DE1538366B1 - Schaltungsanordnung zur sollwert nstellung fuer e fre quenzabhaengigen drehzahlen mehrerer in einem festen ein stellbaren dreh hlverhaeltnis zueinander stehender wechselstrommotoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- griff in die Drehzahl eines Antriebes ändert sich soanordnung zur Sollwerteinstellung für die frequenz- fort das Drehzahlverhältnis zu dem vorhergehenden abhängigen Drehzahlen mehrerer in einem festen, und dem nachfolgenden Antrieb, da letzterer seine einstellbaren Drehzahlverhältnis zueinander stehender einmal eingestellte Drehzahl beibehält und diese Ein-— insbesondere bei kontinuierlichen Herstellungs- 5 Stellung bei der Sollwertveränderung des davorliegenverfahren durch Arbeitsgut miteinander gekoppel- den Antriebes nicht mit verändert wird. Bei einem ter —, über Frequenzumformer gespeister Wechsel- derartigen System spricht man von einer »Parallelstrommotoren, mit einem Impulsgenerator konstanter schaltung« der Sollwerteinsteller.
Frequenz, dessen Impulsreihe der jedem Frequenz- Um die genannten Nachteile dieser Parallelschalumformer zugeordneten Zählschaltung zugeführt ist. io tung zu vermeiden, kann man sich der bekannten

In verschiedenen Industriezweigen werden bei kon- »Kaskadenschaltung« bedienen (AEG-Mitteilungen,

tinuierlichen Herstellungsverfahren genaue Über- 51,1961, S. 135 bis 144, insbesondere Bild 1), bei der

wachungen der voneinander verschiedenen Drehzah- der Sollwert nicht nur seinem zugehörigen Antrieb

len der einzelnen Motoren verlangt. Zu diesen In- zugeführt wird, sondern auch dem jeweils nachfol-

dustriezweigen gehören z. B. die Textil-, die Kunst- 15 genden Antrieb. Dadurch wird dessen Drehzahl

faser-, die Kunststoffilm- und Papierindustrie, bei ebenfalls gleichsinnnig mit verändert, so daß das

denen ein Materialstrang oder -band von einem Vor- Drehzahlverhältnis erhalten bleibt,

ratsplatz über verschiedene Stufen bis zum fertigen Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,

