Система управления агрегатом с многопетлевым накопителем Советский патент 1984 года по МПК B21B37/00 

MaoGriOieuHe относится к устройствам для управления многодвигательными автоматизированными электроприводами высокопроизводительных агрегатов с непрерывным технологическим процессом, в частности непрерывных станов бесконечной прокатки, агрегатов отделки полосового проката и т.п. агрегатов. Известна система управления агрегатом с петлевым устройством, содержащая приводы с блоками управления механгзмами нагона и выбора петли, приводную лебёдку натяжных барабанов с сельсин-датчиком, последовательно включенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости соответственно нагона и выбора петли. последовательно включенные фазовыпрямитель и нелинейное парафазное звено, при этом выход задатчика скорости нагона петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов нагона петли, выход задатчика скорости выбора петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов выбора петли, первый и второй выходы нелинейного парафазного звена соединены с вторыми входами сумматоров соответственно нагона и выбора петли, а вход фазовыпрямителя соединен с сельсин-датчиком 1. Однако система обеспечивает надежную работу агрегата только при однопетлевом .накопителе. При увеличении производительности агрегата, когда для увеличения запаса полосы применяют двух-, трех-, 30 четырех- и более петлевые накопители, известная система не обеспечивает надежной работы агрегата. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является систетиа управления аг- 5 регатом с многопетлевым накрпителем, содержащая приводы с блоками управления механизмами нагона и выбора петли, г(п 2,3,4,...) приводных лебедок натяжных барабанов, соответствующих п петлям много- до петлевого накопителя, последовательно включенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости соответственно нагона и выбора петли, при этом выход задатчика скорости нагона петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов 45 нагона иетли, а выход задатчика скорости выбора петли соединен с входом блоков управления приводами механизмов выбора петли 2. Известная система характеризуется низкой надежностью работы, связанной с не- 5° допустимой выработкой или переполнением любой петли многопетлевого накопителя. Цель изобретения - повыщение надежности работы агрегата. Указанная цель достигается тем, что сиетема управления агрегатом с многопетлевым накопителем, содержащая приводы с блоками управления механизмами нагона и выбора петли, п(п 2,3,...) приводных лебедок натяжных барабанов, соответствующих п петлям многопетлевого накопителя, последовательно соединенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости приводов соответственно нагона и выбора петли, причем задатчик скорости приводов нагона петли соединен с входами блоков управления приводами механизмов нагона петли, а выход задатчика скорости выбора петли соединен с входами блоков, управления приводами механизмов выбора петли, дополнительно содержит п(п .2,3,4,...) сельсиндатчиков, механически связанных с соответствующей лебедкой натяжных барабанов, последовательно включенные с каждым сельсин-датчиком фазовыпрямитель и нелинейное парафазное звено, n-l приводов с блоками управления промежуточными роликами и соответственно им п-1 диодных дискриминаторов, 2(п-1) трехвходовых сумматоров и 2 (п-1) нелинейных звеньв, при этом выход каждого диодного дискриминатора соединен с входом соответствующего блока управления приводом промежуточного ролика, выход каждого (2К-1)-го и 2К-го трехвходового сумматора (К-1, 2, 3,.., К , п-1) соединен соответственно с первым и вторым входами соответствующего К-го диодного дис1 