Elektrische Einrichtung zur Programmsteuerung der Stellung eines Organs Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung zur Programmsteuerung der Stellung eines Organs, insbesondere eines Maschinen teiles. Beispielsweise liegen solche Aufgaben bei Walzwerken vor, wo die Stellung einer Walze gegen über einer anderen gesteuert werden soll. Die Steue rung kann entweder eine vorbestimmte Stellung der einen Rolle oder einen vorbestimmten Abstand der beiden Rollen herbeiführen.
Für die Steuerung von Werkzeugmaschinen ist es bekannt, mit digitalen Kommandogrössen zu arbeiten. Die Einrichtung nach der Erfindung zeichnet sich da durch aus, dass die Sollstellung und die Iststellung des Organs in Form digitaler, binärer Signale Stelle für Stelle miteinander verglichen werden und die Diffe renz einen Verstellmotor beeinflusst.
Von besonderem Vorteil sind die grosse Anpas sungsfähigkeit der neuen Einrichtung und die grosse Genauigkeit, die ein Minimum an Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals erfordert.
Zur näheren Erläuterung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der sche matischen Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Steuerung für ein Walzwerk, Fig. 2 eine Tafel, die binäre Steuersignale in digi taler Form veranschaulicht, die zur Steuerung des Verstellmotors dienen, Fig. 3 ein Diagramm der Funktion der Steuerein richtung, Fig. 4 ein Diagramm der Motorgeschwindigkeit; Fig. 5 zeigt schematisch eine Möglichkeit zur Ab tastung der steuernden Lochkarte; Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit zur Ausbildung eines Signalspeichers;
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der kompletten Steuereinrichtung, die es gestattet, bei einem Walz werk nicht nur die Dicke, sondern auch die Breite des Walzgutes zu überwachen.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Walzgerüst angedeutet, bei dem der Abstand zwischen den beiden Rollen 12 und 14 zur Einhaltung der gewünschten Dicke des Walz- gutes 16 gesteuert wird.
Zur Sollwertvorgabe gemäss dem Steuerprogramm dient eine Lochkarte oder ein ähnlicher Signalträger 18, der den Rollenabstand vorschreibt. Es kann sich beispielsweise auch um ein Magnetband oder derglei chen handeln.
Die Lochkarte wird in die Abtasteinrichtung 20 eingeführt, die aus eingestanzten Löchern für jede Stelle des binären Steuersignals ein elektrisches Steuersignal in digitaler Form bildet, wobei die An zahl der Stellen wesentlichen Einfluss auf die Genauig keit der Steuerung hat. Eine Möglichkeit zur Ausbil dung der Abtasteinrichtung 20 gemäss Fig. 5 besteht in einer Bürste 80 für jede Stelle des Steuersignals, die am Ort der Löcher elektrischen Kontakt mit einer Kontaktplatte 76 herstellt.
Als nächste Stufe folgt eine Speichereinrichtung 22 für die elektrischen Steuersignale, die aus einer Mehrzahl von Flip-Flop-Schaltungen, z. B. gemäss Fig. 6, bestehen kann. Dabei ist jeder Stelle 1 bis N des Steuersignals eine eigene Flip-Flop-Schaltung zu geordnet. Es ist möglich, die aufeinanderfolgenden Steuersignale der Lochkarte jeweils für einen Arbeits gang des Walzgerüstes vorzuschreiben und damit auf einanderfolgend den Rollenabstand zu steuern.
In die sem Fall kann die Speichereinrichtung 22 für jede Stelle sämtlicher binärer Steuersignale je eine Flip Flop-Schaltung erhalten. Der Abtasteinrichtung 20 ist ein Druckknopf 21 zugeordnet, der bei Betätigung die Abtastung des Steuerwertes einleitet. Ebenso gehört auch zur Spei chereinrichtung 22 ein Druckknopf 24, der bei Betäti gung die Weitergabe des für jede Stelle gespeicherten elektrischen Signals an eine digitale Subtrahiereinrich- tung 26 bewirkt.
