ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Советский патент 1965 года по МПК G05B19/16 

Известны цифровые следящие системы, содержащие устройство ввода, устройство управления, сумматор, определяющий рассогласование, преобразователь кода в напряжение, усилители и электропривод.

Предлагаемая цифровая следящая система предназначена для программного управления нажимным устройством обжимного стана.

Предлагаемая цифровая следящая система отличается от известных тем, что в ней программное устройство с вводом данных в десятичной системе счисления подсоединено к регистрам с преобразователями в код «2 из 5, подключенным к схеме сравнения и суммирования и к анализатору, подсоединенным к регистрам с преобразователями Кода хранения текущего положения валка, которые подключены к реверсивному счетчику, подсоединенному к датчику положения валка. Датчик содержит магнитный барабан с магнитно-модуляционными головками, блок контроля кода «2 из 5 и преобразователь в код «1 из 10 со схемой контроля знака, а схема сравнения и суммирования подключена также к удлинителям, подсоединенным к усилителям электропривода. Такая структура цифровой следящей системы увеличивает надежность системы и упрощает устройство ввода программы.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Цифровая следящая система содержит следующие основные блоки: поле / набора основных программ I, количество которых соответствует числу типов слитков, идущих в прокат на данном стане, и нескольких подпрограмм на одну основную программу; программные формирователи 2; формирователи

3 выбора режима кантовки вверх, вниз, без кантовки и ячейки 4 выбора программы для всех четырех разрядов; регистры 5 с преобразователями для преобразования из десятичного кода в код «2 из 5 для хранения заданного положения валка; регистры 6 с преобразователями для преобразования из десятичного кода в код «2 из 5 для хранения текущего положения валка; схемы 7 сравнения и суммирования с ячейками 8 запоминания

для каждого разряда; анализаторы 9; реверсивные десятичные счетчики 10 для получения положения валка с точностью до 1 мм; коммутатор 11, обеспечивающий цикл сравнения; тактовый генератор 12, выдающий импульсы с частотой 50 кгц; схемы 13 сравнения заданного и текущего положения валка; блоки 14 контроля правильности кода в регистрах; датчик 15 положения валка; блок 16 контроля кода; схему 17 преобразования

контроля знака; датчик 18 проходов с коммутатором /Рпроходов; блок 20 доводки и выхода на систему электропривода, цифровой индикатор 21 текущего положения валка, а также нульт оператора.

Программа работы нажимного устройства обжимного стана включает в себя следующие данные: положение валка и наличие кантовки. Для случая кантовок и перехода с конца одной программы на начало другой путь перемещения валка всегда превыщает 200 мм.

Система электропривода нажимного устройства обжимного стана на большинстве заводов по своим характеристикам обеспечивает переходный процесс по треугольному графику зависимостп между скоростью и временем, при котором путь перемещения валка обеспечивает необходимую величину обжатия по различным программам. Для остальных случаев переходный процесс должен обязательно проиСходить по трапецеидальному графику зависимости между скоростью и временем.

В зависимости от количества программ обжатий в смену поле программ молсет содержать от 10 до 20 различных подпрограмм. Начальные обжатия для каладого типа слитков одинаковы, но в зависимости от конечных размеров величины обжатий меняются, поэтому вводятся подпрограммы, соответствующие конечному размеру проката. Набор программ должен осуществлять вальцовщик меледу сменами, если программы меняются.

В силу специфики программ набор первого и четвертого разрядов производится тумблерами, второго и третьего разрядов - галетными декадными переключателями. Наличие кантовки определяется переключателем. Такая система набора программы позволяет в очень короткий промежуток времени осуществлять набор лрограммы любому из обслуживающего персонала. Число проходов в, данной системе 20 с учетом программы с наибольщ-им числом проходов. Соответственно имеются 80 формирователей 22, калсдый из которых обозначает определенный разряд определенного прохода. Так как обычно прокатка ведется по какой-либо одной программе из всех возможных, то установкой переключателей 23 на определенный номер программы производится подключение программных формирователей к необходимой программе. При считывании коммутатором 19 проходов формирователей 22 осуществляется подготовка соответствующих ячеек 24 выбора программ в каждом разряде. Одновременно с переключением формирователей подключается нужная группа переключателей, не показанных на чертеже, задающих режим с каптовкой :и без кантовки, в результате чего считываются соответствующие формирователи 2 выбора программ в каждом разряде. Набор программы может быть осуществлен .персоналом, знакомым с десятичной системой счисле«ия.

