CS236277B1

CS236277B1 - Thrust control device for rewinding material

Info

Publication number: CS236277B1
Application number: CS910483A
Authority: CS
Inventors: Milan Frydrych; Petr Hercik; Jiri Skalicky; Josef Brejcha
Original assignee: Milan Frydrych; Petr Hercik; Jiri Skalicky; Josef Brejcha
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1983-12-06
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Účelem vynálezu je umožnit rychlé odregulování rychlých poruch regulačního systému tahu pri vlastním astatismu tahu, který se projeví funkci dynamicky pomalejších nadřazených smyček. Uvedeneho účelu se dosáhne zapojením zařízení podle vynálezu, které sestává z poháněcího motoru, čidla úhlové rychlosti poháněcího motoru, čidla rychlosti převíjeného materiálu, čidla tahu, čidla kotevního proudu poháněcího motoru, akčního bloku, tři kompenzačních bloku a regulátoru tahu.The purpose of the invention is to enable rapid adjustment of rapid disturbances of the traction control system in the event of inherent astatic traction, which manifests itself as the function of dynamically slower superior loops. The stated purpose is achieved by connecting the device according to the invention, which consists of a drive motor, a drive motor angular velocity sensor, a rewind material velocity sensor, a traction sensor, a drive motor armature current sensor, an action block, three compensation blocks and a traction regulator.

Description

Vynález se týká zařízení pro regulaci tahu v převíjeném materiálu, zejména kovových pásů, folií z plastických hmot, papíru apod.·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for controlling tension in rewound material, in particular metal strips, plastic films, paper and the like.

Až dosud se pro regulaci tahu v převíjeném materiálu používá buň t.zv· nepřímá regulace tahu, nebo přímá regulace tahu· Nepřímá regulace tahu je vlastně řízení tahu bez zpětné vazby a spočívá v přesném určení kotevního proudu poháněcího motoru tahového mechanizmu při respektování urychlujícího a brzdného momentu poháněcího motoru, okamžitých elektrických a mechanických ztrát, okamžitého průměru svitku, atd· U přímé regulace tahu je pak regulátor tahu nadřazen regulátoru kotevního proudu poháněcího motoru, kde záporná zpětná vazba je připojena z výstupu čidla tahu na vstup regulátoru tahu, na jehož druhý vstup se přivádí elektrický signál, odpovídající žádané hodnotě tahu· Pro stabilizaci přímé regulace tahu se používá v poslední době též některá z forem dynamické korekce. Jťknapř. o paralelní korektor, který z důvodu nestacionarity parametrů řízené soustavy se nastavuje· Korektor je koncipován jako aperiodický člen druhého řádu formou kaskádního spojení dvou rychlých integrátorů· K stabilizaci systému se využívá výstupu z obou integrátorů jako přídavné stavové vložky·Until now, a cell is used to control the tension in the rewinding material. · Indirect control of tension or direct control of tension · Indirect tension control is actually control of tension without feedback and consists in accurate determination of the anchor current of the driving motor of the tension mechanism respecting accelerating and braking torque of the drive motor, instantaneous electrical and mechanical losses, instantaneous coil diameter, etc. · For direct draft control, the draft regulator is superior to the anchor current regulator of the drive motor, where negative feedback is connected from the draft sensor output to the draft regulator input. · To stabilize direct tension control, some form of dynamic correction has recently been used. Jťknapř. o The parallel corrector, which is set due to non-stationary parameters of the controlled system · The corrector is conceived as a second-order aperiodic member in the form of a cascade connection of two fast integrators · The output from both integrators is used as additional state inserts

Nevýhodou nepřímé regulace tahu je skutečnost,' že přesnost této regulace je přímo závislá na tom, jak přesně se určí kotevní proud poháněcího motoru tahového mechanizmu při respektování urychlujícího a brzdného momentu poháněcího motoru a další výše uvedené veličiny, což zejména ve válcovenském procesu není jednoduchá záležitost. U přímé regulace tahu, i když se tato ve srovnání s nepřímou regulací tahu jeví jako vhodnější řešení, se ve skutečnosti jedná o dynamicky složitou a špatně regulova2The disadvantage of indirect thrust control is that the accuracy of this control is directly dependent on how precisely the anchor current of the traction motor is determined while respecting the acceleration and braking torque of the drive motor and the other variables mentioned above, which is not a simple matter. . Direct thrust control, although this seems to be a more suitable solution compared to indirect thrust control, is in fact a dynamically complex and poorly controlled2

