен первый выход блока задания программ, а выход его соединен с входом первого линейного операционного усилителя и первым входом второго линейного операционного усилителя, второй выход блока задания

14

13

1578077 программы соединен с первым входом блока формирования темпа ускорения электропривода, а к входу блока задания программы подключен источник постоянного напряжения, источник постоянного смещения подключен к входу второго интегрирующего операционного усилителя, .выход которого, а также третий выход блока задания програм-1П мы объединены и подключены к первому ограничителю, выход первого интегрирующего операционного усилителя подключен также к второму входу второго линейного операционного усилителя, выход блока формирования темпа ускорения электропривода подключен к второму ограничителю, а второй резистор включен параллельно первому ограничителю в обратную связь первого линейного операционного усилителя.

1578077 1 1

Корректор Н.Ревская

Редактор И.Касарда

Заказ 1886 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г„ .жгород, у

11 н

У л Гага ина 101

P p

Составитель О.Капканец

Техред Jl.Îëèéíûê

4М А 1 Аз и

ФиГ 6