Устройство управления электроприводом летучих ножниц

 

Использование: управление электроприводом летучих ножниц, производящих порезку на ходу проката на заданные мерные длины. Сущность изобретения: устройство в зависимости от заданной длины порезки формирует два вида оптимизированных трапецеидальных тахограмм ножниц, соответствующих минимуму потерь энергии в якорной цепи электродвигателя . При длине порезки, не превышающей некоторой граничной величины, промежутки времени торможения и разгона составляют одну треть времени движения ножей на пониженной скорости. Если длина порезки превышает граничную величину, формируется тахограмма, в которой обеспечивается равенство путей ножей ножниц при торможении, реверсе, разгоне и движении на пониженной скорости. Это достигается путем соответствующего выбора коэффициентов, определяемых заданной длиной порезки и конструкцией ножниц. 2 ил. & И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5U 1750868 А1 1; р 9$

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4862911/27 (22) 29.08.90 (46) 30.07,92. Бюл. М 28 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт

"Тяжпромэлектропроект" (72) И.Д. Розов, В. П. Руденко и В. И. Холодный . (56) Авторское свидетельство СССР

М 1107970, кл. В 23 0 25/00. 1982, Авторское свидетельство СССР

Й. 1234072, кл. 8 23 D 25/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1228979, кл. В 23 0 25/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЛЕТУЧИХ НОЖНИЦ (57) Использование: управление электроприводом летучих ножниц, производящих порезку на ходу проката на заданные мерИзобретение относится к машинострое нию, а именно к автоматизации механизмов прокатного производства, и предназначено для управления электроприводом летучих . ножниц, производящих порезку проката на . ходу на заданные мерные длины.

Известно устройство для управления летучими ножницами, работающими в режиме непрерывного вращения, которое содержит датчики перемещения проката и ножей ножниц, реверсивный счетчик и другие элементы. В нем реализована цифроаналоговая система регулировки скорости двигателя в соответствии с заданной длиной порезки.

Недостатками этого устройства являются низкая точность и качество порезки листа, обусловленные несоответствием ные длины. Сущность изобретения: устройство в зависимости от заданной длины порезки формирует два вида оптимизированных тра пецеидал ьных тахограмм ножниц, соответствующих минимуму потерь энергии в якорной цепи электродвигателя. При длине порезки, не превышающей некоторой граничной величины, промежутки времени торможения и разгона составляют одну треть времени движения ножей на пониженнОй скорости. Если длина порезки превышает граничную величину, формируется тахограмма, в. которой обеспечивается равенство путей ножей ножниц при торможении, реверСе, разгоне и движении на пониженной скорости. Это достигается путем соответствующего выбора коэффициентов, определяемых заданной длиной порезки и конструкцией ножниц. 2 ил. скорости проката и линейной скорости ножей ножниц в момент реза, а также погрешность аналогового регулирования "скорости. — . Известно устройство управления летучими ножницами, представляющее собой сложное цифроаналоговое устройство, содержащее блоки согласования по положению и скоростй, а также блоки коррекции.

Устройство фиксирует ошибку в длине порезки, сравнивает ее с допуском и при необходимости прйступает к ее устранению.

Недостатком указанного устройства является его сложность, а также недостаточная точность порезки, вызванная медленным процессом. устранения ошибки в длине.

Известно устройство, содержащее систему автоматического регулирования скоро1750868 сти электродвигателя летучих ножниц, датчики скорости и положения ножей ножниц, да1.чик скорости полосы. задатчик отрезаемой длины, первое и второе множительноделительные устройства, первый и второй интеграторы, первый и второй компараторы, логические элементы НЕ, ИЛИ и ключ. С помощью устройСтва реализуется оптимизированная трапецеидальная тахогрэмма летучих ножниц, обеспечивающая минимум потерь электроэнергии в якорной цепи электродвигателя летучих ножниц, в результате ножи ножниц проходят в обратном направлении nyrb, величина которого зависит от отрезаемой длины, но не может превышать длину полной траектории движения ножей в течение одного цикла порезки. Это обстоятельство ограничивает максималь ную длину порезки, что является недостатком устройства-прототипа, Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет обеспечейия возможности расширения диапазона отрезаемых длин.