Выход кода с формирователей 2 и 3 подготавливают соответствующие ключи, которые

определяют выбор группы ячеек 4 запоминания регистра или анализатора 9 соответствующего разряда. Ячейки 4 выбора программ запоминают заданное пололсение валка в данном .проходе по выбранной программе, поступившее с программных формирователей 2. Нри считывании ячеек 4 выбора программ в зависимости от подготовленных ключей ход заданного .положения валка может поступить: на регистры 5 через преобразователи, на

ячейки 8 запоминания прямого и обратного кода, на анализатор 9.

При поступлении на регистр четырехразрядное число запоминается в коде «2 из 5. Для сохранения информации в течение цикла

сравнения регистры замкнуты в кольцо.

Регистр каждого разряда считывается определенными выходами коммутатора // сравнения. В регистрах 6 хранится текущее положение валка, которое поступает с реверсивных счетчиков 10. Считывание нижних регистров производится коммутатором сравнения. В результате на схему 13 сравнения одновременно с верхних регистров 5 и с нижних регистров 6 поступают коды заданного и текущего положений последовательно. При равенстве кодовых комбинаций во всех четырех разрядах схема сравнения формирует сигнал «стоп. В других случаях - сигнал «вверх или «вниз в зависимости от полученных результатов.

Для определения точки начала торможения служит схема 7 сравнения и суммирования с ячейками 8 запоминания с анализаторами 9. На схеме 7 в обратном коде доллшо

быть установлено число, соответствующее пути, который пройти валок до перехода в режим тормол ения. Если имеет место кантовка, то так как переходной процесс происходит по трапецеидальному графику,

торможение должно быть начато с некоторого постоянного рассогласования. При кантовке вверх, если на схему 7 сравнения и суммирования подать текущее положение в прямом коде, а от ячеек 24 выбора программ -

в обратном с учетом постоянного рассогласования, то будет получен результат в обратном коде, равный величине пути до перехода в режим торможения. При кантовке вниз текущее положение с реверсивных счетчиков

10 подается в о.братном коде, а с ячеек выбора программ - в прямом с учетом рассогласования. Если кантовки нет, переходной процесс происходит по треугольному графику или близкому к нему. Определив разность

заданного и текущего положений, то есть полный путь перемещения, легко можно определить соответствующий путь до перехода в режим торможения. Анализатор служит для формирования в обратном коде величиПри этом предусмотрена ручная корректировка пути разгона до перехода в режим торможения «а ±5о/о.

Схема 7 сравнения и суммирования второго разряда содержит двоично-десятичный счетчик (с доиолнением до 6), который также может быть исиользован для суммирования. После суммирования, где результат .получается в обратно М коде, на счетный вход схемы поступают импульсы, соответствующие единице перемещения валка для первого разряда, десятком единиц - для второго разряда и т. д. При заполнении схемы сравнения данного разряда на выходе этого разряда получается сигнал. Аналогично, с некоторыми уирощениями, построены схемы первого, третьего и четвертого разрядов.

Схемы сравнения снабжены ячейками 8 заиоминания для преобразования из десятичного кода в прямой или обратный двоично-десятичный код цифр, поступающих с верхнего регистра 5, нижнего регистра 6 или анализатора 9. Анализатор 9 предназначендля определения пути разгона в зависимости от полного пути перемещения в случае без кантовки, когда переходный процесс ос т ествляется по треугольному графику зависимости между скоростью перемещения валка во времени. В основу работы анализатора иоложены следующие условия. Так как величи-на обжатий не иревыщает мм, а путь разгона для систем электропривода нажимных устройств обычно составляет 0,55-5 от всего иути, то окончательное определение зависимости производится экспериментально, и в зависимости от этого формируются выходные сигналы анализатора. Зная требуемый по программе общий путь перемещения в данном проходе, можно определить пзть разгона. При этом производится оцределение разности во вторых разрядах между вновь заданным положением и текущим, занимаемым в данный момент. Учитывая, что величина обжатий не превышает 140 мм. анализ разности в третьем разряде производится только тогда, когда разность в этом разряде составляет 0.1-2. Так как в первом разряде могут быть О и 5, то вводится поправка на первый разряд для записи на схему сравнения и суммирования. Запись на схему сравнения и сумм1тровация осуи1ест1 ляетсл в обратном коде, поэтому в третьем пазпядр ПРИ работе анализатора устанавливают код «9, а так как четвертый разряд уироптенный, то в четвертом разряде - код «I.