236 277 telnou soustavu, kde dochází k značným potížím se stabilitou vytvořeného systému. V případě použití paralelního korektoru, který zlepšuje stabilitu přímé regulace tahu, lze spatřovat nedostatek právě v nutnosti jeho nastavování v průběhu technologického procesu, V každém případě si toto nastavování vyžádá složitý číslicový člen, např. procesní počítač.236 277 system, where there are considerable problems with the stability of the created system. In the case of using a parallel corrector, which improves the stability of direct thrust regulation, there is a lack of precisely the need to adjust it during the technological process. In any case, this adjustment requires a complex digital member, eg a process computer.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro regulaci tahu v převíjeném materiálu podle vynálezu, které sestává z poháněcího motoru, čidla úhlové rychlosti poháněcího motoru, čidla rychlosti převíjeného materiálu, čidla tahu, čidla kotevního proudu poháněcího motoru, akčního bloku, tří kompenzačních bloků, vyhodnocovacího bloku a regulátoru tahu.The drawback control device of the rewinding material according to the invention, which consists of a drive motor, a drive motor angular speed sensor, a rewind speed sensor, a thrust sensor, a drive motor anchor current sensor, an action block, three compensation blocks, an evaluation block and a controller thrust.

Podstata nalezu jtz v tom _# že výstup čidla tahu je zapojen na zpětnovazební vstup regulátoru tahu, jehož výstup je připojen k zadávacímu vstupu třetího kompenzačního bloku, jehož výstup je paralelně spojen se stabilizačním vstupem regulátoru tahu a odchylkovým vstupem druhého kompenzačního bloku. Výstup druhého kompenzačního bloku je připojen na korekční vstup prvního kompenzačního bloku, na jehož zpětnovazební vstup je zapojen výstup čidla úhlové rychlosti poháněcího motoru. Na zadávací vstup prvního kompenzačního bloku je pak zapojen výstup vyhodnocovacího bloku, jehož první informační vstup je spojen s výstupem čidla rychlosti převíjeného materiálu. Výstup prvního kompenzačního bloku je zapojen jednak na zpětnovazební vstup třetího kompenzačního bloku a jednak na zadávací vstup akčního bloku, k jehož zpětnovazebnímu vstupu je připojen výstup čidla kotevního proudu poháněcího motoru. Na výstup akčního bloku je pak zapojen poháněči motor tahového mechanizmu.Summary of Findings _# jtz in that the tension sensor output is connected to a feedback input of the draft regulator, whose output is connected to the tendering input of the third compensation block whose output is connected in parallel with the stabilizing tension regulator inlet and the second inlet odchylkovým compensation block. The output of the second compensation block is connected to the correction input of the first compensation block, to whose feedback input the output of the angular speed sensor of the driving motor is connected. The output of the evaluation block is connected to the input input of the first compensation block, the first information input of which is connected to the output of the speed sensor of the rewinding material. The output of the first compensation block is connected both to the feedback input of the third compensation block and to the input input of the action block, to whose feedback input the output of the anchor current sensor of the driving motor is connected. The actuator motor of the traction mechanism is then connected to the output of the actuator block.

Přínosem zařízení podle vynálezu je to, že rychlé poruchy regulačního systému tahu, např. strmá změna rychlosti materiálem spojených rychlostně řízených mechanizmů, zařízení dynamicky rychle odreguluje. Další výhodou je vlastní astatismus tahu, který se projeví funkcí dynamicky pomalejších nadřazených smyček. Mezi přínosy zařízení podle vynálezu je nutno zařadit i důležitou vlastnost tohoto řešení, jako je malá citlivost dynamické kvality na geometrii, mechanických vlastnostech a průměru svitku navíjeného, resp. rozvíjeného materiálu. Jedná se tedy o robustnost řízení vůči změnám parametrů řízené soustavy.The benefit of the device according to the invention is that rapid failures of the thrust control system, e.g., a steep change in the speed of the material-coupled speed-controlled mechanisms, dynamically control the device dynamically. Another advantage is the intrinsic astatism of the stroke, which is manifested by the function of dynamically slower parent loops. Among the advantages of the device according to the invention is also important feature of this solution, such as low sensitivity of dynamic quality to geometry, mechanical properties and diameter of coiled or wound coil. developed material. It is therefore the robustness of the control against changes in the parameters of the controlled system.

