AT230479B

AT230479B - Stellungsprogrammschalter

Info

Publication number: AT230479B
Application number: AT940459A
Authority: AT
Inventors: Hermann Dipl Ing Brauner; Dipl Ing Salzmann
Original assignee: Elin Union Ag
Priority date: 1959-12-28
Filing date: 1959-12-28
Publication date: 1963-12-10

Description

Stellungs programms chalter
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Stellung proportional (also im Augenblick des Fahrtantrittes am grössten) und im übrigen auf einen Höchstwert vmax begrenzt sein. Selbstverständlich muss sie stets zu der angestrebten Stellung hin gerichtet sein.

Auf dem in Fig. 2 dargestellten vierstellige dekadischen Sollwertgeber ist als Beispiel im digitalen Teil die Zahl 0746 bzw. im analogen Teil zwischen den Punkten a und b ein Widerstand von 0746 Ohm eingestellt. Der analoge Teil a, b dieses Sollwertgebers ist Bestandteil y der in Fig. 3 schematisch dargestellten Geschwindigkeitsregeleinrichtung für den Anstellmotor bzw. die miteinander gekuppelten Anstellmotoren. Der gesamte, zwischen a und b eingestellte Widerstand y ist ein analoges Abbild des Stellungs-
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arm stetig überstrichenen Widerstand. Der Digital-Istwertgeber (vgl. Fig. 8) kann mit dem in der Funktion von ihm vollständig getrennten Analog-Istwertgeber gekuppelt sein bzw. über das gleiche Selsyn- system (Ss in Fig. 8) vom Motor bzw. von der Walzenanstellung aus angetrieben werden.

Zur Erzielung des in Fig. l dargestellten Verlaufes der Verstellgeschwindigkeit wird gemäss Fig. 3 in einer Brückenschaltung, die aus zwei festen Widerständen sowie aus dem Analog-Sollwertgeber Y, und dem Analog- Istwertgeber Y2 besteht, durch Vergleich der Widerstandswerte dieser beiden Geber eine dem Vorzeichen und BetragderStellungs-Tstwert-Sollwert-Differenz 6s entsprechende Spannung gebildet. Diese wird einem Verstärker und Begrenzer VB zugeführt, der dem Regler R eine der gewünschten Verstellge-
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M gekuppelten Tachometermaschine T.

Der Verstellmotor M wird von einem Leonardgenerator G gespeist. Die Motordrehzahl wird in be- kannterWeise bis zurGrunddrehzahl durchVerstärkung des Generatorfeldes, also Erhöhung der Ankerspannung und darüber hinaus durch Schwächung des Motorfeldes geregelt, wobei die Ablösung der beiden Regelbereiche mit Hilfe des Istwertes (Tachodynamo) geschehen kann. Zwecks Strombegrenzung wird dem Regler R eine von einem Shunt Sh des Ankerstromkreises abgenommene Spannung zugeführt. Die Strombegrenzung sorgt während des Hochlaufes dafür, dass der zulässige Höchstwert des Stromes (und damit der Beschleunigung) nicht überschritten wird.

In Fig. l ist noch eine Sicherheitszone s gezeichnet. Innerhalb dieser ist die Vorgabe der Richtung
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Grösse der SollgeschwindigkeitHandsteuerungHS in Fig. 3. Beendet wird die Verstellbewegung aber nach wie vor durch das Digitalsystem, an Genauigkeit geht also nichts verloren. Wird die Fahrt aus grösserer Entfernung vom Stellungssollwert angetreten, so wird z. B. durch eine "künstliche Remanenz" (eine Kippschaltung in der Selbsterregung) eine kleineFahrtgeschwindigkeit beibehalten, auch wenn As gegen Null geht. Beim Abstellen durch das Digitalsystem wird diese künstliche Remanenz durch eine Selbstmordschaltung (SM in Fig. 3) vernichtet.