Для осуществления этой цели в устрой"ство управления электроприводом летучих

"ножниц, содержащее систему автоматического регулирования скорости электродвигателя ножниц, соединенные с валом ножниц датчики скорости и положения ножей, датчик скорости перемещения полосы, задатчик отрезаемой длины, имеющий пять выходов, сигналы которых линейно зависят от заданной длины, первый и второй множительно-делительные блоки, первый и второй интеграторы, первый и второй компэраторы, ключ, логические элементы НЕ и ИЛИ, первый и второй входы последнего соединены соответственно с выходом элемента

HE и с выходом второго компаратора, а выход подключен к управляющему входу ключа, выход которого соединен с входом второго интегратора, управляющий вход коmporo соединен с выходом второго компарэтора, а выход подсоединен к входу умножения второго множительно-делительного блока, выход которого подключен к первому входу системы автоматического регулирования скорости электродвигателя, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости ножей ножниц, а третий вход подключен к выходу скорости перемещения полосы и к первому входу первого множительно-делительного блока, выход которого соединен с первым входом второго множительно-делительного блока и с входами ключа и первого интегратора, выход которого подключен к первым входам второго и первого компаратора, выход которого подсоединен к входу элемента НЕ, а

10 первые входы первой, второй, третьей, чет20 вертой и пятой ячеек блока коммутации сигУстройство содержит систему 1 регулирования скорости электродвигателя 2 летучих ножниц, датчики 3 и 4 соответственно

50 скорости перемещения полосы и ножей ножниц, датчик 5 положения ножей ножниц

45 выходдатчика положения ножей ножницсоединен с входами сброса первого и второго интеграторов, дополнительно введены третий компаратор, задатчик констант и блок коммутации сигналов, состоящих из пяти ячеек, каждая иэ которых имеет два входа и один выход, а задатчик отрезаемой длины снабжен шестым и седьмым дополнительными выходами, сигналы которых функционально зависят от заданной длины,,при этом первый выход задатчика констант подключен к первому входу третьего компэратора, второй выход соединен с входом задэтчика отрезаемой длины, третий выход подключен к вторым входам первой и второй ячеек блока коммутации сигналов, четвертый выход подсоединен к второму входу пятой ячейки блока коммутации сигналов, налов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами задатчика отрезаемОй длины, вторые входы третьей и четвертой ячеек блока коммутации сигналов подключены соответственно к шестому и седьмому выходам задатчика отрезаемой длины. Выходы первой и второй ячеек блока коммутации сигналов.соединены соответственно с входами умножения и деления первого множительно-делительного блока, выходы третьей и четвертой ячеек блока коммутации сигналов подсоединены к вторым входам соответственно первого и второго компараторов, выход пятой ячейки блока коммутации сигналов подключен к входу деления второго множительно-делительного блока, а управляющий вход блока коммутации сигналов соединен с выходом третьего компаратора, второй вход которого подсоединен к первому выходу задатчика отрезаемой длины..

На фиг, 1 показана функциональная схема устройства; на фиг, 2 и 3 — тахогpBMMbl летучих ножниц. (датчик реза), задэтчик 6 отрезаемой длины, первый 7 и второй 8 множительно-делительные блоки, первый 9 и второй 10 интеграторы, первый 11 и второй 12 компараторы, логические элементы НЕ 13 и ИЛИ 14, ключ

15, блок 16 коммутации сигналов, состоящий из пяти ячеек, каждая из которых имеет два входа и один выход, третий компаратор

1 7 и задатчик 18 констант.

1750868

Устройство работает следующим образом, Датчик 3 скорости перемещения полосы и датчик 4 скорости ножей ножниц формируют для системы 1 автоматического 5 регулирования скорости основные сигналы задания Чп и обратной связи Чн по скорости, а остальная часть устройства предназначена для выработки дополнительного сигнала задания Д Vскорости,,формирующего on- 10 тимизированную в части потерь энергии в якорной цепи двигателя трапецеидальную тахограмму летучих ножниц в промежутках времени между очередными резами..