- 3 236 277- 3 236 277

Zařízení pro regulaci tahu v převíjeném materiálu podle vynálezu je příkladně schematicky znázorněno blokovým schématem na připojeném výkresu·The tension control device in the rewinding material according to the invention is illustrated schematically by way of example in a block diagram in the accompanying drawing.

Zařízení podle vynálezu sestává z čidla 4.2 úhlové ryohlosti poháněcího motoru 4.4 a čidla 2 rychlosti převíjeného materiálu 11. což jsou v daném případě tachodynama, z nichž čidlo 4.2 úhlové rychlosti je mechanicky svázáno s poháněcím motoremThe device according to the invention consists of the angular velocity sensor 4.2 of the drive motor 4.4 and the speed sensor 2 of the rewinding material 11, which in this case are tachodynamics, of which the angular velocity sensor 4.2 is mechanically coupled to the drive motor.

4.4 a čidlo 2 rychlosti převíjeného materiálu 11 s převáděcím válečkem £, čidla £, což je např* dvouválečkový měřič tahu včetně převodníku síla - elektrické napětí, čidla 5*4 kotevního proudu poháněcího motoru 4.4. realizovaného proudovým transformátorem s usměrněním a akčního bloku j>, tvořeného tyristorovým měničem včetně autonomního řízení proudu kotvy poháněcího motoru 4.4. Dále zařízení podle vynálezu sestává z prvního kompenzačního bloku 6, realizovaného operačními zesilovači, vyhodnocovacího bloku £, což je v daném případě analogová dělička, druhého a třetího kompenzačního bloku 8, 2» tvořených např. operačními zesilovači ve funkci integrátorů a regulátoru 10 tahu, což je např* operační zesilovač v proporcionálně integračním zapojení. Součástí zařízení podle vynálezu je i poháněči, motor 4.4 tahového mechanizmu 4. Jednotlivé bloky 2 £0» čidlo rychlosti převíjeného materiálu 11. čidlo 4.2 úhlové rychlosti, poháněči motor 4.4. čidlo £ tahu a čidlo 5.4 kotevního proudu jsou pak zapojeny následovně. Výstup čidla £ tahu je zapojen na zpětnovazební vstup £ regulátoru £0 tahu, jehož zadávací vstup h je spojen s ovladačem v nezakresleném ovládacím pultu, resp. s výstupem nezakresleného nadřízeného systému. Výstup regulátoru 10 tahu je připojen k zadávacímu vstupu e třetího kompenzačI ního bloku_9, jehož výstup je paralelně spojen se stabilizačním vstupem g regulátoru 10 tahu a odchylkovým vstupem n druhého kompenzačního bloku 8. Výstup druhého kompenzačního bloku 8 je připojen na korekční vstup k prvního kompenzačního bloku 6, na jehož zpětnovazební vstup 1 je zapojen výstup čidla 4.2 úhlové rychlosti poháněcího motoru 4.4 a na stabilizační vstup £ výstup nezakresleného sumačního bloku informací o kotevním proudu, napětí výstupu omezovače strmosti kotevního proudu apod. Na zadávací vstup i prvního kompenzačního bloku 6 je pak připojen výstup vyhodnocovacího bloku £, jehož první informační4.4 and the speed sensor 2 of the rewinding material 11 with the transfer roller,, the sensor,, which is eg a two-roller thrust meter including a force-to-voltage converter, an anchor current sensor 5 * 4 of the driving motor 4.4. realized by rectifier current transformer and action block j>, consisting of thyristor converter including autonomous control of armature current of driving motor 4.4. Furthermore, the device according to the invention consists of a first compensation block 6 implemented by the operational amplifiers, an evaluation block 6, which in this case is an analog divider, of the second and third compensation blocks 8, 2 formed e.g. by operational amplifiers as integrators and thrust regulator 10. for example, the * operational amplifier is proportionally integrated. Part of the device according to the invention is also a drive motor 4.4 of the tensile mechanism 4. The individual blocks 40 of the rewinding material speed sensor 11 an angular speed sensor 4.2 of the drive motor 4.4. The pull sensor 8 and the anchor current sensor 5.4 are then connected as follows. The output of the thrust sensor is connected to the feedback input £ of the thrust regulator 0 0, whose input input h is connected to a controller in a control panel (not shown). with the output of a non-drawn master system. The output of the thrust regulator 10 is connected to the input input e of the third compensation block 9, the output of which is connected in parallel to the stabilization input g of the thrust regulator 10 and the deviation input n of the second compensation block 8. 6, whose feedback input 1 is connected to the output 4.2 of the angular velocity of the drive motor 4.4 and to the stabilization input 6 is the output of an undrawn anchor current summing block, anchor current stall limiter output voltage etc. the output of the evaluation block £ whose first information