Da bei der Erfindung die Abschaltung immer aus kleiner Geschwindigkeit erfolgt, entfallen die bei einem rein digitalen Stellungsprogrammschalter erforderlichen komplizierten Vorkehrungen zur Herabsetzung der Geschwindigkeit vor Erreichen des Sollwertes.
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stelleinrichtung wird der z. B. durch die Lochung áuf einer Programmkarte vorgegebene Anstellsollwert im Analogsystem durch noch später beschriebene Mittel in eine proportionale Sollwertspannung Usoll umge- setzt. Diese am Sollwertwiderstand 1 abgegriffene Spannung Usoll wird mit der abgegriffenen Spannung Uist des Istwert-Potentiometers verglichen, welches dank der Selsynübertragung Ss genau die Stellung der Ans. tellspindel anzeigt.

Die Differenzspannung AU ist also ein Mass für die Abweichung der Anstellung von ihrem vorgewählten Anstellsollwert.
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neratoren 6a und 6b und somit die Drehzahl der Anstellmotoren 7a und 7b proportional der Differenzspannung AU-UT geregelt.

Da diese. Abweichung vor Fahrtantritt am grössten ist, sorgt eine Strombegrenzungseinrichtung 8 für èin Anfahren der Motoren mit dem durch die Einrichtung 8 einstellbaren zulässigen Ankerstrom. Ebenso wird durch eine Begrenzung der Ausgangsspannung des Röhrenverstärkers 3 eine Übersteuerung der Feldgleichrichter 5a und 5b verhindert.

Erreichen die Motoren ihre volle Betriebsspannung und wird diese überschritten, dann sprechen die Feldschwächeinrichtungen 9a und 9b an, die über die Magnetverstärker 10a und 10b die Motorfelder schwächen. Die Motoren erhöhen somit ihre Drehzahl bis auf den maximal zulässigen Wert und die An-
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5der Anstell-Istwert Sist = 0 mm beträgt und die Strombegrenzung für einen maximalen Strom in der Höhe des dreifachen Motornennstromes eingestellt ist. In den Zeitabschnitten tl bzw. t werden die Motoren bei vollem Feld und dreifachem Nennstrom beschleunigt bzw. abgebremst, in den Zeitabschnitten t2 2 bzw. t4 werden sie im Feld geschwächt bzw. wieder verstärkt. Im Abschnitt t laufen sie mit der maximalen Anstellgeschwindigkeit.

Durch den Umschalter 12 in Fig. 4 kann jederzeit von"Automatik"auf"Handbetrieb''oder umgekehrt umgeschaltet werden.

In Fig. 6 sind in Form von Kreisen fünfundzwanzig lochkartengesteuerte Sollwertrelais R 100, R 200
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Rgestellten, mit den jeweils gleichen Bezugszeichen versehenen Schliesskontakten den Analog- und den Di- gital-Sollwert bilden. Sollen beispielsweise auf einer Lochkarte drei Stichprogramme (ein Haupt-und zwei Zusatzprogramme) zu je 40 Stichen gespeichert werden, so kann eine Lochkarte verwendet werden, die maximal 40 Zeilen entsprechend den 30 - 40 Stichen eines Programmes enthält. Jede Zeile wieder enthält 3 x 25 + 5 = 80 Lochstellen, wobei je 25 Stellen für die Vorgabe eines Anstell-Sollwertes fUr das
Grundprogramm, für das erste und für das zweite Zusatzprogramm bestimmt sind.

Die fünf Lochstellen
Nr. 76 - 80 stehen für den Richtungsentscheid (Richtungsrelais RR) zur Verfügung. Da, wie bereits früher dargelegt, bei kleinen Unterschieden zweier aufeinanderfolgender Sollwerte die Vorgabe der Grösse und
Richtung im Analog-System nicht mehr verlässlich ist, wurde hier nämlich die Richtungsentscheidung ebenfalls der Lochkarte übertragen, u. zw. den Lochstellen 76,77 bzw. 78, je nach dem ausgewählten
Stichprogramm.

