CH360715A - Electrical device for program control of the position of an organ - Google Patents

Electrical device for program control of the position of an organ

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CH360715A
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M Brittain Willard
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Westinghouse Electric Corp
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
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Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Elektrische Einrichtung zur Programmsteuerung der Stellung eines Organs, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollstellung<I>(A)</I> und die Iststellung <I>(B)</I> des Organs in Form digitaler, binärer Signale Stelle für Stelle miteinander verglichen werden und die Diffe renz einen Verstellmotor (30) beeinflusst. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch eine Speichereinrichtung (22) für die von einem Programmsignalträger (18) abgetasteten digi talen Steuersignale. 2. PATENT CLAIM Electrical device for program control of the position of an organ, characterized in that the target position <I> (A) </I> and the actual position <I> (B) </I> of the organ in the form of digital, binary signals digit by digit are compared with each other and the difference affects an adjusting motor (30). SUBClaims 1. Device according to claim, characterized by a memory device (22) for the digital control signals scanned by a program signal carrier (18). 2. Einrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch einen Analog-Digital-Umsetzer (28) zur Bil dung eines digitalen Signals aus der Iststellung. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch eine digitale Subtrahiereinrichtung zur Bil dung der Steuerabweichung (A-B) als Differenz der Soll- und Istwertsignale. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch einen Digital-Analog-Umsetzer (42) zur Steuerung der Verstellbewegung. 5. Device according to patent claim, characterized by an analog-digital converter (28) for forming a digital signal from the actual position. 3. Device according to claim, characterized by a digital subtraction device for forming the control deviation (A-B) as the difference between the setpoint and actual value signals. 4. Device according to claim, marked net by a digital-to-analog converter (42) for controlling the adjustment movement. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass in einem wählbaren Stellungsfeh lerbereich die Motorgeschwindigkeit eine Funktion der Stellung und ausserhalb dieses Bereiches konstant ist. 6. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Motorgeschwindigkeit auf bei den Seiten der Sollstellung linear zunimmt. 7. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für Steuerabweichungen eines be stimmten Vorzeichens die Motorgeschwindigkeit kon stant ist und durch Überschwingen die Sollstellung immer von der gleichen Seite erreicht wird. B. Einrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch einen Tachometergenerator zur Bildung einer Zusatzgrösse in Abhängigkeit von der Motorge schwindigkeit. 9. Device according to patent claim, characterized in that in a selectable position error range the motor speed is a function of the position and is constant outside this range. 6. Device according to claim, characterized in that the motor speed increases linearly on the sides of the target position. 7. Device according to claim, characterized in that the motor speed is constant for control deviations of a certain sign and the target position is always reached from the same side by overshooting. B. Device according to claim, characterized net by a tachometer generator to form an additional variable as a function of the Motorge speed. 9. Einrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch die Anwendung von Lochkarten als Pro grammsignalträger. 10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochkarten durch Bürsten elektrisch abgetastet werden. 11. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Speichereinrichtung je eine Flip-Flop-Schaltung für jede Stelle des digitalen Si gnals enthält. 12. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass eine gemeinsame Rückstelleinrich- tung (92) sämtlicher Flip-Flop-Schaltungen vorge sehen ist. 13. Device according to claim, characterized by the use of punch cards as a program signal carrier. 10. Device according to claim, characterized in that the punch cards are electrically scanned by brushes. 11. Device according to claim, characterized in that the memory device contains a flip-flop circuit for each digit of the digital signal. 12. Device according to patent claim, characterized in that a common reset device (92) is provided for all flip-flop circuits. 13th Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Ausgangsgrösse des Digital- Analog-Umsetzers einem Magnetverstärker (44) in Gegentaktschaltung zugeführt ist. 14. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Magnetverstärker über zwei Erregerwicklungen (56, 57) den Generator eines Leonard-Satzes steuert. Device according to patent claim, characterized in that the output variable of the digital-to-analog converter is fed to a magnetic amplifier (44) in a push-pull circuit. 14. Device according to claim, characterized in that the magnetic amplifier controls the generator of a Leonard set via two excitation windings (56, 57).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1243768B (en) * 1966-03-03 1967-07-06 Magdeburg Werkzeugmasch Circuit arrangement for positioning a moving part, in particular for machine tools

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