Erzeugnis bearbeitet wird. eine Schaltungsanordnung zur Sollwerteinstellung für

Zur Veränderung der Eigenschaften des Material- 20 die frequenzabhängigen Drehzahlen mehrerer in stranges, ζ. B. seiner Dicke oder Oberflächenbeschaf- einem festen, einstellbaren Drehzahlverhältnis zueinfenheit, kann der Motor an einer Station mit einer ander stehender, über Frequenzumformer gespeister bestimmten Drehzahl angetrieben werden, die etwas Wechselstrommotoren zu schaffen, bei der die die größer ist als die Drehzahl an der vorhergehenden Frequenzumformer führenden Steuerfrequenzen auf Station. Dieser Unterschied in den Drehzahlen wird 25 einfache Weise gebildet werden und bei der das Drehallgemein durch das Verhältnis der Drehzahl an der Zahlverhältnis zwischen benachbarten Motoren geeinen Station zu der Drehzahl des Motors an der vor- ändert werden kann, ohne daß dadurch die vorher hergehenden Station ausgedrückt und trägt die Be- eingestellten Drehzahlverhältnisse zwischen den anzeichnung »Zugverhältnis«. Im vorhergehenden Bei- deren Motoren beeinflußt werden,
spiel wird das Zugverhältnis als »positiv« bezeichnet, 30 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gewas bedeutet, daß an der einen Station eine 'höhere löst, daß zwischen je zwei Zählschaltungen aufein-Drehzahl vorhanden ist als an der vorhergehenden anderfolgender Antriebe eine Vergleichsstufe geschal-Station. Da dieser Ausdruck als feste Bezeichnung in tet ist, deren erster Eingang mit der einen Zählschaldie Technik eingegangen ist, wird in der Beschrei- tung und deren zweiter Eingang mit der vorhergehenbung die Bezeichnung »positives Zugverhältnis« he- 35 den Zählschaltung über eine Einrichtung zur Einstelnutzt, um ein Drehzahlverhältnis mit einem Wert lung der Größe des von der vorhergehenden Zählgrößer als 1 zu bezeichnen. Wenn beispielsweise der schaltung gelieferten Signals verbunden ist und deren Motor an der einen Station mit 105 U/sec betrieben Ausgangsimpulse dem Frequenzumformer des nachwürde und der Motor an der vorhergehenden Station folgenden Antriebs zugeführt sind,
mit 100 U/sec, dann würde das bestehende Drehzahl- 40 Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Verhältnis von 1,05 als »positiv 5 % Zug« bezeichnet ist zwischen der Zählschaltung und dem ersten Einwerden. Analog dazu würde, wenn die eine Station gang der Vergleichsstufe ein Digital-Analog-Wandler bei 97 U/sec und die vorhergehende Station bei geschaltet, die Einrichtung zur Einstellung der Größe 100 U/sec angetrieben würde, dieses Drehzahlverhält- des von der vorhergehenden Zählschaltung geliefernis von 0,97 als »negativ 3% Zug« bezeichnet wer- 45 ten Signals als Spannungsteilernetzwerk mit einem den. Ein solches negatives Zugverhältnis kann zwi- einstellbaren Potentiometer ausgebildet und der Aussehen Stationen zur Anwendung kommen, bei denen gang der Vergleichsstufe mit dem Löscheingang der eine genau geregelte Erwärmung des Materialstran- Zählschaltung verbunden.

ges oder -bandes zur Erzeugung einer genau geregel- Weiter können zwischen dem Spannungsteilernetzten Schrumpfung durchgeführt wird. 50 werk und der vorhergehenden Zählschaltung ein

Bei Antriebsanordnungen mit mehreren, durch Ar- Speicher und ein Digital-Analog-Wandler geschaltet

beitsgut miteinander gekoppelten Elektromotoren ist sein.

es -erforderlich, daß sich bei gewünschter Änderung Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen des Drehzahlverhältnisses zwischen zwei benachbar- insbesondere darin, daß es bei voreingestellten Zugten Motoren nur dieses Verhältnis ändert, während 55 Verhältnissen möglich ist, nur ein Zugverhältnis zwidie einmal eingestellten Drehzahlverhältnisse zwi- sehen zwei aufeinanderfolgenden Motoren zu verschen den anderen Motoren aufrechterhalten bleiben. ändern, wobei durch automatische Korrektur für alle Diese Forderung kann jedoch nur erfüllt werden, anderen Motoren die vorher eingestellten Drehzahlwenn sich die Absolutdrehzahlen der in Arbeitsrich- und damit Zugverhältnisse aufrechterhalten werden, tung folgenden Antriebsmotoren ebenfalls ändern. 60 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Es ist bereits eine Schaltungsanordnung für eine Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher Antriebsanordnung bekannt (deutsche Auslegeschrift beschrieben. Es zeigt

1ST 9089 VtIIb/21c), bei der die feste Frequenz eines Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanord-

Impulsgenerators sämtlichen Zählstufen zugeführt nung nach der Erfindung,

wird, von denen dann durch Auszählen einer be- 65 F i g. 2 ein Prinzipschaltbild der digitalen Steuerstimmten Anzahl von Impulsen, die von Zählstufe stufen in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1.
zu Zählstufe unterschiedlich ist, die Steuerfrequenzen Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der für die einzelnen Antriebe gebildet werden. Bei Ein- Erfindung für die an vier verschiedenen Bearbeitungs-