Die Subtrahiereinrichtung hat einen weiteren Ein gang, der von einem Analog-Digital-Umsetzer 28 über die Leitung 36 gespeist wird. Der Umsetzer gibt die tatsächliche Stellung der oberen Rolle 12, die von der Stellung des Motors 30 abgeleitet wird, über eine ge eignete Kupplung 34 nach Umwandlung in ein digi tales Signal an die Subtrahiereinrichtung. Die Subtra- hiereinrichtung bildet die Differenz zwischen dem binären Steuersignal A, das über die Leitung 38 zu geführt wird,
und dem binären Steuersignal B und liefert diese Differenz A -B über die Leitung 40 an einen Digital-Analos Umsetzer 42, der eine Steuer wicklung eines Magnetverstärkers 44 in entsprechen der Weise erregt.
Die Lastwicklungen des Magnetverstärkers 44 sind an ein Speisenetz 46 angeschlossen, und der Aus gang des Magnetverstärkers beeinflusst eine Einrich tung 48 zur Steuerung der Erregung eines Leonard- Generators 58. Bei der Steuereinrichtung 48 kann es sich beispielsweise um ein Rototrol oder eine ähnliche Verstärkermaschine handeln. An die Kupplung 34 ist ein Tachometergenerator 50 angeschlossen, der an den Magnetverstärker 44 ein der Geschwindigkeit der Rollenverstellbewegung proportionales Signal gibt.
Das Rototrol 48 steuert die Erregung der Feldwick lungen 56 und 57 des Leonard-Generators, an den der Verstellmotor 30 angeschlossen ist. Die Lastwick lungen des Magnetverstärkers 44 können Teile der bekannten Gegentaktschaltung bilden und, falls ge wünscht, auch unmittelbar die Erregerwicklungen des Leonard-Generators speisen. Im Ankerstromkreis ist ein Widerstand 60 angeordnet, dessen Spannung bei Einschalten des Schalters 62 ein Rückführungssignal zur Ankerstrombegrenzung an das Rototrol oder an den Magnetverstärker liefert.
Als Digital-Analog-Umsetzer ist grundsätzlich jede beliebige bekannte derartige Einrichtung ver wendbar.
Die binäre Steuertafel nach Fig. 2 soll die Wir kungsweise der beschriebenen Steuereinrichtung er läutern. Die Subtrahiereinrichtung 26 subtrahiert in digitaler Form das binäre Steuersignal B von dem binären Steuersignal A und das hierbei entstehende digitale Signal entspricht dem Stellungsfehler der obe ren Rolle 12 und damit dem Fehler der gewünschten Walzdicke. In der Praxis geht man hierbei so vor, dass man das binäre Signal A zu dem Komplementär wert des binären Signals B addiert. Das entsprechende Differenzsignal wird in der Regel von dem beliebig wählbaren Nullfehlersignal, das sich aus der ge wünschten Walzdicke ergibt, abweichen.
Dieses vor bestimmte Nullfehlersignal wird so gewählt, dass eine Stelle den Wert Null und die übrigen Stellen den Wert 1 haben, wie in Fig. 2 ersichtlich. Es sei hier bemerkt, dass unabhängig von dem Sollstellungssignal, das von der Lochkarte 18 vorgeschrieben wird, die Aufein anderfolge der binären Steuersignale bei der Bewe gung der Walze 12 in der erforderlichen Richtung immer die gleiche bleibt.
Mit anderen Worten, wenn irgendeine Kombination zweier binärer Steuersignale mit der gleichen Wegdifferenz in die Subtrahierein- richtung 26 eingegeben wird, ist das Ausgangssigna( dieser Einrichtung immer das gleiche. Dieses Aus gangssignal hat den Fehlerwert Null, wenn identische Steuersignale<I>A</I> und<I>B</I> zugeführt wurden. Hier be nützt man diesen Wert dann, wenn die Walze 12 tat sächlich in der vorbestimmten gewünschten Stellung ist.
Die Tafel nach Fig. 2 zeigt Differenzsignale A-B mit elf Stellen, wobei die zusätzliche Trägerstelle bei der Differenzbildung entsteht, wie später noch näher erläutert wird. Geht man vom Nullsignal nach auf wärts<I>(A > B),</I> so steigt das binäre Steuersignal der art an, dass es einen grösseren Stellungsfehler wieder gibt. Entsteht ein Stellungsfehler in der anderen Rich tung<I>(A < B),</I> so nimmt das binäre Steuersignal dem Wert nach ab.
