Система управления приводом летучих ножниц
Изобретение относится к области автоматизации прокатного производства и позволяет за счет реализации оптимальной тахограммы летучих ножниц повысить в каждом цикле работы точность порезки проката на ходу на за- . данные мерные длины и снизить тепловые потери в злектроприводе ножниц. Система содержит блок оптимального управления, представляющий цифровое устройство для получения сигналов управления , поступающих на блоки вьщеления разностной частоты и управления приводом ножниц, для получения -параболической тахограммы движения ножниц . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
Sr - Ъ131 д
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3735703/25-27 (22) 08 ° 03.84 (46) 30.09.86. Бюл. Ф 36 (71) Украинский государственный проектный институт "Тяжпромэлектропроект" (72) Е.В.Бонгард, В.Н.Мовчан, И.Д.Розов, В.П.Руденко и В.И.Холодный (53) 621.771.067:621.967.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 759249, кл. В 23 D 36/00, -1980.
Авторское свидетельство СССР
Р 778956, кл. В 23 D 25/16, 1980. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ЛЕ-
ТУЧИХ НОЖНИЦ
ÄÄSUÄÄ 12601 1 А1 (51)4 В 23 D 36/00 В 21 В 35/02 (57) Изобретение относится к области " 1 автоматизации прокатного пр оизв одст ва и позволяет за счет реализации оптимальной тахограммы летучих ножниц повысить в каждом цикле работы точность порезки проката на ходу на з а- . данные мерные длины и снизить т елловые потери в электроприв оде ножниц .
Система содержит блок оптимального управления, представляющий цифровое устройство для получения сигналов упр авления, поступающих на блоки выделения р азнос тной частоты и управления приводом ножниц, для получения параболической т ахограммы движения ножниц, 1 з . п . ф-лы, 3 ил . 3
1260121 2
1S
55
Изобретение относится к автомати- зации прокатного производства и предназначено для управления летучими ножницами, производящими порезку проката на ходу на заданные мерные длины .
Цель изобретения — повышение точности порезки мерных длин и снижение тепловых потерь в электроприводе за счет реализации оптимальной параболической тахограммы летучих ножниц.
На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемой системы управления приводом летучих ножниц, на фиг.2— временные диаграммы работы системы в цикле реза, на фиг.3 — схема блока управления приводом ножниц.
Летучие ножницы 1, приводимые в движение электродвйгателем 2, на валу которого,установлены датчики перемещения ножей 3 и реза 4, производят порезку проката 5, движущегося с некоторой скоростью Ч„. Электродвигатель 2 подключен к блоку 6 управления приводом ножниц, который управляется от последовательно соединенных блока
7 выделения разностной частоты, реверсивного счетчика 8 и цифро-анало,гового преобразователя 9. С прокатом
5 связаны следящие ролики 10, которые механически соединены с датчиком 11 скорости, подключенным к второму входу блока 6 управления приводом ножниц, и с датчиком 12 перемещения проката, подключенным к второму входу, блока 13 оптимального управления и к первому входу блока 7 выделения разностной частоты. К первому и третьему входу блока 13 оптимального управления подключены соответственно.вьгходы задатчика 14 мерных длин и датчика 4 реза. Второй выход блока 13 оптимального управления соединен с вторым 1 . входом блока 7 выделения разностной частоты, на выходе которого формируется частотный сигнал задания скорости электроприводу ножниц, обеспечивающий оптимальную параболическую тахограмму летучих ножниц в период между резами (фиг.2) . Указанный сигнал подается на второй вход реверсивного счетчика 8, выполняющего роль астатического регулятора скорости. Первый вход реверсивного счетчика 8 подключен к датчику перемещения ножей и является входом отрицательной обратной связи регулятора скорости. Первый выход блока 13 оптимального управления подключен к третьему входу блока 6 управления приводом ножниц. По этому входу в регулятор тока электро— привода поступает сигнал для компенсации динамической ошибки по скорости (фиг ° 3). Блок 13 оптимального управления содержит умножители 15-17 частоты, счетчики 18-20, сумматор 21, преобразователь 22 частота-напряжение, кодовый дискриминатор 23, ключ
