Устройство для контроля и управления технологическим процессом Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и. может быть использовано для контроля и управления провисанием стальной ленты при размотке рулонной стали.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства; «а фиг. 2 схема делителя частоты; на фиг. 3 - схема делителя частоты с управляемым коэффициентом деления.

Устройство (фиг. 1), содержит первый счетчик 1, второй счетчик 2, третий счетчик 3, второй 4 и первьй 5 делители частоты, третий 6,четвертый 7, второй 8, первый 9 делители частоты с управляемым коэффициентом деления, третий 10, пятьй 11, шестой 12, четвертьй 13 делители частоты, задатчик 14 кодов, дешифратор 15, | ч$-триггер 16, первый 17, третий 18, пятьш 19, второй 20 и четвертый 21 элементы И, первьй 22, второй 23, четвертый 24, третий 25 элементы ИЛИ третий 26, четвертый 27, первый 28, второй 29 входы, выходы 30, первый 21 и второй 32 выходы задатчика 14 кодов, пятьй 33 и шестой 34 входы.

Делитель 4 (5,10,11,12,13) часто- ты содержит четвертьй счетчик 35, шестой элемент 36 И и пятый элемент 37 РШИ..

Делитель 6 (7,8,9) частоты с упраляемым коэффициентом деления содер- жит пятьй счетчик 38, элемент.39 сравнения, седьмой элемент 40 И, шестой элемент 41 ИЛИ.

Устройство работает следующим об- разом. .

Рулон стальной ленты устанавливается на разматьшающие головки разматывающего устройства. Конец ленты заправляется между тянущими валками правильной машины. Лента зажимается между тянущими валками, которые приводятся в движение электродвигателем правильной машины.

Из тянущих валков лента подается в правильные валки.После правки лента поступает на дальнейшую обработку (резку). На входном валу разматывающего устройства установлен электродвигатель, которьй создает тормоз- ной момент при размотке рулона и обеспечивает требуемое натяжение,пропорциональное сигналу регулятора.

0

41

5

5

0

5

0

1982

На выходном валу разматывающего устройства установлен датчик угла поворота рулрна, а на выходе правильной машины - датчик линейного перемещения ленты.

К входу 27 устройства подключается, выходная шина Вперед датчика угла поворота рулона, на которой формируются импульсы частотой i+ при вращении датчика по часовой стрелке, .или при наличии вибраций, а к входу 26 - шина Назад, на которой могут формироваться импульсы частотой при вращении датчика против часовой стрелки (что не предусматривается режимом работы устройства), либо при наличии вибраций.

К входам 33 и 34 устройства соответственно подключаются выходные шины Вперед : датчика линейного перемещения материала правильной машмны. .

При ра мотке, в переходных режимах, вог,можно провисание ленты,т.е. образование петли между рулоном и прар.ильной машиной. Провисание ленты вгзникает. вследствие различной скорости движения ленты на рулоне ив . правильной машине, осуществляющей горизонтальное перемещение ленты.

Устройство служит для контроля и управления натяжением ленты, обнаружения провисания и его устранения путем вьщачи управляющего кода на привод разматывателя. Провисание Л5 ленты определяется на основе сравнения пути 5 ,пройденного лентой при размотке с рулона, и пути 5а. пройденного лентой через правильную машину в единицу времени

.

(1)

Величина Sa. измеряется Датчиком линейного перемещения правильной машины и поступает в виде последовательности импульсов на входы 33 и 34 устройства.

Датчики, формирующие последовательности импульсов на входах 27, 26 и 33, 34 устройства, предназначены для измерения угловых и линейных перемещений соответственно. Это определяет их равное конструктивное исполнение и различные частоты формируемых ими импульсных последовательностей.

31241

Величина ч5 вычисляется по фор-

муле

ъ

. S, ()vp (г)

где Но - начальный радиус рулона; К - толщина ленты; N - количество импульсов датчика угла поворота на один оборот рулона; - угол поворота рулона (в ра-

дианах). Причем

ilo-hf/2M.R.TeK

RTCK Ко -дК(з;

где блек - текущий радиус рулона;, лЕ. - изменение радиуса рулона. Начальный радиус рулона определяется путем измерения длины ленты, прошедшей через правильную машину при угле поворота рулона на 1 рад.