- 4 236 277 vstup o je spojen s výstupem čidla 2 rychlosti převíjeného materiálu 11 a druhý informační vstup d s výstupem nezakresleného bloku pro vyhodnocení průměru svitku na tahovém mechanismu 4^· Výstup prvního kompenzačního bloku 6 je zapojen jednak na zpětnovazební vstup m třetího kompenzačního bloku 2 a jednak na zadávací vstup & akčního bloku 2» k jehož zpětnovazebnímu vstupu £ je připojen výstup čidla 5.4 kotevního proudu poháněcího motoru4 236 277 the input o is connected to the output of the rewind material speed sensor 2 and the second information input d with the output of a blank block for evaluating the coil diameter on the traction mechanism 4. The output of the first compensation block 6 is connected to the feedback input m of the third compensation block and, on the other hand, to the input input & of the actuator block 2 ' to whose feedback input 6 the output of the anchor current sensor 5.4 of the driving motor is connected

4,4 a jehož silový vstup oje přes čidlo 5,4 kotevního proudu poháněcího motoru 4,4 připojen na nezakreslený silový rozvod·4.4 and its power input of the drawbar is connected to an undisturbed power distribution via an anchor current sensor 5.4 of the drive motor 4.4.

Na výstup akčního bloku 2 je pak zapojen poháněči motor 4,4 tahového mechanizmu 4,The output motor of the thrust mechanism 4 is then connected to the output of the actuator block 2,

Funkce zařízení podle vynálezu je následující :The function of the device according to the invention is as follows:

Převíjený materiál 11 je napínán mezi bubnem tahového mechanizmu 4 a dalším nezakresleným rychlostně řízeným mechanismem, např· válcovací stolicí, a to přes váleček čidla ± tahu a převáděcí váleček J· Vlastní tah, t.zn· i moment, je vytvářen poháněcím motorem 4,4 , který je výkonově řízen přes akční blok 5 signálem na zadávacím vstupu a· Akční blok 2 má autonomní regulátor kotevního proudu s vlastní zpětnou vazbou přivedenou z čidla 5,4 kotevního proudu na jeho zpětnovazební vstup b· Zadání pro akční blok 5. je výstupním signálem prvního kompenzačního bloku 6, který je vlastně součástí rozšířeného regulátoru tahu, tvořeného ještě druhým a třetím kompenzačním blokem 8, 2 ^a regulátorem 10 tahu· Kompenzační bloky 6, 8, 2 včetně stabilizační zpětné vazby, vedené z výstupu třetího kompenzačního bloku 2 ^na stabilizační vstup & regulátoru 10 tahu, koncipují ve své podstatě sériový komparátor regulačního systému se všemi průvodními pozitivními vlivy na dynamiku· Na korekční vstup k prvního kompenzačního bloku 6 je pak přiveden signál z přímé větve rozšířeného regulátoru tahu a na zadávací vstup χ signál pro zadání okamžité úhlové rychlosti tahového mechanizmu 4^, získaný z čidla 2 rychlosti převíjeného materiálu 11 a upravený ve vyhodnocovacím bloku χ signálem na jeho druhém informačním vstupu d, odpovídajícím průměru svitku na tahovém mechanizmu 4, První kompenzační blok 6 funguje tedy v podstatě jako rychlý pseudoregulátor rychlosti, kde zpětná vazba skutečné rychlosti poháněcího motoru 4,4 tahového mechanizmu Y je přivedena z čidla 4,2 úhlové rychlosti poháněcího motoru 4,4 na zpětnovazební vstup J·The rewound material 11 is tensioned between the drum of the tensile mechanism 4 and another non-drawn speed-controlled mechanism, for example a rolling mill, through the tension sensor roller and the transfer roller J. 4, which is power-controlled via the input block 5 by a signal at the input input; and • the input block 2 has an autonomous anchor current regulator with its own feedback from the 5.4 current anchor current sensor to its feedback input. the first compensation block 6, which is actually part of the extended thrust regulator, consisting of the second and third compensation blocks 8, 2 ^and the thrust regulator 10 · Compensation blocks 6, 8, 2 including the stabilization feedback from the output of the third compensation block 2 ^{to the} stabilization input & thrust regulator 10, conceive series in essence The correction input to the first compensation block 6 is then supplied with a signal from the direct branch of the extended thrust regulator and to the input input χ a signal for entering the instantaneous angular velocity of the traction mechanism 4 ^, obtained from the sensor 2 the speed of the rewound material 11 and provided in the evaluation block χ by a signal at its second information input d corresponding to the coil diameter on the traction mechanism 4. The first compensation block 6 thus functions essentially as a fast pseudo-speed regulator where the actual speed of the drive mechanism Y is brought from the sensor 4.2 of the angular speed of the drive motor 4.4 to the feedback input J ·