Man kann die Steuereinrichtung so auslegen, dass die obere Rolle 12 immer in der gleichen Richtung gegen ihre gewünschte Endstellung bewegt wird, wo bei z. B. die Schliessrichtung<I>(A < B)</I> gewählt werden kann, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Geschwindigkeit des Ver- stellmotors vor Erreichen der gewünschten Stellung stetig abnehmen zu lassen, so dass die Rolle 12 bis auf einen bestimmten Unterschied zur gewünschten Stellung mit höchster Geschwindigkeit bewegt wird und hierauf in die ,gewünschte Stellung langsamer ein läuft. Der Digital-Analog-Umsetzer 42 kann z.
B. bei Vorliegen eines Differenzsignals die Drehzahl des Motors 30 im wesentlichen proportional zwischen Null und 16 Einheiten des Stellungsfehlers zunehmen lassen, während bei Fehlersignalen oberhalb von 16 Einheiten die Maximalgeschwindigkeit eingestellt wird. Eine ähnliche Betriebsweise kann auch in der umgekehrten Verstellrichtung vorgeschrieben werden. Es sei beispielsweise ein Grenzwert von 15 Einheiten des Stellungsfehlers für den letzteren Fall angenom men, wie aus Fig.2 ersichtlich. Man erkennt aus Fig. 2 auch, dass diese 15 Einheiten des Stellungsfeh lers durch vier Stellen des binären Signals und eine Trägerstelle nachgebildet werden können.
Unter die sen Umständen kann also die Lochkarte 18 derart ausgebildet sein, dass sie nur insgesamt fünf Stellen aufweist.
Im Diagramm nach Fig. 3 erkennt man das Mo torsteuersignal in Abhängigkeit von der digitalen Zu nahme des Stellungsfehlers in der einen oder anderen Richtung. Die Treppenkurven 51 und 53 zeigen, dass der Stellmotor ein etwa linear zunehmendes Signal er hält, solange die Einheit des Stellungsfehlers unter halb des Wertes 15 bleibt. Von da an läuft der Motor mit voller Geschwindigkeit. Die gestrichelt angedeu- tete Kurve 59 zeigt eine andere Betriebsweise für die Schliessbewegung des Motors, die dadurch vorge schrieben werden kann; dass die ersten beiden Stellen des Differenzsignals gemeinsam zur Wirkung gebracht werden. Wenn beide den Wert Null haben, werden sie als eine kombinierte Stelle behandelt und wirken so, als ob nur eine Stelle den Wert Null hätte.
In die sem Fall wirkt die dritte Stelle als zweite, die vierte als dritte, die fünfte als vierte. Auf diese Weise kann eine grössere Fehlerzunahme vom Signal A-B be herrscht werden. Ferner kann man gemäss der gestri chelten Kurve 55 den Motor in der Öffnungsrichtung mit voller Geschwindigkeit laufen lassen, bis die Soll stellung erreicht ist. In diesem Fall tritt ein über schwingen in den Bereich des entgegengesetzten Stel lungsfehlers auf, das nunmehr nach der Kurve 53 auf den Wert Null zurückgeführt wird.
Zur Verdeutlichung ist in Fig.4 die Verstellge- schwindigkeit des Motors in Abhängigkeit vom Wert des Stellungsfehlers angedeutet. Die Kurve 70 bezieht sich dabei auf die Steuerung nach den Kurven 51 und 53 der Fig. 3, während die Kurve 72 einer Steuerung nach den Kurven 53 und 55 der Fig. 3 entspricht. Es kann in der praktischen Anwendung vorteilhaft sein, zur Ausschaltung von Totgängen in Getrieben eine solche Stellungsregelung vorzunehmen, bei der die Sollstellung immer mit der gleichen Verstellrichtung erreicht wird.
In Fig. 5 ist eine Möglichkeit zur Ausbildung der Abtasteinrichtung nach Fig. 1 dargestellt. Sie enthält eine elektrisch leitende Grundplatte 76, die mit Erde verbunden sein kann. Auf die Grundplatte wird die Lochkarte 18 aufgelegt. Zur Abtastung dient eine Leiste 78, die für jede Stelle des digitalen Signals eine Bürste 80 trägt. Die Bürste ist jeweils über einen Wi derstand 82 und den Druckknopf 21 mit einer geeig neten Stromquelle 84 verbunden. Die Leiste muss so ausgebildet sein, dass die den einzelnen Stellen zuge ordneten Bürsten 80 gegeneinander isoliert sind.