24 и задатчик 25 постоянного кода, Выход задатчика 14 мерных длин соединен с входом сумматора 21, с первыми управляющими входами умножителей 1517 частоты, с первым входом кодового дискриминатора 23 и с установочным входом первого счетчика 18. Выход задатчика 25 подключен к второму входу сумматора 21, выход которого соединен с вторым управляющим входом первого умножителя 15 частоты, тактовый вход которого через ключ 24 подклю-. чен к датчику 12 перемещения проката, Выход первого умножителя 15 частоты соединен со счетными входами первого счетчика 18, второго 16 и третьего
i7 умножителей частоты. Датчик 4 реза подключен к управляющим входам счетчиков 18-20. Первый выход первого счетчика 18 соединен с вторым уп,равляющим входом второго умножителя
16 частоты, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика
19 и к второму входу преобразователя
22 частота — напряжение. Выход после- диего является первым выходом блока
i3 оптимального управления. Второй выход (знаковый) первого счетчика 18 соединен со знаковыми" входами второго счетчика 19 и преобразователя
22 частота — напряжение, Выход второго счетчика 19 подключен к второму управляющему входу третьего умножителя 17 частоты, выход которого является вторым выходом блока оптимального о управления и соединен со счетным входом третьего счетчика 20. Выход третьего счетчика 20 соединен с вторым входом кодового дискриминатора 23, выход которого подключен к управляющему входу ключа 24.
Блок 6 управления приводом ножниц, (фиг,3) представляет собой аналоговый контур регулирования скорости с йропорциональным регулятором скорости У 1 и подчиненным ему кок-туром регулиро- вания с пропорционально-интегральным регулятором тока У2, выход которого
1260121 подключе н к входу усилителя мощн ости
YN, выполненного, например, в виде тиристорного преобразователя, питающего якорную цепь электродвигателя ножниц, Сигнал обратной связи по току на входе регулятора тока У2 формируется при помощи датчика тока ДТ, а сигнал обратной связи по скорости ножниц на вход регулятора скорости У1 поступает от тахогенератора ТГ. На второй вход блока 6 управления (через резистор R2 регулятора скорости) поступает от датчика 11 скорости проката основной сигнал задания по скорос— ти, На первый вход блока 6 управления
В исходном состоянии, соответствующем моменту, непосредственно предшествующему очередному резу, на входы реверсивного счетчика 8 подаются пос ледовательности импульсов f и f„ ,соответственно от датчика 12 перемещения проката и датчика 3 перемещения ножей ножниц. Содержимое счетчика 8 при этом равно некоторому числу которое преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 9 в напряжение. Последнее подается на первый,. вход блока 6 управления приводом ножниц, представляющего собой (фиг.3) аналоговый контур регулирования ско45 рости, и компенсирует статическую погрешность регулирования, обеспечивая тем самым синхронизацию скоростей проката и ножниц, а следовательно, и равенство частотных сигналов f и fh.,5O
Содержимое третьего счетчика 20 блока 13 оптимального управления при этом равно величине заданного рассогласования длины
LpgH э (1) где L — заданная мерная длина разрезаемого проката 5; — минимальная длина отрезаемого
А к проката, равная периметру траектории ножей ножниц 1 в цикле порезки.
Величина hL подается с выхода третьего счетчика 20 на второй вход кодового дискриминатора 23, на первый вход которого с выхода задатчика 14 мерных длин подается также величина
В результате этого на выходе кодового дискриминатора 23 сигнал равен нулю, а ключ 24 закрыт. При этоМ сигнал f на выходе первого умножителя
15 частоты равен нулю и, соответственно, также равны нулю сигналы U и на выходах преобразователя 22 частота — напряжение и третьего умножителя 17 частоты, являющихся выходами блока 13 оптимального управления.