Der Anstell-Sollwert wird nun durch Lochen bestimmter Stellen in einer Zeile, u. zw. nachdem dekadischen System festgelegt. Für die Hunderter sind die Stellen l-9, für die Zehner die Stellen 11-19 und für die Einer die Stellen 21 - 25 vorgesehen. Es kann damit jeder Wert zwischen 0 und 1000 mm ein- gestellt werden, u. zw. wegen der halben Anzahl der Einerstellen nur in Abständen von 2 zu 2 mm.

In Fig. 6 ist z. B. angenommen, dass für den ersten Anstellwert des Grundprogrammes der Wert
534 mm gelocht ist und es ist deshalb dieser Sollwert in den Fig. 6,7 und 8 stark herausgezeichnet. Das Eingabegerät, in das die Lochkarte eingeschoben wird, enthält 80 nebeneinanderliegende Bürstenkontakte, welche durch die Lochkarte geöffnet werden und die erste Zeile der Lochkarte abtasten. Nur die Borstenkontakte z. B. an den Stellen 5, 13 und 22 des Grundprogrammes bleiben geschlossen.

Steht nun der Programmumschalter PS aut der Stellung "Grundprogramm" (s. Fig. 6), dann sprechen die Sollwertrelais R 500, R 30 und R4 an und stellen damit sowohl für das Analogsystem als auch für das Digitalsystem den Sollwert 534 her. Den Relais können. wie dargestellt, Ventile vorgeschaltet sein, die gegebenenfalls zur Abriegelung unerwünschter Rückverbindungen erforderlich sind.

Fig. 7 zeigt nun, wie mittels der vorgenannten Sollwert-Relais und eines Hunderter-, Zehner- und Einer-Potentiometers, beispielsweise dem Sollwert 534 entsprechend, eine analoge Spannung Usoll = 53, 4V hergestellt wird. Die Widerstände WH und WT seien vorderhand überbrückt. Falls Anstellwerte von 0 bis 3000 mm notwendig sind, könnte noch ein Tausender-Potentiometer (strichliert eingezeichnet) vorgeschaltet werden. Die Spannungsdifferenz 6U zwischen der Sollwertspannung Ug und der Istwertspannung Uist wird dann der Steuerung zugeführt, wie bereits an Hand der Fig. 4 beschrieben und gezeigt wurde.

Zufolge der Ungenauigkeit der nur mit einer gewissen Toleranz herstellbaren Widerstände sowohl im Sollwert- als auch im Istwert-Potentiometer ergibt sich auch in der Sollwertspannung Usoll eine Toleranz A Ul, welche als schraffierter Streifen in Fig. 5 eingetragen wurde. Die Folge ist, dass der genaue Anstellwert entweder überlaufen wird (Punkt 1 in Fig. 5) oder gar nicht erreicht wird (Punkt 2).

Um dies zu vermeiden, wird die Spannung U soll um einen Betrag AU 2 (s. Fig. 4) verändert, der grösser ist als die Toleranz AU. Laut Fig. 7 geschieht dies durch Überbrückung der Widerstände WH oder WT mittels des Richtungsrelais RR, je nachdem der Istwert bei Fahrtantritt höher oder tiefer als der Sollwert war ; d. h. aber, dass die Anstellung schon vor Erreichen ihres genauen Wertes stehen bleiben würde. Um wieder das zu vermeiden, liegt in Fig. 4 parallel zu AU eine Spannungsschwelle 11.

Die von ihr erzeugte Spannung AUg, deren jeweils erforderliche Polarität ebenfalls durch das Richtungs-

relais RR festgelegt ist, wird erst wirksam, wenn die Spannungsdifferenz AU zwischen Usoll und Uist unter den Wert von AU, absinkt. Die Motoren laufen dann mit einer kleinen, durch AU, gegebenen Drehzahl gegen den genauen Anstellwert weiter. Die endgültige Stillsetzung wird schliesslich durch das Digitalsystem ausgelöst, fur das Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel zeigt.