Wenn an der abgetasteten Stelle ein Loch in die Karte 81 gestanzt ist, so fällt am Widerstand 82 eine Span nung ab, die an den Klemmen 86 und 88 abgenom men und der Signalspeichereinrichtung 22 zugeführt wird.
Eine solche Signalspeichereinrichtung kann ge mäss Fig. 6 aufgebaut sein. Das Beispiel bezieht sich auf eine Speichereinrichtung für jeweils ein einzelnes digitales Signal mit den Stellen 1 bis N. Jeder einzel nen Stelle ist eine eigene Flip-Flop-Schaltung zuge ordnet. Die gesamte Anordnung ist an eine Gleich stromquelle 90 angeschlossen und durch einen Schal ter 92 wird die Rückstellung der Flip-Flop-Schaltun- gen vorgenommen.
Die Weitergabe des gespeicherten Signals erfolgt unter dem Einfluss des Druckknopfes 24, vergleiche Fig. 1. Diese Ausgänge der Flip-Flop- Schaltungen gestatten demnach eine wiederholte und dauernde Abfrage des von der Lochkarte eingege benen digitalen Signals.
In der Fig. 7 ist sowohl für die Dicke als auch für die Breite des Walzgutes je eine Steuereinrichtung vorgesehen, die im wesentlichen identisch aufgebaut sein können. Die entsprechenden Schaltungselemente für die Steuerung der Breite vermittels .der Walzen 134, 136 tragen die gleichen Bezugszeichen wie die Schaltelemente für die Steuerung der Dicke des Walz- gutes und sind zur Unterscheidung mit einem Strich versehen.
Der Magnetverstärker 44 ist in Fig.7 im ein zelnen dargestellt, und zwar als Selbstsättigungsver- stärker in Doubler-Schaltung mit nachfolgender Gleichrichtung und Gegentaktausgang auf die Erre gerwicklungen 56 und 57 des Verstellmotors 30. Der Spannungsabfall des Ankerstromes am- Widerstand 60 ist einer weiteren Erregerwicklung 132 zugeführt. Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers wird einem Steuerkreis 110, 112 und das geschwindigkeits proportionale Signal des Tachometers einem Steuer kreis 114, 116 zugeführt.
Zur Einstellung des Ar beitspunktes dient ein konstant erregter Steuerkreis 118, 120.
Die Wirkungsweise der beiden Steuereinrichtun gen, die voneinander unabhängig arbeiten, ergibt sich unmittelbar aus der Erläuterung zu Fig. 1. Es handelt sich um eine Steuerung der jeweils gewünschten Stel lung, da die Iststellung über den Analog-Digital-Um- setzer 28 rückgeführt wird. Das geschwindigkeitspro portionale Signal des Tachometers 50 wird in bei Stellungsregelungen bekannter Weise als weitere Rückführgrösse verwendet.
Die Ausbildung des Analog-Digital-Umsetzers kann nach den bekannten Prinzipien erfolgen. Bei spielsweise kann es sich um eine rotierende Kontakt einrichtung handeln, die die Umdrehungen des Stell motors 30 durch Öffnen und Schliessen von Kontak ten in ein binäres Steuersignal umwandelt. Auch als Digital-Analog-Umsetzer 42 sind an sich bekannte Einrichtungen verwendet.
Totgänge im Getriebe zwischen dem Stellmotor 30 und der Rolle 32 machen es meist wünschenswert, dass die obere Rolle 12 ihre Sollstellung immer aus der gleichen Richtung erreicht, unabhängig davon, ob der Motor zunächst in der einen oder anderen Rich tung arbeitet. Der Umsetzer 42 wird in diesem Fall so ausgelegt, dass er die Antriebsleistung des Motors im wesentlichen linear in Schliessrichtung der Walzen vermindert, und zwar von einer bestimmten Grösse des Fehlersignals ab, beispielsweise 3 cm.
Dagegen wird, vergleiche Fig.4, der Motor in der anderen Richtung auf volle Geschwindigkeit geschaltet, so dass ein Überschwingen über die Sollstellung eintritt und die Annäherung an die Sollstellung wieder aus der gleichen Richtung erfolgt.