- 5 236 277 tohoto prvního kompenzačního bloku 6» Popsaný stabilizační účinek rychlostních i tahových poruch v převíjeném materiálu 11 je navíc zesílen pomocí lineární kombinace dalších složek stavu, jako např· informace o kotevním proudu, kotevním napětí, atd·, na stabilizačním vstupu j. prvního kompenzačního bloku 6· Funkce druhého a třetího kompenzačního bloku 8, £ a regulátoru 10 tahu spolu úzce souvisí· Výstupní signál nadřazeného regulátoru 10 tahu , se pak přivádí na zadávací vstup q třetíhp kompenzačního bloku který společně s druhým kompenzačním blokem 8 působí funkčně jako astatický pseudoregulátor odchylky regulátoru 10 tahu· Pro vysvětlení lze uvést, že pokud popřeme existenoi prvního a třetího kompenzačního bloku 6, 8, měla by hodnota odchylky z regulátoru 10 tahu úrovňově souhlasit ae vstupním zadáním kotevního proudu na zadávaeím vstupu & akčního bloku £· Proto tento signál je zároveň použit jako zpětnovazební vstup £ třetího kompenzačního bloku £· 0 astatismus zmíněného pseudoregulátoru odchylky regulátoru 10 tahu se stará v podstatě až v pořadí druhý, t»j· druhý kompenzační blok 8, což je relativně pomalý analogový integrátor·The described stabilizing effect of the speed and tensile failures in the rewound material 11 is further enhanced by a linear combination of other state components, such as anchor current information, anchor voltage, etc., at the stabilization input j. The output signal of the master thrust regulator 10 is then applied to the input input q of the third compensation block which, together with the second compensation block 8, functions functionally as an astatic Pseudo-regulator of thrust regulator 10 · For the sake of clarity, if we deny the existence of the first and third compensation blocks 6, 8, the value of the thrust regulator 10 should match the level of the anchor current at the input & action block. l is also used as a feedback input of the third compensation block £ £ · 0 astatismus said pseudoregulátoru deviations tension regulator 10 takes up substantially in the second sequence, t »j · second compensation block 8, which is a relatively slow analog integrator ·

Zařízení podle vynálezu lze s výhodou použít nejen pro regulaci tahu v převíjeném materiálu, ale i např· pro řízení lanovleků, apod·, aniž by se podstata vynálezu změnila*The device according to the invention can advantageously be used not only for tension control in the rewound material, but also for example for the control of cable cars, etc., without changing the nature of the invention.

Claims

A tension control device for rewinding, consisting of a drive motor, a drive motor angular speed sensor, a rewind speed sensor, a pull sensor, a drive motor anchor current sensor, an actuator block, three compensation blocks, an evaluation block and a thrust regulator, that the output of the draft sensor (4) is connected to the feedback input (f) of the draft regulator (10) whose output is connected to the input input (e) of the third compensation block (9) »whose output is connected in parallel to the stabilization input (g) (10) the thrust and deviation input (n) of the second compensation block (8), the output of which is connected to the correction input (k) of the first compensation block (6), to whose feedback input (£) the sensor output is connected (* T) ) of the angular velocity of the driving motor (Ϊ.Ό) and to the input input (i) of the output of the evaluation block (7), whose first information input ( o) is connected to the output of the rewinding material speed sensor (2), the output of the first compensation block (6) being connected both to the feedback input (m) of the third compensation block (9) and to the input input (a) of the action block (5), to whose feedback input (b) the sensor output (5.Ό of the anchor current of the driving motor ('ΐ,' ΐ) and the output of the driving motor (Ϊ.Υ) of the traction mechanism (Ύ) are connected.