Снижение тепловых потерь обусловле- 15 но следующим. Условие отработки заданного рассогласования, соответствующего требуемой длине порезки, при любой трапецеидальной тахограмме ножей летучих нож- . ниц имеет вид: 20

Д1 = Д V ty +Д V(tn — 2ty) Д V(ln — ty, (1) где Д = La — Lo — рассогласование по пути ножей ножниц и полосы;

Q — заданная длина порезки полосы; 25

Lo —. длина пути, проходимого ножами . ножниц за один оборот (от реза до реза); тп = -1/Vn = (L3 Lc)/Чп время движения ножей ножниц с пониженной скоростью; 30

Ь вЂ” путь, проходимый полосой за время тп, Lc — участок пути, проходимый ножами ножниц на синхронной с полосой скорости, в конце которого осуществляется разреза- 35 ние полосы; .

ty = Д V/ — время движения ножей ножниц с ускорением.

При этом величина ускорения связана с величиной перепада скорости Л V соотно- 40 шением: (2) откуда перепад скорости определяется выражением

ЛЧ вЂ”, (1 -1 „4 Л(. } (3)

Ьь ь.В .

Так как ток двигателя пропорционален ускорению, то потери за цикл при трапецеидальной тахограмме определяются выражением

0=qb 2ty=2qb ДV, 2 где q — коэффициент пропорциональности, . 55 определяемый электромеханическими параметрами привода, При подстановке соотношения (2) в (4) получим д 1/з =" ЪГС=Х . (5)

Функция (5) имеет экстремум по Д Ч и для определения оптимального значения

ДЧ берем производную и приравниваем ее к нулю: ао (Ы/) (Д /. 1п Q L)2 (6) Ь tn (12)

При этом получаем квадратное уравнение

Д! — 7 Д1 Ьчин + 1-мин =.О. (13) решение которого имеет вид:

Л Lrp = LMIle(3 3 + 1/И,25) = 635 LM v ° (14) tn tn

Решение уравнения (6) дает:

"=т-;.

3AL (7)

Подстановка выражения (7) в (2) дает оптимальное значение ускорения привода:

ДЧ «9hL ъта=тс

При этом время движения привода с ускорением составляет

hV tn

ЧГ 3 (9i

Из анализа соотношения (7) следует, что перепад скорости равен скорости полосы (Д V = Vn), т, е. имеет место останов привода, при выполнении условия;

Д L = 2(Lo — Lc) = 24чин, (10) где LM 2LMgn имеет место реверс привода.

Очевидно, что полный пуль движения ножей ножниц с пониженной скоростью всегда равен величине Емин и представляет собой алгебраическую сумму заштрихованных на фиг. 2 или 3 площадей. Чтобы исключить возможность реза при движении ножей ножниц в обратном направлении максимальный путь, проходимый ножами при реверсе, путь торможения и путь разгона, каждый из этих путей также должен быть равен величине 1 мин, Граничное значение величины Д 1, соответствующее пути торможения ножей со скоростью Чп до нуля и равное величине мин, можно определить из соотношения

Ч п=2В мин (11) путем подстановки в него соотношения (8), а также принимая во внимание, что

Vn=

L1 L3--1 h L+ Lo -L Д + мин

1750868

Знак "-" опущен из физических соображений, При этом граничное значение отрезаемой длины определяется выражением:

1 э.rp = Lo + A Lrp = Law + Lc + 6,85 LMw 5

7 85 1-мин + Lc (15) и является максимальным значением длины отрезаемых листов для устройства прототипа. Тахограмма движений ножей ножниц при b, L >ËLrp приведена на фиг. 2, 10 где точками F1 u Fz обозначены моменты окончания реза, В данном устройстве в отличие от прототипа длина порезки не ограничена, При длине порезки L, > Ls.rp величина ускорения 15 определяется из выражения (11) и равна ч2В =rt — (16) мин

Значение перепада скорости ЛЧ определяется из выражения (3) при подстановке в него (16):

ЛЧ = V,(, „и") (17)

L1 — L) — 8 Л(анин

Врем движения ножей с ускорен ем:

=,, „,,— ч-пп- ; ) . пи "

ЛЧ

Вепичине перемещения »4псм зе еремя ty движения ножей с ускорением:

Lп1-.1 Vndt — Vnty — 2 (1 ин 30

1-1

1Я (19)

Величина перемещения полосы за время от начала торможения до начала разгона: 35

Lnz = J " "Vndt = Чп(1п — ty) =

-, и;, Вес:и;; ) (»

L1

Д

Тахограмма движения ножей при

Л! > Л4p приведена на фиг. 3.