Die Subtrahiereinrichtung kann in bekannter Weise als binäre Addiereinrichtung ausgebildet sein. Hierzu wird in üblicher Weise das Steuersignal A direkt und das Steuersignal B nach Bildung des Kom- plementärwertes in die Subtrahiereinrichtung einge speist.
Bei der Bewegung der oberen Walze 12 in die ge wünschte Stellung ändert sich das Rückführsignal B immer jeweils in einer Stelle, bis das der Sollstellung entsprechende Nullfehlersignal erreicht ist. Das Aus gangssignal der Subtrahiereinrichtung 26 entspricht daher dem üblichen Fehlersignal in einem stetigen Regelkreis mit dem richtig zugeordneten Vorzeichen und zeigt an, wie gross der Abstand von der Sollstel lung ist.
Das Ausgangssignal der Subtrahiereinrich- tung 26, das dieser Sollstellung entspricht, wird als Nullfehlersignal ausgewählt und die Arbeitspunkt einstellung des Magnetverstärkers 44 dementspre chend so bemessen, dass der Stellmotor in Ruhe bleibt, wenn das Ausgangssignal der Subtrahierein- richtung diesem Nullfehlersignal entspricht. Bei jeder Abweichung von der Sollstellung wird dann der Motor ein Signal erhalten, das ihn zum Ausgleich des Feh lers anlaufen lässt. Wie bereits erwähnt, kann dabei jeder digitalen Zunahme des Fehlersignals eine ent sprechende Zunahme der Motorgeschwindigkeit zuge ordnet werden.
Man vergleiche beispielsweise in Fig. 2, wie die Stellen 1, 2, 3, 4 des Signals<I>A -B</I> so wie die Trägerstelle den Fehler abbilden und auch für das richtige Vorzeichen sorgen.
Wenn die obere Walze 12 von der vorgegebenen Sollstellung um einen Betrag abweicht, der aus dem Bereich abgestufter Verstellgeschwindigkeiten heraus fällt, kann eine Kombination der verbleibenden Stel len des Signals A -B dazu herangezogen werden, in der jeweils erforderlichen Richtung ein Signal für volle Geschwindigkeit an den Motor zu geben. Wenn beispielsweise die fünfte Stelle des Signals und zu glei cher Zeit auch die Trägerstelle den Wert 1 haben (17 Einheiten des Stellungsfehlers), kann man aus dieser Bedingung ein Signal ableiten, das volle Geschwindig keit des Motors in der Öffnungsrichtung<I>(A > B)</I> hervorruft.
Im umgekehrten Falle, wenn nämlich die fünfte Stelle und die Trägerstelle den Wert Null haben, kann daraus ein Signal für volle Motorgeschwindig keit in der anderen Richtung abgeleitet werden. Im normalen Betriebszustand ändert sich unabhängig von der vorbestimmten Sollstellung das Signal <I>A -B</I> je weils nur in einer Stelle.
Die Stellenanzahl der binären digitalen Signale hängt im wesentlichen davon ab, wie gross der Bereich der Einheiten des Stellungsfehlers sein soll, in dem die Motorgeschwindigkeit abgestuft wird. Im Ausfüh rungsbeispiel handelt es sich etwa um den Bereich 15. Wünscht man einen Bereich von beispielsweise 8000, dann ergibt sich für die binären Signale eine Stellenanzahl von etwa 13. In Fig. 2 wurden Steuer signale mit elf Stellen und einer Trägerstelle zugrunde gelegt. Mit dieser Stellenanzahl ist es möglich, auf eine beliebige von ungefähr 1000 verschiedenen Stel lungen zu steuern. Im Beispiel wurde für den Bereich abnehmender Motorgeschwindigkeit eine Grenze von 15 angenommen.
Selbstverständlich kann dieser Bereich innerhalb des Gesamtbereiches der Fehler stellungen beliebig gross gewählt werden.
Die Erfindung ist auf das Ausführungsbeispiel und die dargestellten Möglichkeiten zur Lochkarten- abtastung und Signalspeicherung nicht beschränkt. Verwendet man für das Sollstellungssignal einen ma gnetischen Träger, so kann unter Umständen die Spei chereinrichtung entfallen.