риминатора, первые входы всех (2К-1)-х трехвходовых сумматоров соединены с выходом задатчика скорости нагона петли, а первые входы всех 2К-х трехвходовых сумматоров соединены с выходом задатчика скорости выбора петли, второй вход каждого трехвходового сумматора соединен с выходом соответствук)щего нелинейного звена, третий вход каждого (2К-1)-го трехвходового сумматора и вход каждого 2К-го нелинейного звена соединены с первым выходом (К+1)-го нелинейного парафазного звена, третий вход каждого 2К-го трехвходового сумматора и вход каждого (2К-1)-го нелиней звена соединен с вторым выходом К-го нелинейного парафазного звена, причем с первым выходом первого нелинейного парафазного звена соединен второй вход сумматора нагона петли, а с вторым выходом последнего, п-го, нелинейного парафазного звена соединен второй вход сумматоР выбора петли, На фиг. I приведена функциональная схема предлагаемой системы управления агрегатом с многопетлевым накопителем. состоящим из трех петель; на фиг. 2 и 3 представлены возможные структуры нелинейного парафазного звена. Механизмы I с приводами 2 обеспечивают нагон в многопетлевой накопитель 3 петель 4-6 с помощью п(п 3) приводных лебедок 7-9,. перемещающих натяжные барабаны 10-12, и промежуточных роликов 13 и 14.: Механизмы 15 выбора петли с приводами 16 обеспечивают выбор петель 4-6 из многопетлевого накопителя 3. Количество петель в многопетлевом накопителе 3 может превышать трех. Приводы 2 механизма 1 нагона привода и привода 16 механизма 15 выбора петли управляются блоками 17 и 18 управления соответственно. Задатчики 19 и 20 скорости обеспечивают изменение с определенным темпом задающего сигнала скорости на входах блоков 17 и 18 управления соответствендах блоков 17 и 1« управления но. Величины скорости в установившихся 1режимах работы определяются командоаппаратами 21 и 22, подключенными к входам «-f сумматоров 23 и 24 соответственно% одно п лярн ьш вь1ХодомУвь ходьГс7мматоров 23 и 24 соединены с, входами задатчиков 19 и 20 скорости. С приводными лебедками 7-9 механически связаны сельсин-датчики 25-27. Сельсин-датчики 25-27 последователь- 20 но соединены с фазовыпрямителями 28-30 и нелинейными парафазными звеньями 31-33 соответственно. Промежуточные ролики 13 и 14 снабжены приводами 34 и 35, управляемыми блоками 36 и 37 соответственно. К входам последних подключены выходы диодных дискриминаторов 38 и 39, к первым входам которых соединены выходы {2К-1)-х (К 1,2) трехвходовых сумматоров 40 и 41, а к вторым входам - выходы pWO TV/ ri Tlj Ct I Dl V pUllM U/ XJ/JljCllVlии1Л УМ 1- Л 2K-X т,рехвходовых сумматоров 42 и 43 соответственно. Первые входы (2К-1)-х трехвходовых сумматоров 40 и 41 соединены с выходом задатчика 19 скорости нагона петли, а первые входы 2К-Х трехвходовых сумматоров35 42 и 43 соединены с выходом задатчика 20, скорости выбора петли. Вторые входы трехвходовых сумматоров 40-43 соединены с выходамн нелинейных звеньев 44-47 соответственно. Третьи входы (2К-1)-х трех- Q чходовых сумматоров 40 и 41 и входы (2К-1) нелинейных звеньев 46 и 47 соединены с первыми выходами нелинейных парафазных звеньев 32 и 33 соответственно. Пер. вый выход нелинейного парафазного звена 31 соединен с вторым входом сумматора 2345 нагона петли. Вторые выходы нелинейных парафазных звеньев 31 и 32 соединены с вторыми входами 2К-Х трехвходовых сумматоров 42,и 43 и к входам (2К-1)-х нелинейных звеньев 44 и 45 соответственно. Второй выход не-50 линейного парафазного звена 33 соединен с вторым входом сумматора 24 выбора петли. Нелинейные парафазные звенья 31-33 имеют структуру, представленную на фиг. 2. и состоят из встречно включенных диодов 48 и 49, входы которых соединены с выходами фазовыпрямителей 28-30, а