Реверсивные десятичные счетчики 10 в каждый момент времени обеспечивают получение информации о текуптел/ положении валка. Датчик /5 положения валка выдает с точностью до 1 мм в коде «2 из 5 в интервале 10 мм соответствующее кодовое сочетание. Каждый десятый ИМПУЛЬС поступает на счетчик второго разряда со схемы преобразования в код «1 из 10 .и контроля знака. Со второго разряда подается импульс переноса на

третий разряд и, соответственно, с третьего на четвертый. Текущее положение валка со счетчиков передается на цифровой индикатор. Учитывая, что в случае переточки или замены валков одному положению соответствует разный раствор, необходимо вводить корректуру. Корректура осуществляется вручную при помощи кнопок и тумблера. Коммутатор // сравнения обеспечивает

считывание и лродвижеиие информации в регистрах 5 и 6. Тактовый генератор 12 выдает импульсы с частотой 50 кги, которые поступают на считывание ключа коммутатора сравнения и на генератор 25 одиночного имиульса. Генератор формирует одиночный имиульс при нажатии кноики 26 «пуск, поступающий на коммутатор проходов, а при нажатии на кнопку 27 установки текущего по-ложения - на реверсивный счетчик 10. Подготовка коммутатора сравнения осуществляется каждой кодовой комбинацией, приходящей с датчика иоложения валка. Подготовка ключа и кол1мутатора осуществляется сигналами окончания ввода на схему 7 сравнения

и суммирования. Коммутатор сравнения осуществляет синхронизацию отдельных блоков. В качестве датчика /5 положения используется магнитный барабан 28 с магнитно-модуляционными головками 29. Барабан связан

через редуктор с осью, скорость вращения которой иропорциональна скорости перемещения валка. На магнитном барабане с кобальтово-никелевым покрытием записац взвещанный код «2 из 5, что иозволяет легко обнаружить ошибку в работе датчика, а также легко обнаружить ошибку системы. Импульсы с головки 29 поступают через усилители 30 воспроизведения с генератором возбуждения на блок 16 контроля кода, осуществляющгто ироверку наличия двух ИМПУЛЬСОВ в каждом разряде кода. Из блока 16 код поступает на регистр 6 первого разряда и на схему 17 преобразования в код «1 из 10 и коитроля знака. Кроме этого подготавливается коммутатор сравнения // и ключ 31 на входы схемы сравнения и суммирования.

Схема /7 преобразования в код «1 из 10 и контроля знака формирует ири считывании состояния в первом разряде на ячейки запоминания, а при каждом изменении состояния - на перп1)Г1 разряд индикатора. Кроме того, прел сматривается контроль за правильностью работы системы при реверсе. При сложении должен иметь место переход Of кода «О к коду «Ь. а при вычитании - от кода «О к коду «9. Так как направление перемещения валка определяется схемой сравнения, контполь за правильностью выполнения полученной команды схемой

электропривода производится схемой контро.1я знака. Эта схема заподицает команду, вьт..анную схс:гтой сравнения (соответствующая спязь на чертеже ие показана), и сравнивает со знаком, соответствующим фактическому насто расхождение, то вырабатывается команда стоп.