Начало цикла порезки определяется сигналом датчика 4 реза, по которому в счетчик 18 записывается с отрицаgL тельным знаком число — — а счетчи2 ки 19 и 20 обнуляются. При этом на выходе кодового дискриминатора 23 возникает сигнал, открывающий ключ 24, и с выхода датчика 12 перемещения проката импульсы f íà÷èíàþò поступать на тактовый вход первого умножителя 15 частоты.
На первый управляющий вход умножителя 15 частоты с выхода задатчика
14 мерных длин подается величина ЬЬ, на второй управляющий вход с выхода сугжатора 21 подается величина
1. (— — Ь|. + L,„ии — 1.„= ?. — Ь, (2) где L — величина перемещения проката, соответствующая части времени цикла порезки, в течение которой ножницы отрабатывают заданное рассогласование длины LL; — величина перемещения проката, соответствующая части времени цикла порезки, в течение которой завершается переходный процесс изменения скорости ножниц и происходит их синхронизация со скоростью проката.
На выходе умножителя 15 частоты частота f следования импульсов определяется выражением
f = f л?. (3) п
Эти импульсы подаются на счетный вход счетчика 18, выходной код котоили с учетом (3) () -f — — ——
N, (t) и К,aL (5) 20 (1S) 2КК = —" К = 1
1 з 9 (16) (18) N,() - К (t)dt, 55 (12) 3 12601 рого N изменяется во времени в соот( ветствии с выражением
Ф
N (t) = - — — + f {t)dt
aL
2 t з
N (t) -- — — +f — — t. (4) aL aL (2 " L l0
Второй умножитель частоты преобразуют частоту f, в соответствии с выражением где К1 - постоянный коэффициент, С учетом (3) и (4) выражение (5) имеет вид
aL aL (t) -f — — — — + f -у-е. (6)
2 " 2К1Ь и KÔЬ1
Импульсы f подаются на счетный вход второго счетчика 19, выходной 25 код которого определяется выражением
N,(t) = j f,(t) dt. {7)
С учетом (6) выражение (7) имеет вид 30 ь Ь 4Ь
N (t) -f — — — -t + f и 2К< Ь, " 2К,Ь1
Третий умножитель 17 частоты преобразует сигнал f в соответствии с выражением () - "к - (9) К,АЬ где К вЂ” постоянный коэффициент.
С учетом (3) и (8) выражение (9) имеет вид
aL aL (t) = г — t. + fç
2К K L 2К,К Ьз<
45 (10)
Импульсы частоты f> подаются на счетный вход третьего счетчика 20, 1
ыходной код которого определяется выражением 50 или с учетом (10)
АЬ
N (t) = -Š— — — — t +
1г 4К КЬ2
+ з 6™ Ез.
6К К,Ь<
21 Ь
Оптимальный закон управления приращением скорости электропривода ножниц при отработке заданного перемещения имеет вид параболы:
aV(t) = — ----- t + -- — t . (13) бАЬ бьь 2 гз и и где t часть времени цикла порезки, в течение которой ножницы ищеют переменную скорость, / отрабатывая заданное рассогласование длины a L.
Учитывая, что
Vp и К з (14) ч где K — коэффициент пропорциональY. ности между частотой f следования импульсов на выходе датчика 12 перемещения проката и скоростью проката 5,. ь!
П а также выполняя условие можно выражение (10) привести к виду
6Аь бь.ь (t) = — - — t + - — t = А (). г 1.з (17)
Таким образом, в течение времени
Е частота Й (t) пропорциональна величине оптимального приращения скорости ножниц АЧ. Этот сигнал подается на второй вход блока 7 выделения разностной частоты, на выходе которого сигнал задания скорости электропривода ножниц формируется в соответствии с выражением
fÄÄ(t) = к„— f,(t).