выходы - 25 с входами стабилитронов 50 и 51 соответственно, к выходу последнего соединен инвертор 52. Выходами звеньв 31-33 при этом являются выходы стабилитрона 50 и инвертора 52. Сельсин-датчики 25-27 в этом случае должны проворачиваться на угол, не превышающий 180° при полном ходе натяжных барабанов 10-12. Нелинейные парафазные звенья 31-33 У 1 Г структуру, представлен У состоящую из подключенных к фазовыпрямителям 28-30 управляемых ключей 53 и 54, входы управления которых соединены с выходом датчика 55 хода натяжных барабанов 10-12. Датчики 55 олз (путевые выключатели) механически связаны с приводными лебедками 7-9 и обеспечивают включение управляемых ключей 53 и 54 соответственно в верхнем и нижнем положениях натяжных барабанов 10-12. При этом сельсин-датчики 26-27 должны проворачиваться на угол, превышающий 360° при полном ходе натяжных барабанов 10-12. Система управления агрегатом с многоклетевым нaкoпиteлeм работает fcлeдyющим образом. При нагоне петли в накопитель 3 механизмами 1 скорость нагона петли определяется командоаппаратом 21, который через сумматор 23 с однополярным выходом управляет задатчиком 19 скорости и соот iветственно блоками 17 управления приводами 2 механизмов 1 нагона петли. Сигнал задания скорости нагона петли с выхода задатчика 19 скорости поступает также на входы (2К-1)-х (К 1,2) трехвходовых сумматоров 40 и 41 и затем через первый вход диодных дискриминаторов 38 и 39 - на входы блоков 36 и 37 управления приводами 34 и 35 промежуточных роликов 13 и 14. Последние транспортируют полосу со скоростью, равной скорости механизмов 1 нагона петли. Поскольку скорость нагона петли превышает скорость выбора петли механизмами 15, то вначале формируется последняя, третья, петля 6. При этом натяжной лебедкой 9 опускается натяжной барабан 12 и соответственно поворачивается сельсин-датчик 27. Сигнал последнего выпрямляется с учетом фазы фазовыпрямителем 30 и подводится к нелинейному парафазному звену 33, имеющему зону нечувствительности. Величина зоны нечувствительности звена 33 подбирается при этом такой, чтобы сигнал сельсин-датчик:а 27 начал поступать на вход сумматора 41 лишь в зоне приближения натяжного барабана 12 к своему крайнему нижнему положению, соответствующему заполненной третьей петле 6. Поскольку сигнал сельсиндатчика 27 направлен встречно задающему сигналу скорости на входе сумматора 41, то выходной сигнал последнего начинает уменьшаться, , и соответственно уменьшается сигнал на первом входе дискриминатора 39. Если сигнал на выходе сумматора 41 станет меньше выходного сигнала 2К-го сумматора 43, поступающего на второй вход дискриминатора 39, то последний пропускает на вход блока 37 управления сигнал сумматора 43. На вход сумматора 43 поступает задающий сигнал скорости выбора петли с выхода задатчика 20 скорости, и поэтому привод 35 и промежуточнь1е ролики 4 начинают вращаться со скоростью, равной скорости механизмов 15 выбора петли. Если погрешность в поддержании скорости промежуточных роликов 14 такова, что петля 6 продолжает все же увеличиваться, а натяжной барабан 12 продолжает опускаться, то продолжает увеличиваться сигнал . сельсин-датчика 27 и пробивается зона нечувствительности нелинейного звена 47, сигнал сельсин-датчика 27 подводится также к входу сумматора 43 встречно задающему сигналу скорости выбора петли от задатчика 20 скорости. При этом промежуточные ролики 14 синхронизируются по скорости с механизмами 15 выбора петли и рост петли 6 прекращается. Промежуточные ролики 13, имеющие скорость нагона петли, начинают заполнять предпоследнюю, вторую, петлю 5 и приводной лебедкой 8 опускается натяжной барабан 11. По окончании заполнения петли 5 с помощью сельсин-датчика 