Датчик J8 проходов определяет момент выхода металла из валков после каждого прохода. В качестве индикатора служат две пары фотореле, расположенные на расстоянии 0,5 м от оси валков за клетью и перед клетью, а также реле статического тока, включенное в цепь питания главного привода. Реле статического тока выделяет статическую составляющую тока этой цепи, вычитая из него динамическую составляющую. Срабатывание реле определяет захватывание слитка валками. Его отпускание определяет выход слитка из валков. Определенная комбинация включения контактов фотореле .и реле статического тока обеспечивает выдачу генератором 25 имщлъса считывания коммутатора проходов 19. В исходном состоянии подготовлен первый выход коммутатора. От кнопки 26 срабатывает первый вход, который считывает верхнюю группу из четырех формирователей 22. Заданное положение сравнивается с текущим и валОК занимает нужное положение. При выходе слитка из валков после первого лрохода датчик проходов вновь считывает коммутатор проходов, затем работает второй выход коммутатора и так далее.

Переключатель 32 определяет однократный или циклический режим работы. Блок выхода на систему электропривода включает шесть удлинителей 33, схему задержки 34, систему ключей 35 и однокаскадные полупроводниковые усилители для перехода на обмотки 36 уиравления магнитного усилителя 37 привода, содержащего электромагнитный усилитель 38, генератор 39, двигатель 40 с редуктором 41. Сигнал считывания коммутатора проходов одновременно .подается на .подготовку удл.инителей 33 р.азгона вверх и вниз и ключей 35, при этом через один из ключей осуществляется кольцевой запуск схемы 34 задержки. Остальные ключи гасятся.

В результате сравнения заданного положения с текущим схемой сравнения вырабатывается команда «вверх или «вниз. Этот сигнал поступает на грубые удлинители разгона и торможения. Привод разгоняется до момента начала торможения. При этом схема 7 сравнения и сум.мирования формирует сигналы, поступающие на точные удлинители. Удлинители разгона формируют соответствующие им-пульсы на обмотках магнитного усилителя. Усилитель торможения снижает на сооответствующей обмотке магнитного усилителя напряжения до величины, определяющей скорость движения валка после торможения первой ступени, а также формирует сигнал на обмотки торможения в соответствующую сторону. При -получении сигнала «стоп запускается схема 34, гасятся удлинители торможения, и система переводится в режим самогащения с помощью обратных связей, предусмотренных в системе электропривода. Время задержки соответствует прохождению валками пути 0,75 мм при заданной скорости торможения на второй ступени торможения. Если за это время с выхода схемы сравнения не появился сигнал «вверх, «вниз, то схема задержки срабатывает с двойной задержкой и возвращает в перво.н.ачальное состояние коммутатор 11 сравнения. Если сигналы «вверх, «вниз, появляются

своевременно, то срабатывает точный удлинитель, Обеспечивающий перемещение в противоположную сторону.

Работа системы в целом происходит следующим образом.

При считывании программных формирователей первого .прохода осуществляется подготовка ключей для случая кантовки вверх, так как переход .к началу программы может происходить или с окончанием предыдущей программы или с начала смены после выставления раствора между валками. Соответст1вующее данной программе число уста.навливается на ячейках выбора программ. Одновременно готовится первая ячейка 24 и считываются формирователи выбора программы для случая кантовки вверх. Формирователи осуществляют подготовку соответствующих ключей и считывание ключа 42. Ключ 42 требует перед каждым считыванием подготовки и

формирует им1пульс после подготовки ячеек выбор.а программ. При этом считываются ячейки 4 вы.бора програм.м, готовится ключ 43, считывается формирователь 44, считываются ключи 45, готовится ключ 31. В результате код заданного положения валка попадает в регистр 5 заданного положения, причем он преобразован в код «2 из 5. Формирователь 44 считывает соответствующую левую группу ячеек 24. Так как подготовлена

только левая верхняя ячейка 24, то ее импульс вновь считывает программные формирователи перво.го прохода и формирователь 44 и подготавливает верхнюю пр.авую ячейку 24. В ячейках выбора программы запоминается заданное положение и подготавливаются ключи. От имлульса формирователя 44 считывается ключ 43, который считывает ячейки выбора программы и ключи 46 и формирователь 47.