Der digitale Sollwert wird durch die in Fig. 8 dargestellten Schliesskontakte der laut Fig. 6 lochkartengesteuerten Sollwert-Relais aufgebaut, deren in Fig. 7 gezeigte Kontakte gleichzeitig den analogen Sollwert bilden. Da die Anstellmotoren vor Schalten der Einerstelle immer mit der gleichen kleinen Geschwindigkeit laufen, wird die Anstellung durch den Einerkontakt des Istwertgebers, d. h. durch das letzte Dekadenrelais D exakt abgeschaltet, u. zw. durch eine Selbstmordschaltung (SM in Fig. 3) der Generatoren. Soll- te trotzdem noch ein kleiner Nachlauf vorhanden sein, dann kann man durch eine aus Fig. 8 ersichtliche Verbreiterung der Einerkontaktbürste eine um den Nachlauf frühere Abschaltung erzielen.

Was die Richtungsentscheidung durch die Lochkarte betrifft, so ist Voraussetzung hiefür, dass vor Einschieben der Lochkarte die Anstellung auf dem grössten Wert steht. Wird nun die Lochkarte eingeschoben, dann wird durch eine der gelochten Stellen 76 - 78 das Richtungsrelais RR betätigt. Laut den Fig. 4 und 7
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Ist der erste Stich beendet, so wird entweder durch einen Druckknopf oder automatisch der nächste Sollwert"abgerufen", d. h. die Lochkarte wird um eine Zeile weitergeschoben. Je nachdem, ob der neue Sollwert tiefer oder höher ist als der vorherige, wird nun das Relais RR betätigt oder nicht und damit in jedem Fall die Drehrichtung eindeutig entschieden.

Ist der letzte Stich beendet und wird die Lochkarte aus dem Eingabegerät herausgenommen, dann fällt das Relais RR ab und dieWalzenanstellung bewegt sich wieder auf ihren höchsten Wert zurück.

Bei einem erfindungsgemässen Stellungsprogrammschalter wird man im allgemeinen den digitalen Sollwertgeber bzw. die zur digitalen Sollwertgabe dienenden Relaiskontakte mit einem digitalen Istwertgeber zusammenarbeiten lassen, bei dem nach der österr. Patentschrift Nr. 198357 der Schliesszeitpunkt des Geberelementes des zweiten (Zehner) oder höheren Stellenwertes (Hunderter, Tausender usw. ) je nach der Wahl der nächst niedrigeren (Einer-, Zehner., Hunderter-, usw.) Sollwertstelle derart einstellbar ist, dass der Schaltvorgang stets vom niedrigsten Stellenwert ausgelöst wird.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Stellungsprogrammschalter, insbesondere für automatische Walzenanstellnng, mit einem Sollwertgeber und einem Istwertgeber sowie einem den Istwert beeinflussenden Antrieb, wobei eine digital arbeitende Einrichtung des Sollwertgebers mit einer digital arbeitenden Einrichtung des Istwertgebers bei Übereinstimmung der Stellungen derselben einen Stromkreis zur Stillegung des Antriebes steuert, wobei ferner sine Einrichtung zur Herabsetzung der Verstellgeschwindigkeit des Antriebes bei Annäherung des Istwertes an den Sollwert vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung aus einer analog arbeitenjen Einrichtung des Sollwertgebers und einer ebenfalls analog arbeitenden Einrichtung des Istwertgebers besteht,

wobei die dem analogen Vergleichssystem entnommene Differenzgrösse einer Einrichtung zur Drehzahlverringerung in Abhängigkeit von der fallenden Differenzgrösse zugeführt ist.

Claims

2. Stellungsprogrammschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die analog arbeitende Sinrichtung des Sollwertgebers mittels derselben Wähleinrichtung wie die digital arbeitende Einrichtung les Sollwertgebers einstellbar ist und dass die analog arbeitende Einrichtung des Istwertgebers gemeinsam nit der digital arbeitenden Einrichtung des Istwertgebers vom Istwert z. B. über ein Selsynsystem, betä- : igt wird.

3. Stellungsprogrammschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Differenzgrösse bildende analoge Vergleichssystem als Brückenschaltung ausgebildet ist.

4. Stellungsprogrammschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichung zur Drehzahlverringerung in der Nähe des Wertes Null der dem analogen Vergleichssystem entnomnenen Differenzgrösse einen vorbestimmten Bereich aufweist, in welchem die Drehzahl des Antriebes ! er Differenzgrösse, d. h. der jeweils noch bestehenden Abweichung des Istwertes vom Sollwert verhältlisgleich ist, wogegen ausserhalb dieses Bereiches die Drehzahl des Antriebes auf einen konstanten Wert ) egrenzt ist (Fig. 1) oder einem solchen zustrebt.

5. Stellungsprogrammschalter nach einem der Ansprüche l bis 4, gekennzeichnet durch eine Signal- : inrichtung, die betätigt ist, wenn die dem analogen Vergleichssystem entnommene, die Abweichung les Istwertes vom Sollwert darstellende Differenzgrösse schon vor Einschaltung des den Istwert beeinflus-. <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1 Antriebessem Betriebsfall die Anfahrautomatik ausgeschaltet wird, die Stillsetzautomatik des digitalen Systems des Stellungsprogrammschalters jedoch eingeschaltet ist.

6. Stellungsprogrammschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellgeschwindigkeit mit der auf kleine Werte fallenden Differenzgrösse, d. h., bei Annäherung des Istwertes an den Sollwert, nicht bis auf den Wert Null zurückgeht, sondern dass durch an sich bekannte EMI5.2 geht.

7. Stellungsprogrammschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abstellen eine die Verstellgeschwindigkeit auf einen kleinen Wert haltende "künstliche Remanenz" durch eine Selbstmordschaltung vernichtet wird.

8. Stellungsprogrammschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwertgeber seiner digital und seiner analog arbeitenden Einrichtung gemeinsame Sollwertrelais aufweist und jedes dieser Sollwertrelais sowohl Kontakte innerhalb der digitalen als auch der analogen Einrichtung des Sollwertgebers besitzt, wobei die Sollwertrelais vorzugsweise lochkartengesteuert sind (Fig. 6, 7, 8).

9. Stellungsprogrammschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die analog arbeitende Einrichtung des Sollwertgebers durch in Kaskade geschaltete, den einzelnen Stellenwerten des Sollwertes zugeordnete Potentiometer gebildet ist, wobei das Potentiometer für den jeweils nächst niedrigeren Stellenwert über je ein Arbeitskontaktpaar des dem jeweils nächsthöheren Stellenwert zugeordneten Sollwertrelais an eine dem jeweiligen Wert zugeordnete Teilspannung geschaltet ist (Fig. 7).

10. Stellungsprogrammschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung, z. B. ein von Richtungsentscheid-Lochstellen einer Programmlochkarte gesteuertes Re- EMI5.3 (RR) vorgesehen ist, die bzw. dasSollwert-Übereinstimmung in diesem System trotz ihm anhaftender Ungenauigkeiten auf jeden Fall frü- her als im Digitalsystem eintritt.

11. Stellungsprogrammschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das analoge Vergleichssystem so über ein oder mehrere Ventile mit einer Spannungsquelle verbunden ist, dass die von ihm erzeugte Spannung, sobald die einen bestimmten (aber gegebenenfalls einstellbaren) Wert unterschreitet, selbsttätig durch die (einstellbare) Spannung dieser Spannungsquelle ersetzt wird (fixe Schwellspannung) die eine gleichbleibende geringe Verstellgeschwindigkeit sicherstellt, wobei die Polarität dieser Spannung, z. B. ebenfalls durch Kontakte eines von den Richtungsentscheid-Lochstellen einer Programmlochkarte gesteuerten Relais (RR), so zu wählen ist, wie es die Richtung der jeweiligen Verstellbewegung verlangt.

12. Stellungsprogrammschalter nach einem derAnsprüche 1 bis 9, insbesondere nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung so getroffen ist, dass der bewegte Maschinenteil vor der ersten Sollwerteinstellung automatisch immer dieselbe extreme Ausgangslage einnimmt.