Рассмотрим работу устройства в цикле порезки.

Перед началом порезки на первом, втором, третьем и четвертом выходах задатчика 18 констант формируются сигналы 6,85 х -мин 1мин, 1 и 2 х 4иин соответственно, а на первом, втором, третьем;четвертом, пятом, шестом и седьмом выходах задатчика 6 отрезаемой длины формируются сигналы Л4

L1 Л(-/3, 2 Л L/3, 2 Ь L/9, Ln1, Ь2 COOTветственно.

В случае, если Ы 6,85 х 1 мин, на выходе третьего компаратора 17 формируется сигнал "1", который подается на управляющий вход блока 16 коммутации сигналов. В результате с выхода задатчика

6 отрезаемой длины на выходы первой, второй, третьей, четвертой и йятой ячеек блока

16 проходят соответственно сигналы L1, Л

L/3, 2 х А /3, 2 х Л L/9. В исходном состоянии, соответствующем моменту завершения предыдущего реза, по импульсному сигналу датчика 5 положения ножей ножниц интеграторы 9 и 10 устанавливаются в нулевое состояние и с этого момента начинается отсчет времени при определении выходных сигналов интеграторов.

В первой фазе тахограммы (торможе: ние) выходные сигналы компараторов 11 и

12 соответствуют "0". Во второй фазе тахограмм (движение на постоянной пониженной скорости) выход компаратора 11 соответствует»1", а выход з!9п (Ч n) компаратора 12"0", В третьей фазе тахограммы (разгон) выходы обоих компараторов соответствуют

»1»

К концу первой фазы выходной сигнал интегратора 10 составляет величину

h L.tn

3 ,/ AL 1 «Ь (21)

3Ч 3

Это значение сохраняется на выходе интегратора 10 на протяжении всей второй фазы тахограммы в результате блокирования ключа 15 выходными сигналами компараторов 11 и 12, Такое же значение к концу первой фазы имеет и выходной сигнал интегратора 9, который на выходе первого компаратора 11 сравнивается с сигналом Л Е/3, поступающим с выхода третьей ячейки блока 16 коммутации сигналов. В результате на выходе компаратора.11 появляется »1", соответствующая моменту перехода от первой к второй фазе тахограммы, К концу второй фазы выходной сигнал первого интегратора 9 становится равным величине

° °,Л1 2 tn

Al = Vn t = Vn

"Ч 3Vп 3

Л(2L1 2 (22) Выходной сигнал интегратора 9 на входе второго компаратора 12 сравнивается с сигналом 2 Л L/3, поступающим с выхода четвертой ячейки блока 16 коммутации сигналов, Появление при этом на выходе sign (V n) компаратора 12 логической единицы соответствует моменту перехода от второй к третьей фазе тахограммы, в которой ключ

15 вновь открывается, а сигнал V и на входе второго интегратора 10 инвертируется и его выходной сигнал Л t начинает уменьшаться, чем обеспечивается разгон привода в третьей фазе тахограммы.

1750868

10 — — — 1 ч (1 — y/ М ин) =

tn2 1—

L1 — — 33 С Ы;„

L1 (25) а выходной сигнал второго множительно-делительного блока 8 для первой фазы имеет вид: г лч=vn --г — = t (26)

Чп t Vn мин мин что соответствует величине ускорения согласно выражению (16).

К концу второй фазы выходной сигнал первого интегратора 9 равен величине:

Л I = V n t = Vn (tn ty) =

- ."К вЂ” — " (— "В2 с: ., тп 2

L1

= — 2(1 + 7: ит С

4 (1 (27) Выходной сигнал второго множительно-делительного блока 8 для первой фазы имеет вид:

Л! Л1 9

4 = /п - - /и - — < удд- =

9Л1 V4 9hL

2 L) 2 tn что соответствует величине ускорения согласно выражению (8).

Значение уровня снижения скорости летучих ножниц на участке движения с постоянной скоростью можно получить путем подстановки в выражение (23) значения текущего времени i = tn/3: ьч = .