Electrical device for program control of the position of an organ The present invention relates to an electrical device for program control of the position of an organ, in particular a machine part. For example, such tasks exist in rolling mills, where the position of one roller is to be controlled in relation to another. The control can either bring about a predetermined position of one roller or a predetermined distance between the two rollers.
To control machine tools, it is known to work with digital command variables. The device according to the invention is characterized by the fact that the target position and the actual position of the organ are compared with one another in the form of digital, binary signals digit by digit and the difference influences an adjusting motor.
Of particular advantage are the great adaptability of the new device and the great accuracy, which requires a minimum of attention from the operating staff.
For further explanation, an embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the cal matic drawings.
Fig. 1 is a block diagram of a controller for a rolling mill, Fig. 2 is a panel that illustrates binary control signals in digi tal form which are used to control the adjusting motor, Fig. 3 is a diagram of the function of the Steuerein direction, Fig. 4 is a diagram the engine speed; Fig. 5 shows schematically one way to sample from the controlling punch card; 6 shows one way of forming a signal memory;
Fig. 7 is a block diagram of the complete control device, which allows not only the thickness, but also the width of the rolling stock to be monitored in a rolling mill.
In FIG. 1, 10 indicates a roll stand in which the distance between the two rollers 12 and 14 is controlled in order to maintain the desired thickness of the rolling stock 16.
A punch card or a similar signal carrier 18, which prescribes the roller spacing, is used to specify the setpoint according to the control program. It can also be a magnetic tape or the like, for example.
The punch card is inserted into the scanning device 20, which forms an electrical control signal in digital form from punched holes for each digit of the binary control signal, the number of locations having a significant influence on the accuracy of the control. One possibility for the formation of the scanning device 20 according to FIG. 5 is a brush 80 for each point of the control signal, which makes electrical contact with a contact plate 76 at the location of the holes.
The next stage is a storage device 22 for the electrical control signals, which consists of a plurality of flip-flop circuits, e.g. B. according to FIG. 6, may exist. Each position 1 to N of the control signal is assigned its own flip-flop circuit. It is possible to prescribe the successive control signals of the punch card in each case for a work gear of the roll stand and thus to control the roller spacing in succession.
In this case, the memory device 22 can receive a flip-flop circuit for each digit of all binary control signals. The scanning device 20 is assigned a push button 21 which, when actuated, initiates the scanning of the control value. The storage device 22 also includes a push button 24 which, when actuated, causes the electrical signal stored for each point to be passed on to a digital subtraction device 26.
The subtracter has a further input that is fed by an analog-to-digital converter 28 via line 36. The converter gives the actual position of the upper roller 12, which is derived from the position of the motor 30, via a suitable coupling 34 after conversion into a digi tal signal to the subtracting device. The subtracting device forms the difference between the binary control signal A, which is fed via line 38,
and the binary control signal B and supplies this difference A -B via line 40 to a digital-to-analog converter 42, which energizes a control winding of a magnetic amplifier 44 in a corresponding manner.
The load windings of the magnetic amplifier 44 are connected to a supply network 46, and the output of the magnetic amplifier influences a device 48 for controlling the excitation of a Leonard generator 58. The control device 48 can be, for example, a Rototrol or a similar amplifier machine. A tachometer generator 50 is connected to the coupling 34 and sends a signal proportional to the speed of the roller adjustment movement to the magnetic amplifier 44.
The Rototrol 48 controls the excitation of the Feldwick lungs 56 and 57 of the Leonard generator to which the adjusting motor 30 is connected. The load windings of the magnetic amplifier 44 can form parts of the known push-pull circuit and, if desired, also directly feed the excitation windings of the Leonard generator. A resistor 60 is arranged in the armature circuit, the voltage of which, when the switch 62 is switched on, supplies a feedback signal for limiting the armature current to the rototrol or to the magnetic amplifier.
Any known device of this type can in principle be used as a digital-to-analog converter.
The binary control panel of FIG. 2 is intended to explain the manner in which we described the control device. The subtracter 26 subtracts the binary control signal B in digital form from the binary control signal A and the resulting digital signal corresponds to the positional error of the upper roller 12 and thus the error of the desired roll thickness. In practice, the procedure here is to add the binary signal A to the complementary value of the binary signal B. As a rule, the corresponding difference signal will differ from the arbitrarily selectable zero error signal resulting from the desired rolling thickness.
