Устройство для разгона и торможения электропривода Советский патент 1988 года по МПК G05B19/18 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического управления скоростью вращения в системах программного управле- НИН электроприводом станков, промышленных роботов, технологического оборудования .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой- ства путем введения дополнительно к линейному изменению скорости с постоянным ускорением участков с уменьшенным ускорением на начальных участках разгона/торможения и при под- ходе к заданному значению скорости.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства; на фиг.З - график зависимости часто- ты выходных импульсов устройства от времени на участках разгона, равномерного перемещения и торможения.

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 опорной частоты, первьй, второй, третий управляемые делители 2-4 частоты, ключ 5, счетчик 6 импульсов блок 7 совпадения, реверсивный счетчик 8 импульсов, первый и второй элементы И 9, 10, элемент НЕ П, пер- вый, второй и третий триггеры 12-14, третий и четвертый элементы И 15, 16 четвертый и пятый управляемые делители 17, 18 частоты, второй и третий реверсивные счетчики 19, 20, блок 21 дифференцирующих цепочек и элемент И-ИЛИ 22.

Блок 21 дифференцирующих цепочек состоит из трех объединенных по выходу дифференцирующих R-C-цепочек. В состав блока входят три конденсатора, первые входы которых подключены к первому, второму и третьему входам блока, вторые входы конденсаторов объединены, соединены с выхо- дом блока и через резистор - с общей нулевой шиной устройства,

В устройстве второй реверсивный счетчик 19, функционирующих в различных режимах работы, позволяет оп- ределить границу и величину участка подхода в зависимости от заданного значения скорости и осуществить начало и окончание разгона /торможения с замедленньм ускорением.

Второй реверсивный счетчик 19 используется в трех режимах работы: регистра при занесении и хранении кода величины заданной скорости F, делителя частоты при определении величины участка подхода F, арифметического устройства при определении границы участка подхода к заданному значению скорости.

В первом режиме работы счетчик используется в качестве регистра. Занесение и хранение кода заданного значения скорости в счетчике осуществляется в процессе одного цикла разгона торможения три раза: при поступлении сигнала установки заданного значения скорости, после определения величины участка подхода к заданному значению скорости и при достижении электроприводом граничного значения скорости, отделяющего основной участок разгона от участка подхода к заданному значению скорости.

Определение величины участка подхода (кода ЛР) осуществляется использованием второго реверсивного счетчика 1 9 в режиме вычитания и счета кода величины с одновременной работой четвертого делителя 17 частоты в режиме деления кода третьего реверсивного счетчика 20 .в режиме счета и хранения кода uF и второго триггера 13, определяющего начало и окончание режима определения величины кода и F. Коэффициент деления М четвертого делителя 17 частоты определяет соотношение между величинами F,QД ийР.

Определение границы окончания разгона/торможения с максимальным ускорением F1 - -jQA uF осуществляется с помощью второго реверсивного счетчика 19, работающего в режиме суммирования или вычитания, третьего триггера 14, определяющего начало и окончание режима расчета кода частоты FJ, третьего элемента И 15, третьего реверсивного счетчика 20, работающего в режиме вычитания кода uF и определяющего время сброса третьего триггера 14, а также четвертого эле- мента И 16 при торможении или элемента И-ИЛИ при разгоне. Во время определения величины кода ДГ и границы подхода к заданному значению скорости F, т.е. на начальном участке, разгон/торможение осуществляется с замеденным ускорением.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 12 установлен, триггеры 13 и 14 сбро31

шены. Для разгона/торможения электропривода до заданной скорости на вход управления делителя 2 частоты подается двоичньй код величины уско- рения, на вход элемента НЕ 11 - управляющий сигнал разгона или торможения, на информационные входы реверсивного счетчика 19 импульсов - код заданного значения скорости, на сбросовый вход реверсивного счетчика 20 импульсов, установочный вход второго 13 триггера и третий вход блока 21 дифференцирующих цепочек импульсный сигнал на установку заданной скорости.