3 h,L (24) что соответствует выражению (7).

В случае, если Л L > 6,85 х LM«, на выходе третьего компаратора 17 возникает сигнал "0", в результате чего с третьего выхода эадатчика 18 констант на выходы первой и второй ячеек блока 16 коммутации сигналов проходит сигнал "1", а на выходы третьей, четвертой и пятой ячеек блока 16

ПрОХОдят СИГНаЛЫ СООтВЕтСтВЕННО Ln1 Ln2 С шестого и седьмого выходов задатчика 6 отрезаемой длины и сигнал 2 LM«с четвертого выхода задатчика 18 констант. В остальном работа устройства аналогична описанной выше, К концу первой фазы выходные сигналы интеграторов 9 и 10 составляют величину:

Л! =Ы =Чп t =Vn ty =. !

Значение уровня снижения скорости на участке движения с постоянной скоростью получим, учитывая (26) и (18);

ЛЧ = " — (1 — vÃ

L — I A .".. (а)

10 что соответствует выражению (17);

Таким образом, данное "устройство позволяет расширить технологические возможности за счет существенного расширения диапазона отрезаемых длин.

Формула изобретения

Устройство управления электроприводом летучих ножниц, содержащее систему автоматического регулирования скорости электродвигателя ножниц. соединенные с валом ножниц датчики скорости и положения ножей, датчик скорости перемещения полосы, задатчик отрезаемой длины, имеющий пять выходов, сигналы которых линейно зависят от заданной длины, первый и второй множительно-делительные блоки, первый и второй интеграторы, первый и второй кампараторы, ключ. логические элемент НЕ и логический элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом элемента НЕ и с выходом компаратора, а выход подключен к управляющему входу ключа, выход которого соединен с входом второго интегратора, управляющий вход которого подсоединен к выходу второго кампаратора., а выход подключен к входу умножения множительно-делительного блока, выход которого соединен с первым входом сйстемй автоматического регулирования скорости электродвигателя ножниц, второй вход которой подсоединен к выходу датчика скорости ножей ножниц, а третий вход подключен к выходу датчика скорости перемещения полосы и к первому

45 входу множительно-делительного блока, выход которого соединен с первым входом второго множительно-делительйого блока и с.входами ключа и первого интегратора, выход которого подсоединен к первым входам второго и первого компаратора, выход которого подключен к входу элемента НЕ, а выход датчика положения ножей ножниц соединен с входами сброса первого и второго интеграторов, от л и ч а ю ще ес я тем, что, с целью расширения технологических вазможностей за счет обеспечения возможности расширения диапазона отрезаемых длин, она снабжено третьим компаратором, задатчиком констант и блоком коммутации сигналов, состоящим из пяти ячеек, каждая

1750868

12 из которых имеет два входа и один выход, а задатчик отрезаемой длины снабжен шестым-и седьмым дополнительными выходами, сигналы которых зависят от заданной длины, причем первый выход задатчика констант подключен к первому входу третьего компаратора, второй выход соединен с входом задатчика отрезаемой длины, третий выход подключен к вторым входам первой и второй ячеек блока коммутации сигналов, четвертый выход задатчика констант подсоединен к второму входу пятой ячейки блока коммутации сигналов, первые входы первой, второй, третьей, четвертой и пятой weек блока коммутации сигналов соединены соответственно с первым. вторым, третьим, четвертым и пятым выходами задатчика отрезаемой длины, вторые входы третьей и четвертой ячеек блока коммутации сигналов подключены соответственно к шестому и седьмому выходам задатчика отрезаемой длины, выходы первой и второй ячеек блока

5 коммутации сигналов соединены соответственно с входами умножения и деления первого множительно-делительного блока, выходы третьей и четвертой ячеек блока коммутации сигналов подсоединены к вто10 рым входам соответственно первого и второго компараторов, выход пятой ячейки блока коммутации сигналов подключен к входу деления второго множительно-делительного блока, а управляющий вход блока

15 коммутации сигналов соединен с выходом третьего компаратора, второй вход которого подсоединен к первому выходу задатчика отрезаемой длины.

1750868 иг, Составитель И.Розов

Редактор Т.Лазоренко Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор В.Петраш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2648 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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