26 через фазовыпрямитель 29 нелинейное парафазное звено 32, сумматор 40 и диодный дискриминатор 38 снижается сигнал задания скорости на входе блока 36 управления приводом 34 аналогично описанному выше, и промежуточные ролики 13 синхронизируются по скорости с механизмами 15 выбора петли. Начинается заполнение первой петли 4. По окончании заполнения первой петли 4 и соответственно всего накопителя 3 с помощью сельсин-датчика 25 через фазовыпрямитель 28, нелинейное парафазное звено 31 и сумматор 23 с однополярным выходом снижается выходной сигнал задатчика 9 скорости, и механизмы 1 нагона петли синхронизируются по скорости с механизмами 15 выбора петли. До останова механизмов 1 все транспортные механизмы 1, 13, 14 и. 15 работают с одинаковой скоростью - скоростью механизмов выбора петли. Если механизмы 1 нагона петли останавливаются или их скорость снижается командоаппаратом 21, сумматор 23 с однополярным выходом не пропускает сигнала противоположной полярности сельсиндатчика 25. При этом начинается выбор первой петли 4. -Приводной лебедкой 7 поднимается натяжной барабан 10, проворачивая в обратном направлении сельсин-датчик 25, и сигнал последнего через фазовыпрямитель 28, второй выход нелинейного парафазного звена 31 после прохождения в обратном направлении его зоны нечувствительности по окончании выбора первой петли 4 увеличивает сигнал «- на входе 2К-го (К 1) трехвходового сумматора 42, встречный Сигналу задания скорости выбора петли от задатчика 20 скорости. Соответственно снижается выходной сигнал сумматора 42 и скорость промежуточных роликов 13 После выбора петли 4 при остановленных Механизмах 1 нагона петли сигнал сельсиндатчика 25 полностью компенсирует на входе сумматора 42 сигнал задания скорости выбора петли, выходной сигнал сумматора 42 снижается до нуля и промежуточные ролики 13 останавливаются. Начинается выбор второй петли 5 аналогично выбору первой петли 4, а по окончании выбора второй петли и остановке промежуточных роликов 14 начинается выбор последней, третьей, петли 6. По окончании выбора петли 6 сельсин-датчиком 27 через фазовыпрямитель 30 и второй выход нелинейного парафазного звена 33 после прохождения в обратном направлении его зоны нечувствительности увеличивается сигнал «- на втором входе сумматора 24 с однополярным выходом, встречный задающему сигналу скорости выбора петли от командоаппарата 22. Соответственно уменьшается выходной сигнал сумматора 24, задатчика 20 скорости и снижается скорость механизмов 15 выбора петли. После выбора последней петли 6 и соответственно опорожнения всего многопетлевого накопителя 3 сигнал сельсин-датчика 27 полностью компенсирует на входе сумматора 24 задающий сигнал командоаппарата 22, выходные сигналы сумматора 24и задатчика 20 скорости снижаются до нуля, приводы 16 и механизмы 15 выбора петли останавливаются. Если механизмы 1 нагона петли не останавливаются, а их скорость лишь устанавливается меньшей скорости механизмов 15 выбора .петли, то при выборе петель 4-6 скорость промежуточных роликов 13 и 14 и механизмов 15 выбора петли снижается сельсин-датчиками 25-27 до скорости механизмов 1 нагона петли. При неточной синхронизации скорости промежуточных роликов 13 и 14 со скоростью механизмов 1 нагона петли, если петли 4 и 5 продолжают недопустимо выбираться, пробиваются зоны нечувствительности нелинейных звеньев 44 я 45 к сиг)налы сельсин-датчиков 25и 26 подводятся к входам трехвходовых сумматоров 40 и 41, обеспечивая точную синхронизацию по скорости промежуточных роликов 13 и 14с механизмами 1 нагона петли и прекращая опорожнение петель 4 и 5. После пуска командоаппаратом 21 механизмов i нагона петли и снижении скорости или останова механизмов 15 выбора