По переднему фронту сигнала установки скорости сбрасьтается в нулевое состояние реверсивньй счетчик 20 импульсов, устанавливается в единич- ное состояние второй триггер 13 и импульсом, поступающим с блока 21 дифференцирующих цепочек на вход предварительной записи второго реверсив-

ет в нулевое состояние триггер 13 и устанавливает в единичное состояние триггер 14. По переднему фронту сигнала с выхода триггера 14 импульсом с выхода блока 21 дифференцирующ1-1х цепочек в счетчик 19 записьшается заданное значение величины скорости . . Единичный сигнал с выхода триггера 14 разрешает прохождение импульсов генератора 1 опорной частоты через элемент И 15 на вычитающий вход реверсивного счетчнка 20 пульсов и на входы элемента И-ИЛИ 22 и элемента И 6. При единичном сигнале на шине Разгон/торможение импульсы с выхода элемента И 15 поступают через элемент И-ИЛИ 22 на вычитающий вход реверсивного счетчика 19 (режим разгона), а при нулевом сигнале (режим торможения) через элемент И 16 - на суммирующий вход счетчика 19. Триггеры 12 и 14 сбрасьюают- ся в нулевое состояние сигнала заема

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического управления скоростью вращения в системах программного управления электроприводом станков, промышленных роботов, технологического оборудования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем осуществления разгона/торможения до любого заданного значения cko- рости с заданным ускорением на основных участках и с замедленным ускоееличина jfCftopeH. PfflUHUHa CftopaerrnJ рением на участках начала и окончания разгона/торможения, величина которых определяется в зависимости от заданного значения скорости. Устройство для разгона и торможения электропривода содержит генератор 1 опорной частоты, пять делителей частоты 2,3,4,17,18, ключ 5, счетчик 6 импульсов, четыре элемента И 9,10,15, 16, три реверсивных счетчика 8,19, 20, блок 7 совпадения, элемент НЕ II, элемент И-ИЛИ 22, блок 21 дифференцирующих цепочек, три триггера 12-14. Изобретение позволяет репшть задачу определения начала и величины участка подхода к заданному значению скорости ДР и осуществить разгон/торможение с постоянным максимальньм ускорением до скорости ,с,д - ik F при разгоне или F1 + uF при торможении, а на участках начала и окончания разгона/торможения - с замедленным ускорением. 3 ил. (Л оо 4 00 ю

ного счетчика 19 импульсов, осущест- 25 с выхода счетчика 20, который вырабавляется запись заданной величины скорости электропривода в счетчик 19. Единичный сигнал с выхода второго триггера 13 разрешает прохождение импульсов генератора 1 опорной час- зо тоты через первые входы И элемента 22 И-ИЛИ на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 19 импульсов и через четвертый делитель 17 импульсов на суммирующий вход третьего ре- тупает на управляющий вход делителя версивного счетчика 20 импульсов. 18 частоты и определяют коэффициент Триггер 13 сбрасьшается в нулевое состояние сигналом заема с выхода реверсивного счетчика 19 импульсов. Татьшается после поступления на вычита ющий вход счетчика N импульсов. Таким образом, на выходе счетчика 19 после сброса триггеров 12 и 14 устанавливается код, равный числу N,. - -N, при.разгоне, и N.-fN при торможении, что соответствует скорости электропривода F.. t ЛF. .

Сигнал с выхода триггера 12 посделения делителя 18. При нулевом сигнале на управляющем входе коэффициент деления делителя 18 частоты ра

ким образом, за время установки триг- Q вен единице, при единичном сигнале

гера 13 на тактовый вход делителя частоты 17 поступает число импульсов N.. генератора 1 опорной частоты, равное коду заданного значения ско-ir рости.

Число импульсов, поступивщее с выхода делителя 17 частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 20 импульсов, определяется коэффициравен числу Р, которое определяет, во сколько раз ускорение на основно участке разгона/торможения (участки О А, В г) отличается от ускорения н 45 начальных участках (участки 00, ВВ и участках подхода к заданному знач нию скорости (участки АБ и ГД,фиг.З

Начальный участок замедленного разгона/торможения начинается с мо-

ентом М деления делителя 17 частоты. Q мента поступления сигнала установки

N1 N,/M

Коэффициент М определяет величину участка Д (фиг.З) замедленного подхода к заданному значению скорости электропривода. Так, при участок UF составляет 10% от Fзgд , при М 20 iF составляет 5% от F,дд .