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Stationen angeordneten Motoren. Diese Bearbeitungs- tungsstation und eines Hauptumformers 36 und eines Stationen werden als »Antriebsgruppen« bezeichnet. Hilfsumformers 37 an der vierten Bearbeitungsstation Es ist ersichtlich, daß gemäß dem Aufbau mehr oder gebildet, um entsprechend die Drehzahl der Motoren auch weniger Antriebsgruppen vorhanden sein kön- 30 und 40 zu steuern.

nen. Die beiden Motoren 10 und 11 an der Bearbei- 5 Links in Fig. 2 ist die Digital-Zugsteuerstufe 14 tungsstation 1 laufen im Betrieb mit gleicher Dreh- gezeigt. Diese Stufe besitzt eine Vergleichsstufe 41 zahl. Ein weiterer Motor 20 ist an der Bearbeitungs- mit einer Eingangsleitung 42, über die eine erste station 2 angeordnet und arbeitet mit einer anderen Spannung Vl empfangen wird, und eine zweite Ein-Drehzahl. An der Station 3 ist ein Motor 30 zur Re- gangsleitung 43, über die eine weitere Eingangsspangelung mit einer weiteren Drehzahl vorgesehen, und io nung V 2 empfangen wird. Über eine Leitung 44 wird an der Station 4 wird ein Motor 40 mit einer noch ein Ausgangssignal gegeben, wenn die Vergleichsstufe anderen Drehzahl angetrieben. Alle diese Motordreh- 41 feststellt, daß Vl und V 2 gleich sind. Das bei zahlen basieren auf einer gemeinsamen Bezugsgröße, Spannungsgleichheit abgegebene Ausgangssignal wird die in der dargestellten Anlage durch die Frequenz über die Leitungen 44, 25 dem Hauptumformer 26 der Ausgangsimpulse vom Hauptoszillator 12 gegeben 15 und über die Leitungen 44, 45 einer Zählschaltung 46 ist. Der Hauptoszillator 12 führt seine Ausgangs- zugeführt, um ein Rückstellsignal zu übertragen. In impulse zu einer digitalen Zugsteueranlage 13, welche der Zählschaltung 46 befinden sich drei getrennte vier getrennte Digital-Zugsteuerstufen 14, 16, 18 und Stromkreisanordnungen. Zu ihnen gehört ein Zähl-22 besitzt. Zu jeder Zugsteuerstufe gehört eine Ein- kreis 47, der einer binären Zählkette ähnlich ist, ein richtung zur Einstellung des Zugverhältnisses zwi- 20 Vorbereitungsstromkreis 48 zur Erwirkung eines sehen dem Motor oder den Motoren, die der ersten praktisch augenblicklichen Betriebes des Zählkreises . Stufe zugeordnet sind, und dem Motor oder den Mo- 47 bei Empfang jedes Impulses über die Leitung 24 ψ toren der folgenden Stufe. Das heißt, zur Digital- und ein Gitterstromkreis 49, der als Ausgangskanal Zugsteuerstufe 14 gehört der Steuerknopf eines Po- für die Weiterführung der Information über mehrere tentiometers 15 zur Einstellung des Zug- oder Dreh- 25 Leitungen 50 zu einem Digital-Analog-Wandler (D/A) Zahlverhältnisses zwischen den beiden Motoren 10 51 dient. Das Ausgangssignal des D/A-Wandlers 51 und 11 und dem Motor 20. Zur Stufe 16 gehört der wird auf eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen Steuerknopf eines Potentiometers 17 zur Einstellung 52 und 53, die zwischen, dem Wandler 51 und einem des Zugverhältnisses zwischen den Motoren 20 und als Bezugspotential (Erde) angenommenen Punkt ge-30 und zur Zugsteuerstufe 18 der Steuerknopf eines 30 schaltet sind, übertragen. Die Eingangsleitung 43 Potentiometers 19 zur Einstellung des Zugverhältnis- geht von dem Verbindungspunkt der Widerstände ses zwischen den Motoren 30 und 40. Da keine wei- 52 und 53 aus. Somit ist die Größe der Spannung V2 tere Antriebsgruppe vorhanden ist, ist der Steuer- auf der Eingangsleitung 43 eine Funktion des Spanknopf eines Potentiometers 23 in der Stufe 22 un- nungsausgangswertes des D/A-Wandlers 51 und den wirksam und braucht für jene Einheit nicht vorgese- 35 entsprechenden Widerstandswerten der Widerstände hen zu werden. Im Interesse der Vereinfachung ist 52 und 53. Wenn diese Widerstände in ihren Ohmaber ein solcher Steuerknopf für jede Zugsteuerstufe werten gleich sind, was zur Erläuterung angenommen vorgesehen. wird, dann ist die Amplitude der Spannung V 2 gleich