петли начинается вышеописанной цикл заполнения многопетлевого нак нштеля 3. Накопитель 3 заполняется последовательно, начиная с последней, третьей, петли 6 и кончая заполнением первой петли 4. Опорожнение накопителя 3 при остановке механизмов 1 происходит в обратном порядке, начиная с первой петли 4 и кончая последней петлей 6.

Нелинейные парафазные звенья 31-33 работают следующим образом (фиг. 2 и 3). У нелинейных парафазных звеньв 31-33 (фиг. 2) угол поворота сельсин-датчиков 25-27 при полном ходе натяжных барабанов 10-12 относительно их среднего положения не должен превышать ±90°. В среднем положении натяжных барабанов 10-12 выходной сигнал сельсин-датчиков 25-27 равен нулю. При подъеме или опускании натяжных барабанов 10-12 относительно своего среднего положения, что соответствует уменьшению или увеличению петли, сигнал сельсин-датчиков 25-27 изменяется по величине с изменением угла фазы на 180°. Фазовыпрямители 28-30 выпрямляют сигналы сельсин-датчиков 25-27 со знаком, соответствующим фазе их сигналов.

Если петля уменьшается, выходной сигнал фазовыпрямителей 28-30 пропускается диодом 48, а величина зоны нечувствительности определяется напряжением пробоя стабилитрона 50. Если петля увеличивается, то сигнал фазовыпрямителей 28-30 пропускается диодом 49, а величина зоны-нечувствительности определяется напряжением пробоя стабилитрона 51. Чтобы знак выходного сигнала нелил1ейного парафазного звена 31-33 в этом случае е изменялся, последовательно с диодом 47 и стабилитроном 49 включен инвертор 52.

Напряжение пробоя стабилитронов 50 и 51 подбирается по величине таким, чтобы сигнал сельсин-датчиков 25-27 начинал поступать на входы сумматоров 23 и 24, 40-43 в зоне приближения натяжных барабанов 10-12 к своему крайнему верхнему или нижнему положению, что соответствует опорожнению или заполнению соответствующей петли.

У нелинейных парафазных звеньев 31J 33 (фиг. 3) угол поворота сельсин-датчиков 25-27 должен превышать 360° так, чтобы совпадали фазы их сигналов в зоне приближения к крайним верхним и нижним положениям натяжных барабанов 10-12 Тогда будут совпадать знаки выходных сиг налов обоих входов нелинейных парафазных звеньв 31-33.

Величина зоны нечувствительности определяется настройкой датчиков 55 хода натяжных барабанов 10-12.

Датчики 55 хода включают управляемые ключи 53 и 54 в зоне приближения к верхним и нижним положениям соответственно натяжных барабанов 10-12, т.е. при опорожнении или заполнении соответствующей петли.

Таким образом обеспечивается непрерывное регулирование скорости промежуточных роликов и механизмов нагона и выбора петли в зоне переполненр1я или опорожнения любой петли многапетлевого нако5 . пителя, благодаря чему исключается возможность недопустимой выработки или переполнения накопителя и повышается надежность работы системы.

Использование предлагаемой системы в связи с повышением надежности работы 0 позволяет сократить в каждой смене 2 человека эксплуатационного персонала одного непрерывного агрегата с двумя многопетлевыми накопителями, которые при использовании известной системы контролируют заполнение и выбор петель в нако5 пителях. При трехсменной работе агрегата сокращение эксплуатационного персонала составит 8 человек.

Предлагаемая система позволяет сократить затраты на эксплуатацию каждого Q непрерывного агрегата за счет повышения надежности его работы на 24000 руб. в год.

./л

lS-30

к i45,Z4

.П23

fp{4Z.Z

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ С МНОГОПЕТЛЕВЫМ НАКОПИТЕЛЕМ, содержащая приводы с блоками управления механизмами нагона и выбора петли, п(п 2,3,4,...) приводных лебедок натяжных барабанов, соответствующих п петлям многопетлевого накопителя, последовательно соединенные командоаппарат, сумматор и задатчик скорости приводов соответственно нагона и выбора петли причем выход задатчика скорости приводов нагона петли соединен с входами блоков управления приводами механизмов нагона петли, а выход задатчика скорости выбора петли соединен с входами блоков управления приводами механизмов выбора петли, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности в работе агрегата, дополнительно содержит п(п 2,3,4,...) сельсин-датчиков, механически связанных с соответствующей приводной лебедкой натяжных барабанов, последовательно включенные с каждым сельсин-датчиком фазовыпрямитель. и нелинейное парафазное звено, п-1 приводов с блоками управления промежуточными роликами и соответственно им п-1 диодных дискриминаторов, 2(п-1) трехвходовых сумматоров и 2(п-1) нелинейных звеньев, при этом выход каждого диодного дискриминатора .соединен с входом соответствующего блока управления приводом промежуточного ролика, выход каждого