Сигнал заема с выхода реверсивного счетчика 19 импульсов сбрасьюа55

заданного значения скорости и заканчивается при появлении сигнала на выходе заема реверсивного счетчика 20 импульсов. Длительность начального участка разгона/торможения ,. N,qj,

К Ч f S гти

Основной участок разгона/торможения осуществляется до скорости Fзqд тупает на управляющий вход делителя 18 частоты и определяют коэффициент

тьшается после поступления на вычитающий вход счетчика N импульсов. Таким образом, на выходе счетчика 19 после сброса триггеров 12 и 14 устанавливается код, равный числу N,. - -N, при.разгоне, и N.-fN при торможении, что соответствует скорости электропривода F.. t ЛF. .

Сигнал с выхода триггера 12 поступает на управляющий вход делителя 18 частоты и определяют коэффициент

деления делителя 18. При нулевом сигнале на управляющем входе коэффициент деления делителя 18 частоты раравен числу Р, которое определяет, во сколько раз ускорение на основном участке разгона/торможения (участки О А, В г) отличается от ускорения на 45 начальных участках (участки 00, ВВ и участках подхода к заданному значению скорости (участки АБ и ГД,фиг.З).

Начальный участок замедленного разгона/торможения начинается с мо-

5

заданного значения скорости и заканчивается при появлении сигнала на выходе заема реверсивного счетчика 20 импульсов. Длительность начального участка разгона/торможения ,. N,qj,

К Ч f S гти

Основной участок разгона/торможения осуществляется до скорости Fзqд 513

-дР при разгоне и F,g. при торможении. Импульсы с постоянной частотой

f( гти

где п - код, соответствующий заданному ускорению при разгоне и торможении, поступающий на входе делителя 2 частоты,

поступают с выхода делителя 2 часто- ты через делитель 18 частоты на входы элементов 9 и 10, При наличии сигнала Разгон и разрешающего сигнала с выхода блока 7 совпадения, полученного в результате сравнения кода вы- хода счетчика 19 с кодом реверсивного счетчика 8, импульсы с частотой f, через элемент И 9 поступают на суммирующий вход счетчика 8, в результате чего код на выходе счетчика увеличивается от О до N. по линейному закону.

Код числа N реверсивного счетчика 8 поступает на входы управляемого делителя 3 частоты, в результате че- го частота F. на его выходе изменяется обратно пропорционально числу N

РЗ fpTH /N.- На счетчике 6 формируется код N,

о

пропорциональньй частоте F

NS KF, К. f,,,/N.

Код Ng поступает на управляющие входы делителя 4 частоты, изменяя его выходную частоту по закону

F f.

/N N/K,

ГТЦ u

в результате чего происходит разгон

электропривода по линейному закону с заданным ускорением (участок О А, фиг.З) .

При достижении электроприводом скорости -AF, код реверсивного счетчика 19, равный значению N.- -N, и код реверсивного счетчика 8 импульсов сравниваются (А., фиг. 2 и 3 Сигнал с выхода блока 7 совпадений устанавливает в единичное состояние триггер 12, по которому коэффициент деления делителя 18 частоты изменяется с 1 до числа Р. По переднему фронту единичного сигнала с выхода триггера 12 в блоке 21 дифференцирующих цепочек вырабатывается импульсный сигнал, по которому в реверсив- дай счетчик 19 импульсов записьгоает- ся код заданного значения скорости N. , На выходе блока 7 совпадений при этом устанавливается разрешающий сигнал, продолжается поступление импульсов на суммирующий вход ревер826

сивного счетчика 8 импульсов через элемент И 9 с вькода делителя I8 частоты и разгон электропривода с уменьшенным ускорением.