An der ersten Bearbeitungsstation empfängt die der halben Amplitude des Spannungsausgangs des Digital-Zugsteuerstufe 14 Einstellimpulse über eine 40 D/A-Wandlers 51.

Leitung 24 und gibt Ausgangsimpulse über eine Lei- Die Amplitude der anderen Vergleichsstufen-

tung 25 zum Hauptumformer 26 weiter. Es wird auch eingangsspannung Vl wird durch die Spannungsteiein Zugsignal über eine Leitung 27 auf die Digital- lerschaltung 54, welche aus einer Reihenschaltung ) Zugsteuerstufe 16 der zweiten Bearbeitungsstation eines Widerstandes 55, eines Potentiometers 56, desübertragen. Das Ausgangssignal vom Hauptumformer 45 sen Abgriff 57 mit der Leitung 42 verbunden ist, und 26 regelt die Arbeitsfolge für jeden der Hilfsumfor- eines Widerstandes 58 besteht, bestimmt. Somit ist mer 28 und 29 und somit entsprechend die Drehzah- die Amplitude der Spannung Vl eine Funktion der len der Motoren 10 und 11. Die erste Antriebsgruppe an die Spannungsteilersdhaltung 54 gelegten Spankönnte auch nur aus einem einzigen Hilfsumformer nung und der Einstellung des Abgriffs 57. Bei be-28 und dem Motor 10 bestehen oder könnte zusatz- 50 stimmten Anwendungsarten kann die Spannungsteilich zu den Umformern 28 und 29 und den Motoren lerschaltung 54 nur aus festen Widerständen (ähnlich 10 und 11 noch weitere Hilfsumformer und Motoren den Widerständen 52 und 53) bestehen, wobei die einschließen. Dieses trifft auch auf die anderen Be- Leitung 42 dann an einen Zwischenpunkt dieser Wiarbeitungsstationen der Anlage zu. derstandsschaltung angeschlossen ist, um den Wert

An der Bearbeitungsstation 2 empfängt die Digital- 55 der Spannung Vl als konstanten Bezugswert abzu-Zugsteuerstufe 16 Einstellimpulse über die Leitung 24 geben und so die erste Antriebsgruppe mit einer und ein Bezugssignal über die Leitung 27. Die Stufe Grund- oder Bezugsdrehzahl zu betreiben.
16 bildet Ausgangsimpulse über eine Leitung 31 mit Eine Ausgangsverbindung führt von dem Zählkreis

einer Frequenz, die eine Funktion der über die Lei- 47 der Zählschaltung 46 über eine Leitung 60 zu tung 24 empfangenen Zeitimpulse und des über die 60 einer Speichereinheit 61, in der die Anzahl der Im-Leitung 27 von der ersten Zugsteuerstufe 14 empfan- pulse gespeichert wird, welche über die Leitung 24 genen Bezugssignals ist. Dieses Ausgangssignal auf zur Zählschaltung 46 gelangen, bevor die Vergleichsder Leitung 31 regelt die Betriebsfrequenz eines stufe 41 eine Gleichheit zwischen den Spannungen Vl Hauptumformers 32 und steuert entsprechend die Be- und V2 erkennt. Dieses eine Zahl kennzeichnende triebsfrequenz eines Hilfsumformers 33 und damit 65 Signal wird von der Speichereinheit 61 über mehrere die Drehzahl des Motors 20. In gleicher Weise werden Leitungen, die durch eine Leitung 62 dargestellt sind, die Betriebsfrequenzen eines Hauptumformers 34 zu einem D/A-Wandler 63 geführt, der eine Um- und eines Hilfsumformers 35 an der dritten Bearbei- Wandlung dieses Signals in ein entsprechendes Span-