В зависимости от программы работы заданное положение поступает на подготовку ячейки запоминания или анализаторов. После этого срабатывает формирователь 47 заднего фронта, который считывает реверсивные

счетчики, схему преобразования, ключи 48 и правые ячейки 24, в результате чего текущее положение поступает на по.дготовку ячеек запо.минания и анализаторов. От правых ячеек 24 производится считывание программных

формирователей следующего прохода. При этом цепь считывания формирователей от правых ячеек 24 отделяется от других цепей считывания, что обеспечивает сохранность информации в соответствующих ключах. Если имеет разрядах, то работают формирователи 49, включенные по схеме «И. В зависимости от иоложения переключателя 32 осуш,ествляется соответствующая установка коммутатора проходов. При считываиии информации счетчика работает формирователь 50. Одновременно с этим на реверсивные . счетчики 10 подаются импульсы возврата счетчиков в исходное положение до считывания (соответствующая связь на чертеже не показана). Нижний формирователь 49 считывает анализатор второго разряда и ячейки запоминания текущего положения. Если была произведена запись в анализаторы, то при считывании путь разгона соответствует всему пути перемещения в данном проходе. Формирователь 5/ управляет выполнением необходимых действий в схеме сравнения и суммирования, а также подготовкой ключа и коммутатора // сравнения. Если работа происходит для случая кантовки, то после считывания формирователем 50 ячеек запоминания вводится первое слагаемое на схему 7. Запускается линия задержки 52, обеспечивающая задержку на перенос, и осуществляется ввод второго слагаемого на схему сравнения, суммирование второго разряда; запускается линия задержки 53, обеспечивающая задержку на перенос и осуществляется ввод второго слагаемого в третий разряд, а также подготавливается ключ 54 и коммутатор // сравнения. Коммутатор // начинает продвигать на схему сравнения записанный в регистрах код заданного и текущего положения. Схема сравнения подает сигнал на Здлинители 33 через один из ключей 35 и подготавливает удлинитель торможения вверх или вниз. Система электропривода начинает перемещение валка. Связанный с валком через редуктор 41 магнитный барабан 28 вращается. Код, соответствующий каждому дискретному значению угла поворота, через блок 16 поступает на регистр первого разряда, на подготовку коммутатора сравнения и на гашение ключа 31, на гашение удлинителей разгона, на считывание подготовленных удлинителей торможения, на подготовку точных удлинителей и соответствующую им пару ключей 35. Система электропривода переходит в реж1им торможения с выходом на скорость, соответствующую скорости после окончания торможения первой ступени. Таким образом с каждым изменением положения валка производится сравнение заданного и текущего положения. При их равенстве схемой сравнения формируется сигнал «стоп, запускающ 1Й схему 34 задержки и гасящий удлинители торможения. Система переходит в режим самогашения с помощью обратных связей электропривода. Если за время задерл ки поступит сигнал «вверх или «вниз, то подготовленные точные удлинители со своими ключами 35 (нижние ключи) соответственно считываются. Происходит перемещение в противоположную сторону. А так как при считывании точных удлинителей одновременно снова подготавливаются верхние правые ключи 35, то при получении сигнала «стоп вновь осуществляется гашение точных удлинителей и запуск схемы задержки, вследствие чего производится ее повторный запуск. На этом заканчивается работа системы для одного прохода. Затем работа продолжается аналогичным образом при проходе следующего импульса от коммутатора 19 проходов, считываются формирователи второго прохода и так далее до конца программы. Далее система либо работает по повторной программе в случае циклической работы, либо ожидает запуска от оператора. Предмет изобретения Цифровая следящая система, содержащая устройство ввода, Зстройство управления, сумматор, определяющий рассогласование, преобразователь кода в напрялсение, усилители и электроиривод, отличающаяся тем, что, с целью увеличения надел ностн и упрощения устройства ввода программы управления нажимным устройством облчимного стана, программное устройство с вводом данных в десятичной системе счисления подсоединено к регистрам с преобразователями в код «2 из 5, подключенным к схеме сравнения и cyiMмирования и к анализатору, подсоединенным к регистрам с преобразователями кода хранения текущего положения валка, которые подключены к реверсивному счетчику, подсоединенному к датчику полол :ения валка, содержащему магнитный барабан с магнитномодуляционными головками, блок контроля кода «2 из 5 и преобразователь в код «1 из 10 со схемой контроля знака, а схема сравнения и суммирования подключена к Здлинителям, подсоединенным к усилителям электропривода.