Цифровая следящая система
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
l7l l7l
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 08 Ч!1.1963 (№ 846013/26-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 11.Ч.1965. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 17Х1.1965
Кл. 42m, 14„7а, 220
NHI(G 06f
В 21b
УДК 621.771.2— — 503.55 (088.8) Государственмый комитет по дела изобретеиий и открытий СССР
Я . p g Kg л
Автор изобретения
i
М. Я. Вульфов
Заявитель
ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА
Подписная группа № 174
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 1 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
10 8 выбора режима кантовки вверх, вниз, без кантовки и ячейки 4 выбора программы для всех четырех разрядов; регистры б с преобразователями для преобразования из десятичного кода в код «2 из 5» для хранения заданного положения валка; регистры б 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
20 для каждого разряда; анализаторы 9; реверсивные десятичные счетчики 10 для получения положения валка с точностью до 1 л л ; коммутатор 11, обеспечивающий цикл сравнения; тактовый генератор 12, выдающий им25 пульсы с частотой 50 кги; схемы 18 сравнения заданного и текущего положения валка; блоки 14 контроля правильности кода в регистрах; датчик 15 положения валка; блок
1б контроля кода; схему 17 преобразования
Зо из кода «2 из 5» в код «1 из 10» и схему
171171
30,ного и текущего положений последовательно
3 контроля знака; датчик 18 проходов с коммутатором 19 проходов; блок 20 доводки и выхода на систему электропрпвода, цифровой индикатор 21 текущего положения валка, а также пульт 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 превышает
200 мя, Система электропривода нажимного устройства обжимного стана на большинстве заводов по своим характеристикам обеспечивает переходньш процесс по треугольному графику зависимости 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 может содержать от 10 до 20 различных по дпрограмм. Начальные обжатия для каждого типа слитков одинаковы, но в зависимости от конечных размеров величины обжатий меняются, поэтому вводятся подпрограммы, соответствующие конечному размеру проката. Набор программ должен осуществлять вальцовщик между 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 программы любому из обслуживающего персонала. Число проходов в данной системе 20 с учетом программы с наибольшим числом проходов. Соответственно имеются 80 формирователей 22, каждый из которых обозначает определенный разряд определенного прохода. Так как обычно прокатка ведется по какой-либо одной программе из всех возможных, то установкой переключателей 28 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 кантовкой и без кантовки, в результате чего считываются соответствующие формирователи 2 выбора программ в каждом разряде. Набор программы может быть осуществлен персона35
65 лом, знакомым с десятичной системой счисления.
Выход кода с форм»роватслей 2 и 8 подготавливают соответствующие ключи, которые определяют выбор гру««ы ячеек 4 запоминания регистра или анализатора 9 соответствующего разряда. Ячейки 4 выбора программ запоминают заданное положение валка в данном проходе по выбранной программе, поступившее с программных формирователей 2.
При 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 11 сравнения. В регистрах б хранится текущее положение валка, которое поступает с реверсивных счетчиков 10. Считывание нижних регистров также производится коммутатором сравнения. В результате на схему 18 сравнения одновременно с верхних регистров 5 и с нижних регистров б поступают коды заданПри 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 должно быть установлено число, соответствующее пути, который должен пройти валок до перехода .в режим торможения. 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 обратном 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 величины пути до перехода в режим торможения, 171171
При этом предусмотрена ручная корректировка пути разгона до перехода в режим торможения на -5%.
Схема 7 сравнения и суммирования второго разряда содер>кит двоично-десятичный счетчик (с дополнением до 6), который также может быть использован для суммирования.
После суммирования, где результат получается в обратном коле, 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 упрощениями. построены схемы первого, третьего и четвертого разрядов.