nungsamplitudensignal bewirkt. Dieses Analogsignal wird an eine Spannungsteilerschaltung angelegt, die aus einem Widerstand 64, einem Potentiometer 15 einschließlich seines Abgriffs 65 und einem Widerstand 66 besteht. Demzufolge ist die Spannung, die an der Leitung 27 abgenommen wird, eine Funktion der Amplitude der Ausgangsspannung des D/AWandlers 63 und der entsprechenden Werte der Widerstände 64, 66 und des Potentiometers 15 sowie der Einstellung seines Abgriffs 65.

Aus der F i g. 2 ist ersichtlich, daß eine Vergleichsstufe 41 die Spannungseingangssignale Vl und V 2 auf den Eingangsleitungen 42 und 43 ununterbrochen untersucht, um eine Gleichheit zwischen diesen Spannungswerten festzustellen. Solange dort keine Gleichheit vorhanden ist, ist die Zählschaltung 46 in der Form wirksam, daß sie die Zeiteinstellimpulse anhäuft, die sie über die Leitung 24 von dem Hauptoszillator empfängt. Nach Empfang jedes Impulses in der Zählerschaltung 46 und Zählung desselben in ao dem -Zählkreis 47 wird diese Information durch den Gitterkreis 49 zum D/A-Wandler 51 weitergeleitet, der eine analoge Ausgangsspannung abgibt, deren Amplitude sich somit in kleinen Stufen bei Empfang jedes folgenden Zeiteinstellimpulses über die Leitung 24 erhöht. Das heißt, die Ausgangsspannung des Wandlers 51 ist eine Impulsreihe allmählich ansteigender Amplituden, deren Impulsdauer für die Wahrnehmung der Spannung V 2 durch die Vergleichsstufe 41 ausreicht.