This pre-determined zero error signal is selected so that one digit has the value zero and the other digits have the value 1, as can be seen in FIG. It should be noted here that regardless of the nominal position signal prescribed by the punch card 18, the sequence of binary control signals always remains the same when the roller 12 is moved in the required direction.
In other words, if any combination of two binary control signals with the same path difference is input to the subtracting device 26, the output signal of this device is always the same. This output signal has the error value zero if identical control signals <I> A </ I> and <I> B </I> have been fed in. This value is used here when the roller 12 is actually in the predetermined desired position.
The table according to FIG. 2 shows difference signals A-B with eleven positions, the additional carrier position being created during the formation of the difference, as will be explained in more detail below. If you move from the zero signal upwards <I> (A> B), </I>, the binary control signal increases in such a way that there is a larger position error again. If a position error occurs in the other direction <I> (A <B), </I>, the binary control signal decreases in value.
The control device can be designed so that the upper roller 12 is always moved in the same direction towards its desired end position, where at z. B. the closing direction <I> (A <B) </I> can be selected, as will be explained in more detail below. However, it is also possible to let the speed of the adjusting motor decrease steadily before reaching the desired position so that the roller 12 is moved at the highest speed except for a certain difference to the desired position and then moves into the desired position more slowly . The digital-to-analog converter 42 can, for.
B. in the presence of a difference signal, the speed of the motor 30 can increase substantially proportionally between zero and 16 units of the position error, while with error signals above 16 units, the maximum speed is set. A similar mode of operation can also be prescribed in the reverse direction of adjustment. Assume, for example, a limit value of 15 units of the positional error for the latter case, as can be seen from FIG. It can also be seen from FIG. 2 that these 15 units of the position error can be simulated by four digits of the binary signal and one carrier point.
Under these circumstances, the punch card 18 can be designed in such a way that it only has a total of five digits.
In the diagram of Fig. 3 you can see the Mo gate control signal depending on the digital acquisition of the position error in one direction or the other. The stepped curves 51 and 53 show that the servomotor holds an approximately linearly increasing signal as long as the unit of the position error remains below the value 15. From then on the engine runs at full speed. The curve 59 indicated by dashed lines shows a different mode of operation for the closing movement of the motor, which can thereby be prescribed; that the first two digits of the difference signal are brought into effect together. If both have the value zero, they are treated as a combined digit and appear as if only one digit had the value zero.
In this case the third digit acts as the second, the fourth as the third, and the fifth as the fourth. In this way, a greater increase in error from signal A-B can be controlled. Furthermore, according to the dashed curve 55, the motor can run at full speed in the opening direction until the desired position is reached. In this case, an over-swing occurs in the area of the opposite position error, which is now returned to the value zero according to curve 53.
For clarification, the adjustment speed of the motor as a function of the value of the position error is indicated in FIG. The curve 70 relates to the control according to the curves 51 and 53 of FIG. 3, while the curve 72 corresponds to a control according to the curves 53 and 55 of FIG. In practical use, it can be advantageous to carry out such a position control in order to eliminate backlashes in transmissions in which the desired position is always reached with the same adjustment direction.
In Fig. 5, a possibility for designing the scanning device according to Fig. 1 is shown. It contains an electrically conductive base plate 76 which can be connected to ground. The punch card 18 is placed on the base plate. A bar 78, which carries a brush 80 for each digit of the digital signal, is used for scanning. The brush is connected to a suitable power source 84 via a resistor 82 and the push button 21. The bar must be designed in such a way that the brushes 80 assigned to the individual points are isolated from one another.
If a hole is punched in the card 81 at the scanned point, a voltage drops across the resistor 82, which is removed from the terminals 86 and 88 and fed to the signal storage device 22.
Such a signal storage device can be constructed according to FIG. The example relates to a storage device for a single digital signal with the positions 1 to N. Each individual position is assigned its own flip-flop circuit. The entire arrangement is connected to a direct current source 90 and a switch 92 resets the flip-flop circuits.
The forwarding of the stored signal takes place under the influence of the push button 24, see FIG. 1. These outputs of the flip-flop circuits therefore allow repeated and continuous interrogation of the digital signal input from the punch card.