Схемы сравнения снабжены ячейками 8 запоминания для преобразования из десятичного кода в прямой или обратный двоично-десятичный код цифр, поступающих с верхнего регистра 5, нижнего регистра б или анализатооа 9. Анализатор 9 предназначен для определения пути разгона в зависимости от полного пути перемещения в случае без кантовки, когда переходный процесс осуществляется по треугольному графику зависимости между скоростью перемещения валка во времени. В основу работы анализатора положены следующие условия. Так как величина об>катий не превышает 130 — 140 л.и, а путь разгона для систем электропривода нажимных устройств обычно составляет 0,55 — 5 от всего пути, то окончательное определение загисимости производится экспериментально, и в зависимости от этого формируются выходные сигналы анализатора. Зная требуемый по программе общий путь перемещения в данном проходе, можно определить путь разгона. При этом производится определение разности во вторых разрядах ме>кд вновь заданным положением и текущим, занимаемым в данный момент. Учитывая. ITo величина об>катий не превышает 140 л.и, анализ разности в третьем разряде производится только тогда, когда разность в этом разряде составляет 0.1 — 2. Так как в пепвом разряде могут быть 0 и 5, то вводится поправка на первый разряд для записи на схем сравнения и суммирования. Запись TIR схему спавненпя и суммирования осуществляется в об, ратном коде. поэтому в трет,ем пазпяде пп . работе анализатора устанавливают код «9», а так как четвертый разряд упрощенный, то в четвертом разряде — код «1».
Реверсивные десятичные счетчики 10 в каждый момент времени обеспечивают получение информации о текушем положении валка. Датчик 15 поло>кения валка выдает с точностью до 1 л м в коде «2 из 5» в интепвале 10 лы соответств>чощее кодовое сочетание.
Каждый десятый имп;льс поступает на счетчик второго разряда со схемы ппсобпазования в код «1 из 10»,и контроля знака. Сп второго разряда подается импульс переноса на
1.О
-.о
65 третий разряд и, соответственно, с третьего на четвертый. Текущее положение валка со счетчиков передается на цифровой индикатор.
Учитывая, что в случае переточки плп замены валков одному положению соответствует разный раствор, необходимо вводить корректуру. Корректура осуществляется вручную прп помощи кнопок и тумблера.
Коммутатор 11 сравнения обеспечивает с штывание и пполви>кение информации в регистрах 5 и б. Тактовый генератор 12 выдает импульсы с частотой 50 кгпв, которые поступают на считывание ключа коммутатора сравнения и на генератор 25 одиночного импульса. Генератор формирует одиночный импульс при на>катин кнопки 26 «пуск», поступающий на коммутатор проходов, а при на>катин на кнопку 27 установки текущего положения — на реверсивный счетчик 10. Подготовка коммутатора сравнения осуществляется каждой кодовой комбинацией, приходящей с датчика положения валка. Подготовка ключа и коммутатора осуществляется сигналами окончания ввода на схему 7 сравнения и суммирования. Коммутатор сравнения осуществляет синхронизацию отдельных блоков.
В качестве датчика 15 положения используется магнитный барабан 28 с магнитно-модуляционными головками 29. Барабан связан через редуктор с осью, скорость вращения которой пропопцпональна скорости перемещения валка. Г1а магнитном бараоане с кобальтово-никелевым покрытием записан взвешанный код «2 пз 5», что позволяет легко обнару>кить ошибку в работе датчика, а также легко обнаружить ошиоку системы. Импульсы с головки 29 поступают через усилители
80 воспроизгедения с генератором возбуждения на блок 16 контроля кода, осуществляющего проверку наличия двух ими льсов В каждом разряде кода. Из блока 16 код поступает на регистр б первого разряда и на схему 17 ппеобразования в код «1 из 10» и контроля знака. Кроме этого подготавливается коммутатоп сравнения ll и ключ 81 на входы схемы свавнения и суммирования.
Схема 17 преобразования в код «1 из 10» и контроля знака формирует пои считывании состояния в первом разряде на ячейки запоминания. а ппп каждом изменении состояния — íа первый разпял индикатора. Кроме того, предусматривается контроль за правильност>ио работы системы при реверсе.
Г1рп сложении должен иметь место переход î е кода «О» к коду «1», а при вычитании — от кода «О» к коду «9». Так как наппавленве перемешения валка определяется схемой сравнения. контполь за правильностью выполнения полученной команды схемой электпопривода производится схемой контроля знака. Эта схема запоминает команду, выданную схе-.той сравнения (соответствс ющая гв",çh на чепте>не не показана), и сравнивает со знаком, ссответствующпм фактическому направлению вращения датчика. Если имеет ме171171 сто расхождение, то вырабатывается команда стоп.