In Abhängigkeit von der voreingestellten Höhe der Spannung Vl wird irgendwann eine ausreichende Anzahl von Eingangsimpulsen über die Leitung 24 empfangen, in dem D/A-Wandler 51 in eine Analogspannung umgewandelt und an die Widerstände 52, 53 gelegt sein, so daß die Spannung V 2 gleich der Spannung Vl ist. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Vergleichsstufe 41 einen Ausgangsimpuls und führt diesen Impuls über die Leitungen 44 und 45 zum Zählkreis 47 innerhalb der Zählerschaltung 46. Die Wirkung dieses Impulses besteht in der Übertragung dieser Information über die Leitung 60 zur Speichereinheit 61, in der jetzt die Gesamtzahl der über die Leitung 24 zum Zählkreis 47 geführten Impulse gespeichert ist. Der Zählkreis 47 wird auf Null zurückgestellt. Der Ausgangsimpuls der Vergleichsstufe 41 wird über die Leitung 25 auch dem zugeordneten Hauptumformer 26 zugeführt, um die Betriebsfrequenz des Hauptumformers und somit die Motoren an der ersten Bearbeitungsstufe zu steuern. Der D/A-Wandler 63 gibt beim Empfang eines numerischen Signals von der Speichereinheit 61 an seinem Ausgang eine analoge Spannung ab, die der in der Speichereinheit 61 gespeicherten Zahl entspricht. Somit sieht der D/A-Wandler 63 eine konstante Gleich-Stromausgangsspannung vor, die zu der Anzahl der in der Zählschaltung 46 im vorhergehenden Zählintervall angesammelten Impulse in Beziehung steht, bevor die Vergleichsstufe 41 eine Gleichheit zwischen den Spannungen Vl und V2 feststellt. Durch Änderung der Einstellung des Abgriffs 65 kann der Wert der über die Leitung 27 und der Eingangsleitung 72 auf die Vergleichsstufe 71 übertragenen SpannungV 3 verändert werden. Aus der Erläuterung geht hervor, daß mit dem Potentiometer 15 eine Zugverhältnissteuerung zwischen den Zugsteuerstufen 14 und 16 und damit zwischen den Antriebsmotoren 10,11 und möglich ist. Das Zugverhältnis ist abhängig von der Einstellung des AbgrifEs 65. In der Zugsteuerungsstufe 16 schließt die Zählschaltung 76 ebenfalls einen Zählkreis 77, einen Vorbereitungskreis 78 und einen Gitterkreis 79 zur Übertragung der Ausgangsinformation über die Leitung 80 auf einen D/A-Wandler 81 ein. Die Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 81 ist an eine Spannungsteilerschaltung mit den Widerständen 83 und 82 gelegt, und eine Leitung 73 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspuikt zwischen den Widerständen 82 und 83 verbunden, um die Spannung V 4 auf die Vergleichsstufe 71 zu übertragen. In gleicher Weise ist der Zählkreis 77 über eine Leitung 90 mit dem Speicherkreis 91 und letzterer über eine Leitung 92 mit einem D/A-Wandler 93 verbunden. Die konstante Gleichstromausgangsspannung des D/A-Wandlers 93 ist der Spannungsteilerschaltung, bestehend aus dem Widerstand 94, dem Potentiometer 17 mit seinem einstellbaren Abgriff 95 und dem Widerstand 96, zugeführt. Es ist somit offensichtlich, daß die Einstellung des Abgriffs 95 das Zugverhältnis zwischen den Zugsteuersrufen 16 und 18 und damit auch das Verhältnis der Motordrehzahlen zwi- ^ sehen der zweiten und der dritten Antriebsgruppe (| bestimmt.

Wie aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels hervorgeht, ist es mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Sollwerteinstellung für die frequenzabhängigen Drehzahlen mehrerer Wechselstrommotoren möglich, das zwischen zwei Bearbeitungsstationen (Antriebsgruppen) bestehende Zugverhältnis während des Betriebes zu verändern, ohne daß sich die einmal eingestellten Zugverhältnisse zwischen den anderen Bearbeitungsstationen ändern.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Sollwerteinstellung für die frequenzabhängigen Drehzahlen mehrerer in einem festen, einstellbaren Drehzahlverhältnis zueinander stehender — insbesondere bei kontinuierlichen Herstellungsverfahren durch Arbeitsgut miteinander gekoppelter —, über Frequenz- i umformer gespeister Wechselstrommotoren, mit einem Impulsgenerator konstanter Frequenz, dessen Impulsreihe der jedem Frequenzumformer zugeordneten Zählschaltung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Zählschaltungen (46,76) aufeinanderfolgender Antriebe eine Vergleichsstufe (71) geschaltet ist, deren erster Eingang mit der einen Zählschaltung (76) und deren zweiter Eingang mit der vorhergehenden Zählschaltung (46) über eine Einrichtung (15) zur Einstellung der Größe des von der vorhergehenden Zählschaltung gelieferten Signals verbunden ist und deren Ausgangsimpulse dem Frequenzumformer (32) des nachfolgenden Antriebs zugeführt sind!

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zählschaltung (76) und dem ersten Eingang der Vergleichsstufe (71) ein Digital-Analog-Wandler (81) geschaltet ist, daß die Einrichtung (15) ein Spannungsteilernetzwerk (64, 66) mit einem einstellbaren Potentiometer (65) ist und daß der Ausgang der Vergleichsstufe (71) mit dem Löscheingang der Zählschaltung (76) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnungnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spannungsteilernetzwerk (64, 66) und der vorhergehenden Zählschaltung (46) ein Speicher (61) und ein Digital-Analog-Wandler (63) geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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