Ro-L/гтг,

()

где - длина размотанной ленты за один оборот рулона.

Поворот рулона на 1 рад определяется с помощью счетчика 1, триггера 16 и элемента 19 И. При включении устройства на установочный вход 28 .подается импульс. После установки триггера-6 в нулевое состояние на ег инверсном выходе формируется сигнал Запись R.O единичного уровня.

. Совпадение сигналов Запись 8.о и Пуск (вход 29) на входах элемента 19 И разрешает прохождение импульсов от датчика угла поворота рулона с входа 27 устройства на вычитающий вход счетч ика 1. .

Одновременно совпадение сигналов Пуск и Запись R.O от триггера 16 на входах элемента 17 И разрешает прохождение импульсов от датчика линейного перемещения правильной ма- шины (вход 33) через делитель 10, элементы 17 И т 22 ИЛИ на суммирующий вход счетчика 2.

Делитель 10 выбирается с таким коэффициентом деления, чтобы количество импульсов на его выходе при повороте рулона максимального диаметра на 1 рад равнялось емкости делителя 8 при обеспечении требуемой точности функционирования устройства

На вычитаю1ций вход счетчика 2 через делители 4,6 и элемент 23 ИЛИ поступают импульсы с входа 27 уст

s

5

5

1984

ройства (импульсы, поступающие на суммирующий и вычитающий входы счетчика 2, разнесены во времени).

Количество этих импульсов пропор1дионально величине

Импульсы,количество которых пропорционально углу поворота рулона jf от датчика угла поворота рулона поступают на вход делителя 4 с постоянным коэффициентом деления. С выхода делителя 4 импульсы поступают на вход делителя 6 (делитель 6 и подобные ему делители 7,8,9 являются умножителями на число, меньшее единицы), коэффициент деления которого определяется числом Ь /2 К1 , подаваемым на входы умножения делителя 6 с выхода 31 задатчика 14 кодов.

Количество импульсов на выходе делителя 6 пропорционально величине лК импульсы с выхода делителя 6 через элемент 23 ИЛИ поступают на вычитающий вход счетчика 2.

Наличие двух последовательно вклю- .ченных делителей частоты 4 и 6 позволяет уменьшить разрядность кода,формируемо го на выходе 31 задатчика 14 кодов. (Это касается и делителей частоты 5 и 7).

Поступление импульсов на суммирующий вход счетчика. 2 продолжается до тех пор, пока число в счетчике 1, соэффициент пересчета которого равен числу импульсов, формируемых датчиком угла поворота рулона при повороте рулона на 1 рад, не станет равным нулю.

Число импульсов, поступивших к .этому моменту на суммирующий вход . счетчика 2, пропорционально R.O .

При обнулении счетчика 1 на его выходе формируется сигнал, устанавливающий триггер 16 в единичное состояние. При этом сигнал Запись « на его инверсном выходе исчезает.

Отсутствие сигнала Запись Ro - запрещает подачу импульсов на вычитающий вход счетчика 1 и на суммирукмций вход счетчика 2 через элементы 19 Hj 17 И соответственно.

В момент исчезновения сигнала Запись R,o на инверсном выходе триггера 16 в счетчике 2 формируется число, пропорциональное величине .

Код числа, пропорциональный R,Teic, поступает на входы делителя 8, определяя его коэффициент деления. Делитель 8 производит умножение величины КчТек т.е. определяет Sj (см. формулу 2). Операция умножения производится аналогично описанной для делителя 6.

Импульсы с выхода делителя 8 поступают через элемент 24 ИЛИ на суммирующий вход счетчика 3. Нэ вычи- тающий вход счетчика 3 через делитель 13,элементы 25 ИЛИ,21 И поступают мпульсы от датчика линейных перемещений правильной машины, количеств о кото-, ых пропорционально величине . .Про- 15 ождение импульсов на вычитающий вход счетчика 3 через элемент 24 ЛИ разрещается при отсутствии сигна- а с дещифратора 15, т.е. если соержимое счетчика 3 больще нуля. . 20 ем самым устройство с помощью дешиф- атора 15 контролирует величину ( О провисание ленты отсутствует).