При достижении электроприводом заданной скорости код реверсивного счетчика 19 импульсов, соответствующий заданной скорости N, , и код реверсивного счетчика 8 сравниваются (Б, фиг.2 и 3) и блок 7 совпадения запрещает прохождение импульсов через элемент И 9 на суммирующий вход счетчика 8. Код на выходах реверсивного счетчика 8 остается постоянным, равным Nj(,, , следовательно, частота импульсов на выходе устройства остается постоянной, соответствующей заданному значению скорости электропривода (участок Б-В, фиг.З).

В режиме торможения до заданного значения скорости импульсы с выхода делителя 18 частоты через элемент И 10 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 8, код которого уменьшается, уменьшая пропорционально частоту F. Электропривод тормозится с замедленным ускорением на начальном участке и участке подхода к заданному значению скорости (участки В-В и Г-Д, фиг.З) и с максимальным ускорением на основном участке торможения (участок В-Г).

Задавая различные коды п на вход управляемого делителя 2 частоты, можно изменять ускорения на основных участках разгона и торможения.

Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять разгон/торможение до любого заданного значения скорости с постоянным ускорением на основных участках и с замедленным ускорением на участках начала и окончания разгона/торможения, что расширяет его функциональные возможности применения для различного технологического оборудования.

Кроме того, повьш аются надежность и быстродействие, улучшаются условия работы узлов механооборудования, так как исключаются рывки, скручивание валов кинематических узлов механооборудования при начале разгона/торможения, обеспечивается плавность подхода к заданному значению скорости, уменьшаются перерегулирование и время нахождения скорости в область допустимой ошибки слежения.

713

Формула изобретенияУстройство для разгона и торможения электропривода, содержащее гене- ратор опорной частоты, выход которого подключен к тактовым входам первого, второго и третьего управляемых делителей частоты, соединенных управляющими входами с выходами счет- чика импульсов, вход которого подключен к выходу ключа, связанного входами с шиной Пуск и с выходом первого делителя частоты, подключенного входами к первым входам блока совпа- дения и выходам реверсивного счетчика импульсов, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, подключенного пер- вым входом к выходу элемента НЕ, соединенного входом с шиной Разгон/торможение и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока совпадений, третий вход первого и второй вход второго элементов И соединены между собой, а управляющие входы второго делителя частоты подключены к входу устройства Величина ускорения,о т- лиаающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем введения дополнительно к линейному изменению скорости с постоянным ускорением участков с уменьшенным ускорением на начальных участках разгона/торможения и при подходе к заданному значению скорости, в него дополнительно введены первый, второй и третий триг- геры, третий и четвертый элементы И, четвертый и пятый управляемые делители частоты, второй и третий реверсивные счетчики, блок дифференцирующих цепочек и элемент И-ИЛИ, первый вход которого подключен соответст веяно к выходу третьего элемента И, первому входу четвертого элемента И,

8

Q 5 0 5 О д j

5

вычитающему входу третьего ренерсив- ного счетчика, второй вход - к входу элемента НЕ, третий вход к генератору опорной частоты, тактовому входу четвертого делителя частоты, первому входу третьего элемента И, а четвертый вход - к управляющему входу четвертого делителя частоты, выходу второго триггера, сбросовый вход которого соединен с выходом заема второго реверсивного счетчика и установочным входом третьего триггера, подключенного сбросовым входом к выходу заема третьего реверсивного счетчика и сбросовому входу первого триггера, установочный вход которого соединен с вторьм входом первого элемента И и третьим входом второго элемента И, а выход - с управляющим входом пятого делителя частоты и первым входом блока дифференцирующих цепочек,второй вход которого подключен к установочному входу второго триггера, шине Установка скорости и к сбросовому входу третьего реверсивного счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом четвертого делителя частоты, выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемента И и третьим входом блока дифференцирующих цепочек, подключенного выходом к входу предварительной записи второго реверсивного счетчика, вычитающий и суммирующий входы которого соединены соответственно с выходами элемента И-ИЛИ и четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, информационные выходы второго реверсивного счетчика соединены с вторыми входами блока совпадений, а информационные входы - с шиной Величина скорости, тактовый вход пятого делителя частоты соединен с выходом второго делителя частоты, а выход - с третьим входом первого элемента Н и вторьм входом второго элемента И.