In FIG. 7, a control device is provided for both the thickness and the width of the rolling stock, which control device can be constructed essentially identically. The corresponding circuit elements for controlling the width by means of the rollers 134, 136 have the same reference numerals as the switching elements for controlling the thickness of the rolling stock and are provided with a prime to distinguish them.
The magnetic amplifier 44 is shown in Figure 7 in detail, namely as a self-saturation amplifier in doubler circuit with subsequent rectification and push-pull output to the Erre gerwicklungen 56 and 57 of the adjustment motor 30. The voltage drop of the armature current at the resistor 60 is another Excitation winding 132 is supplied. The output signal of the digital-to-analog converter is fed to a control circuit 110, 112 and the speed-proportional signal from the tachometer is fed to a control circuit 114, 116.
A constantly excited control circuit 118, 120 is used to set the working point.
The mode of operation of the two control devices, which work independently of one another, results directly from the explanation of FIG. 1. It is a matter of controlling the respectively desired position, since the actual position is fed back via the analog-digital converter 28 . The speed-proportional signal of the tachometer 50 is used as a further feedback variable in a manner known for position controls.
The analog-digital converter can be designed according to the known principles. For example, it can be a rotating contact device that converts the revolutions of the servomotor 30 into a binary control signal by opening and closing Kontak. Devices known per se are also used as the digital-to-analog converter 42.
Backlashes in the transmission between the servomotor 30 and the roller 32 usually make it desirable that the upper roller 12 always reaches its target position from the same direction, regardless of whether the motor is initially working in one direction or the other. In this case, the converter 42 is designed in such a way that it reduces the drive power of the motor essentially linearly in the closing direction of the rollers, from a certain size of the error signal, for example 3 cm.
On the other hand, see FIG. 4, the motor is switched to full speed in the other direction, so that overshooting over the target position occurs and the approach to the target position takes place again from the same direction.
The subtracting device can be designed in a known manner as a binary adding device. For this purpose, the control signal A is fed directly into the subtraction device and the control signal B is fed into the subtraction device after the formation of the complementary value.
When the upper roller 12 is moved into the desired position, the feedback signal B always changes in one place until the zero error signal corresponding to the desired position is reached. The output signal from the subtracter 26 therefore corresponds to the usual error signal in a continuous control loop with the correct assigned sign and indicates how large the distance from the desired position is.
The output signal of the subtracting device 26, which corresponds to this desired position, is selected as a zero error signal and the operating point setting of the magnetic amplifier 44 is accordingly dimensioned so that the servomotor remains at rest when the output signal of the subtracting device corresponds to this zero error signal. With every deviation from the target position, the motor will then receive a signal that starts it up to compensate for the error. As already mentioned, each digital increase in the error signal can be assigned a corresponding increase in engine speed.
Compare, for example, in FIG. 2 how the points 1, 2, 3, 4 of the signal <I> A -B </I> and the carrier point map the error and also ensure the correct sign.
If the upper roller 12 deviates from the predetermined target position by an amount that falls outside the range of graduated adjustment speeds, a combination of the remaining Stel len of the signal A -B can be used to generate a signal for full speed in the required direction to give the engine. For example, if the fifth digit of the signal and at the same time also the carrier digit have the value 1 (17 units of the position error), a signal can be derived from this condition that the motor is running at full speed in the opening direction <I> (A> B) </I> causes.
In the opposite case, namely when the fifth digit and the carrier point have the value zero, a signal for full motor speed in the other direction can be derived from it. In the normal operating state, the signal <I> A -B </I> only changes in one place at a time, regardless of the predetermined target position.
The number of digits in the binary digital signals essentially depends on how large the range of units of the position error should be in which the motor speed is graduated. In the exemplary embodiment, it is about the range 15. If you want a range of 8000, for example, then the number of digits for the binary signals is about 13. In Fig. 2, control signals with eleven digits and a carrier point were used. With this number of digits it is possible to steer to any of approximately 1000 different positions. In the example, a limit of 15 was assumed for the range of decreasing engine speed.
Of course, this area can be selected as large as desired within the total area of the error positions.
The invention is not limited to the exemplary embodiment and the possibilities for punch card scanning and signal storage shown. If a magnetic carrier is used for the nominal position signal, the storage device may be omitted.