Датчик 18 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 импульса считывания коммутатора проходов 19. В исходном состоянии подготовлен первый выход коммутатора. От кнопки 2б 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, прохода датчик проходов вновь считывает коммутатор проходов, затем работает второй выход коммутатора и так далее.
Переключатель 82 определяет однократный или циклический режим работы. Блок выхода на систему электропривода включает шесть удлинителей 88, схему задержки 84, систему ключей 85 и однокаскадные полупроводниковые усилители для перехода на обмотки Зб управления магнитного усилителя
87 привода, содержащего электромагнитный усилитель 88, генератор 89, двигатель 40 с редуктором 41. Сигнал считывания коммутатора проходов одновременно .подается на подготовку удлинителей 88 разгона вверх и вниз и ключей 35, при этом через один из ключей осуществляется кольцевой запуск схемы 84 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 суммирования формирует сигналы, поступающие на точные удлинители. Удлинители разгона формируют соответствующие импульсы 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
«сйоп» запускается схема 84, гасятся удлинители торможения, и система переводится в режим самогашения с помощью обратных связей, пред;смотренных в системе электро5 ю
15 гю
Зо
65 привода. 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 первоначальное 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. Соответствующее данной программе число устанавливается 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 импульс после подготовки ячеек выбора программ, При этом считываются ячейки 4 выбора программ, готовится ключ
43, считывается формирователь 44, считываются ключи 45, готовится ключ 81. В результате код заданного положения валка попадает в регистр 5 заданного положения, причем о н 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 первого прохода и формирователь 44 и подготавливает верхнюю правую ячейку 24. В ячейках выбора программы запоминается заданное положение и подготавливаются ключи. От импульса формирователя 44 считывается ключ 48, 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. Пос- . ле 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 подготовку ячеек запоминания 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 место случай наличия нулей в трех старших
5
30
З5
50 разрядах, то работают формирователи 49, включенные по схеме «È». В зависимости от положения переключателя 32 осуществляется соответствующая установка коммутатора проходов.
При считыва нии 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 51 управляет выполнением необходимых действий в схеме сравнения и суммирования, а также подготовкой ключа и коммутатора 11 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 11 сравнения. Коммутатор 11 начинает продвигать на схему сравнения записанный в регистрах код заданного и текущего положения.
Схема сравнения подает сигнал на удлинители 88 через один из ключей 85 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 1б поступает на регистр первого разряда, на подготовку коммутатора сравнения и на гашение ключа 81, на гашение удлинителей разгона, на считывание подготовленных удлинителей торможения, на подготовку точных удлинителей и соответствующую им пару ключей 35. Система электропривода переходит в режущим 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», запускающий схему 84 задержки и гасящий удлинители торможения. Система переходит в ре>ким самогашения с помощью обратных связей электропривода. Если за время задержки поступит сигнал «вверх» или «внпз», то подготовленные точные удлинители со своими ключами 85 (нижние ключи) соответственно считываются. Происходит перемещение в противоположную сторону. А так как при считывания точных удлинителей одновременно снова подготавливаются верхние правые ключи 85, то при получении сигнала «стоп» вновь осуществляется гашение точных удлпнителей 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 им пульса 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 в вода, устройство управления, сумматор, о пределяющий рассогласование, преобразователь кода в напряжение, усилители и электропривод, отличающаяся тем, что, с целью увеличения надежности и упрощения устройства ввода программы управления нажимным устройством обжимного 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 суммирования и к анализатору, подсоединенным к регистрам с преобразователями кода хранения текущего положения валка, которые подключены к реверсивному счетчику, подсоединенному к датчику положения валка, содержащему магнитный барабан с магнитномодуляционными головками, блок контроля кода «2 пз 5» и преобразователь в код «1 из
10» со схемой контроля знака, а схема сравнения и суммирования подключена также к удлиHèòåëÿì, подсоединенным к усилителям электропривода.
171171
Составитель В. А. Субботин
Техред Л. К. Ткаченко Корректор Л. Е. Марисич
Редактор Н. С, Коган
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1258/б Тираж 975 Формат бум. 60 (90 /8 Объем 0,73 изд. л. Цена 5 коп.
ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4