Делитель 13 выбирается с таким 25 коэффициентом деления, чтобы количество импульсов на его выходе при повороте рулона максимального диаметра на 1 рад было равно количеству импуль- , сов с датчика угла поворота рулона. зо

Код с выхода счетчика 3, пропор- циональный величине д5 , (см. формулу 1), поступает на выход 30 .устройства и далее через цифроаналоговьй преобразователь воздействует на при- . вод разматьшателя рулона, что приводит к устранению провисания ленты.

Выше описана работа одного канала устройства, на входы 27 и 33 которого подаются импульсы датчиков по шинам4о Вперед. Устройство снабжено вторым каналом, идентичным описанному, состоящим из делителей 5,7,9,11,12, элементов 18,20 И. Элементы 22-25 ИЛИ служат для подключения каналов уст- 5 ройства к входам счетчиков 2 и 3.

На входы 26 и 34 второго канала устройства подаются импульсы датчиков по шинам Назад. Необходимость второго канала обусловлена тем,что jo при работе агрегата датчики подвержены воздействию механических помех (вибраций) и электрических помех.

Помехи как механические, так и электрические носят, обычно перио- 55 дический характер. Периодичность помех обусловливает равенство нулю среднего значения ошибки да гчика.

вызванной ими за период помехи. Однако, если к устройству будет подключена только одна из шин датчика, то будет учитьюаться ошибка за полпериода воздействия помех, которая не равна нулю, что приведет к накоплению ,. ошибок. . -.

Второй канал необходим для обеспечения помехоустойчивости устройства.

Очевидно, что в зависимо,сти от конкретного объекта управления величины, коэффициентов деления и уставок могут изменяться, что позволяет расширить область использовани данного устройства. .

Делитель частоты 4 (фиг. 2) работает следующим образом. Импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 35,пoдc tkтьшaютcя им.Вмомент на- личия в счетчике 35 определенного да подсчитанных импульсов с его выходов на входы элемента 36 И поступают разр.ешающие уровни напряжения, по приходу очередного импульса на вход делителя 4 частоты элемент 36 И формирует на выходе импульс, который поступает также через элеент 37 ИЛИ на R, -вход счетчика 35, сбрасьшая его в ноль. В результате на выходе элемента 36 И через дан- ное и постоянное число импульсов на входе делителя 4 частоты вырабатывается один импульс,т.е. происхо-, дит деление частоты.

Делитель 6 частоты вырабатывает выходной импульс с элемента 40 И при сравнении кода числа выходных импульсов, подсчитанных счетчиком 38, с кодом, заданным на входы элемента 39 с задатчика 14 в момент прихода очередного входного импульса. При этом через элемент 41 ИЛИ производится сброс счетчика 38 в ноль. В результате осуществляется деление входной частоты на величину кода заданного с задатчика 14 на входы элемента 39,Таким образом,, за сче.т введения елителей 4-13| частоты и .новых связей обеспечивается определение вели- ины провисания стальной ленты в теме ее перемотки без дополнительных затрат времени на вьшолнение вычислительных операций по расчету величины л5 по формулам 1-4,что необходимо устройстве прототипа.

В результате существенно повьшает- я быстродействие устройства.