Сигнал f su (t) подается на вход реверсивного счетчика 8, выполняющего роль цифрового регулятора скорости.
В результате этого скорость ножниц при отработке заданного рассогласования длины aL изменяется по оптимальному параболическому закону.
Для компенсации динамической ошибки регулирования скорости при отработке заданного рассогласования длины на третий вход блока б управления приводом ножниц подается сигнал U пропорциональный требуемому ускорению
7 1260 ножниц. Этот сигнал формируется на выходе преобразователя 22 частота напряжение в соответствии с выражением и =к х (t), (19) 5 где К вЂ” коэффициент пропорционально3 сти.
В момент времени t = t„, как это следует из выражения (12) с учетом (14), (15) и (16), код N на выходе io счетчика 20 равен величине hL. На выходе кодового дискриминатора 23 сигнал становится равным нулю и ключ 24 закрывается. При этом выходные сигналы f3,и U блока 13 оптимального управления равны нулю и дальнейшее движение ножниц в течение времени
= Ь /Ч, происходит на синхронной с прокатом скорости при управлении от цифрового регулятора скорости. После реза цикл работы системы повторяется.
Предлагаемая система обеспечивает высокую точность порезки на мерные длины также при изменениях скорости
Vp подачи проката к ножницам и позво-25 ляет снизить тепловые потери в электроприводе за счет снижения поля допуска при порезке проката, приводящего в конечном итоге к увеличению выпуска годного проката, а также к эко- 30 комин электроэнергии.
Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я i. Система управления приводом летучих ножниц, содержащая задатчик мерных длин, последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и блок управления приводом ножниц, датчик переме-4О щения ножей, подключенный к первому входу реверсивного счетчика, датчик скорости проката, соединенный с вторым входом блока управления приводом ножниц, датчики перемещения проката и реза, блок оптимального управления, соединенный первым входом с выходом задатчика мерных длин, вторым входом — с датчиком перемещения проката, третьим ВхОдОм — с датчикОм реза, 5О первый выходом — с третьим входом блока управления приводом ножниц, отличающаяся тем, что, с
121 8 целью снижения тепловых потерь и ди1 намических перегрузок в электроприводе, в систему введен блок выделения разностной частоты, первый вход которого соединен с датчиком перемещения проката, второй вход — с вторым выходом блока оптимального управления, а выход — с вторым входом реверсивного счетчика, 2. Система по п.l о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок оптимального управления содержит три умножителя частоты, три счетчика, сумматор преобразователь частота — напряжение, кодовый дискриминатор, ключ и задатчик, при этом первые входы сумматора, трех умножителей частоты, кодового дискриминатора и установочный вход первого счетчика являются первым входом блока оптимального управления, второй вход сумматора соединен с задатчиком, а выход — с вторым входом первого умножителя частоты, тактовый вход которого через ключ соединен с датчиком перемещения проката и является вторым входом блока оптимального управления, выход первого умножителя частоты подключен к тактовым входам второго и третьего умножителей частоты и счетному входу первого счетчика, первый выход которого соединен с вторым входом второго умножителя частоты, а второй выход — с первыми входами преобразователя частота — напряжение и второго счетчика, счетный вход
koToporo соединен с выходом BTopore умножителя частоты и вторым входом преобразователя частота — напряжение, выход которого является первым выходом блока оптимального управления, выход второго счетчика. соединен с вторым входом третьего умножителя частоты, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика и является вторым выходом блока оптимального управления, третьим входом которого являются объединенные установочные входы трех счетчиков, при этом выход третьего счетчика подключен к второму входу кодового дискриминатора, выход которого соединен с управляющим входом ключа.
1260121
РЛБ
Редактор E.Êîï÷à
Заказ 5 166/8
Тираж 1001 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно- полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
А7ЮЮ
0m
/ЛРх
Рег. сларости Рю. гюг блом улробл.
Составитель В.Ткаченко
Техред А.Кравчук Корректор T ° KoJIt-t