Формула изобретени

Т. Устройство для контроля технологического процесса и управления им содержащее задатчик кодов, первый де- литель частоты, первый счетчик, соединенный выходом с 5 т-входом К& -триггера, соединенного инверсным выходом с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй счет- чик, соединенный суммирующим входом с выходом первого элемента ИЛИ, соединенного первым входом с выходом первого элемента И, третий счетчик, соединенный вькодами с входами дептифратора, соединенного выходом с инвертирующим входом четвертого элемента И, второй элемент ИЛИ, соединенный первым входом с выходом второго элемента И, третий и четвертый элементы ИЛИ и пятьй элемент И, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены второй, третий, четвертый, пятьй и шестой делители частоты и четыре делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, причем первьй вход устройства соединен с R-входами первого, второго и третьего счетчиков, с R -входами RS -триггера, с R, -входами первого,второго, третьего, четвертого, пятого и шестого делителей частоты, а также с Йч-входами первого, второго, третьего и четвертого делителей частоты с уп- равляемым коэффициентом деления, второй вход устройства соединен с вторым входом третьего элемента И, с первым входом пятого элемента И и вторыми входами первого и второго элементов И, третий вход устройства соединен с третьим входом третьего элемента И и с суммирующими входами, первого делителя частоты и первого делителя частоты с управляемьм коэффициентом деления, четвертый вход устройства соединен с вторым входом пятого элемента И и с суммирующими входами второго делителя частоты и второго делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, пятьй вход устройства соединен , с суммирующими входами третьего и четвертого делителей частоты, шестой вход устройства соединен с сз ммиру- ющими входами пятого и шестого делителей частоты,, инверсный выход R.S -триггера соединен с третьим входом пято0

5

5 5 5 0 5 го элемента И, соединенного выходом с вычитающим входом первого счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом третьего элемента И, первые и вторые выходы задатчика кодов соединены соответственно с В -входами третьего и четвертого делителей частоты с управляемым коэффициентом деления, суммирующие входы которых соединены соответственно с выходами второго и первого делителей частоты, а выходы - соответственно с вторыми входами второго и первого элементов ИЛИ, выход второго элемента РШИ соединен с вычитающим входом второго счетчика, выходы которого соединены с D -входами первого и второго делителей частоты с управляемым коэффициентом.деления, соединенных выходами соответственно с первыми входами третьего и .четвертого элементов ИЛИ, соединенных вторь ми входами соответственно с выходами четвертого и шестого делитедей частоты, выход третьего элемента ИЖ соединен с вторым входом четвертого элемента И, соединенного выходом с вычитающим входом третьего счетчика, суммирз тощий вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выходы третьего счетчика являются выходами устройства, выходы третьего и пятого делителей частоты сединены соответственно с третьими , входами первого и второго элементов И.

2.Устройство ПОП.1, отличающееся .тем,что делитель частоты содержит четвертьй счетчик, соединенный суммирующим входом с соответствующим входом шестого элемен-. .та И, которьй является суммирующим входом делителя частоты, пятый эЛе , ,л- .

мент ЮТ1,соединенный выходом с N - входом четвертого счетчика,первым входом с выходом шестого элемента И,кото- рьш является выходом делителя (асть ты, второй вход пятого элемента ИЛИ является .)L -входом делителя частоты.

3.Устройство по п. 2, о т л и- чающееся тем,что делитель частоты с управляемым коэффициентом деления содержит пятьй счетчик, суммирующий вход которого является суммируняцим входом делителя частоты с управляемым коэффицяч&нтом деления

и соединен с первым входом седьмого элемента И, вькод которого является выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с R - входом пятого счетчика, а второй вход является К -входом делителя

фиг. 2

+1

flOye.J

Составитель Н.Главизнина Редактор М.Бандура Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник

Заказ 3487/42 Тираж 836Подписное

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

частоты с управляемым коэффихщентом деления,выходы .пятого счетчика соединены с первь1ми входами элемента сравнения, вторь е входы которого являются В -входами делителя частоты с управляемым коэффициент деления,а вы-- ход соединен с вторым входом седьмого элемента И.

6(7 S

зэ

W

о

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и управления провисанием стальной ленты при размотке рулонной стали, . Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства. Устройство содержит счетчики .1-3, два делителя частоты 4,5, задатчик 14 «одов,дешифратор 15, делители .6-9 частоты с управляемым коэффициентом деления-, дополнительные делители частоты 10- 13, RS .-триггер 16, элементы И .1.7-.. 21, элементы ШШ 22-25. Устройство. служит.для контроля И управления натяжением ленты, обнаружения гфови- сания и его устранения путем вьщачи управляющего кода на привод разматы- вателя. Введение делителей 4-13 час- .тоты обеспечивает определение величины провисания стальной ленты в ее перемотки без дополнительных затрат времени на выполнение .вычислительных операций по расчету величины -провисания л. 2 з.п.ф-лы,3ил.н. (Л 4ib ;о 00