NO161554B - Apparat for styring av en opprullingsmaskin. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en anordning for styring av en opprullingsmaskin for papir, som angitt i innledningen til patentkrav 1.

Oppfinnelsens bakgrunn

Papirfabrikkens kunder ønsker vanligvis å kjøpe papirruller med en bestemt papirlengde eller en viss diameter. Det finnes styringsutstyr som kan stoppe en opprullingsmaskin med en forutbestemt papirlengde på rullen, men ikke med en viss rulldiameter. Kjente styringssystem for å gi en bestemt lengde vil heller ikke gi lukket-sløyfe-styring av opprullingsmaskinens retardasjon og bruker i stedet et to-nivå-stoppesystem. Opprul1igsmaskinens retardasjon starter på et punkt satt ved en hastighet som er fastlagt av drivverket og fortsetter inntil hastigheten er redusert til under en viss grense. Opprullingsmaskinen går deretter ved denne lave hastigheten til det andre eller endelige stoppunktet. Denne framgangsmåten kan gi riktig lengdes tyr ing, men den krever lang stopptid.

Et kjent system for å stoppe med en bestemt lengde er et såkalte "ASEA Rolltrimmer".

I US-PS 4.438.889 beskrives et datastyrt system for å styre stoppelengden ved å koble drivstyr ingen mellom to bremsehastigheter, en litt større enn den ønskete hastigheten og en litt mindre.

Formålet med oppfinnelsen

Hovedformålet med oppfinnelsen er å framskaffe en anordning for å styre en opprullingsmaskin slik at den automatisk og nøyaktig stopper ved en bestemt banelengde eller en bestemt rulldiameter.

Et annet formål med oppfinnelsen er å skape et styringssystem som på kortes mulig tid kan avbryte opprullingen enten med en bestemt banelengde eller en bestemt rulldiameter samtidig som det kompenseres fot skadde lag som er blitt fjernet i tilfelle banebrudd under opprulling.

Oppfinnelsens prinsipp

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved å gjennomføre framgangsmåten i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. Det er framskaffet et mikroprosessor-basert styringssystem hvor et antall viktige prametre er kjent, enten som forprogrammer te data, målte data eller data inngitt av operatøren. Disse parametrene omfatter retardasjonshastigheten i drivverket, ønsket lengde eller diameter, papirtykkelse ("caliper") og papirhastighet. Stoppestrekningen beregnes kontinuerlig som en funksjon av papirhastigheten. Når summen av stoppestrekningen og den kumulative lengden er større enn tilsiktet lengde, starter drivverket å bremse. Det er vesentlig å opprettholde en konstant oppbremsingshastighet ("retardasjonshastighet"), slik at beregningen av stoppestrekningen bare blir avhengig av papirhastigheten og ikke av rullens treghet.

Drivverket skifter mellom to retardasjonsgrader. Den antatte retardasjonen vil være det aritmetiske middel av disse to gradene. Datamskinen forteller drivverket når det skal starte retardasjonen og drivverket kobler over på høy retardasjonsgcad. Den beregnete stoppestrekningen vil derfor være lenger enn den virkelige stoppestrekningen. Ved en etterfølgende beregning vil datamskinen gi signal til drivverket om ikke å retardere og drivverket skifter over til lav retardasjonsgrad. Denne prosessen gjentas flere ganger når drivverket bremses. Retardasjonsgraden avhenger derfor av en spesiell styrekrets hvor styresløyfa er aktiv ned til null hastighet. 1 de fleste drivsystemer, finnes det en tidsforsinkelse fra det tidspunkt da en datamaskin gir en retardasjons-kommando til det tidspunkt drivverket starter nedbremsingen. En kor reksjonsfaktor kreves for å kompensere for reaksjonsforsinkelse. Behovet for slik kompensasjon blir mer tydelig dersom papiret rulles opp ved en lav hastighet.

I den driftstilstand som gir styring etter diameteren, vil stoppestrekningen sammen med tykkelsen på papiret tillate beregning av stoppediameteren. Forholdet mellom en viss liten lengde og en tilsvarende diameter brukes for å beregne papiret som går vekk etter banebrudd. Når banen drives, vil den foreliggende diameteren bli husket og når opprullingen gjenopptas (etter skjøting) blir en korrigert diameter beregnet. Datamaskinen vil foreta en automatisk innstilling av den kumulative lengden basert på disse dataene.

I den driftstilstand som gir lengdestopping, vil datamaskinen godta som inngangssignaler pulsene fra et trommel-tachometer (500 ppr), et rui1-tachometer (1 ppr) og tre statussignaler, nemlig for banebrudd, og signal for "gå og stopp" fra en programmerbar styringskrets, f.eks. av typen "Allen-Bradley PLC2". Pulsene fra trommel-tachometeret kumuleres i en teller 0 (16 bit) til en datamaskin, f.eks. av typen "INTEL ISBC 80/24". En progtamvareteller (16 bit) er koblet til telleren 0 for å tillate lagring av 4300 x IO6 enheter.

Rull-tachometerets pulser er inngangssignaler til datamaskinen som et første avbrudd (når datamaskinen bekrefter dette avbruddet, beregner den de små trommelpulsene fra den forutgående rull-tachometer-stopp). Denne rutinen vil derfor i hovedsak beregne forholdet mellom frekvensene til de to tachometrene. Dette forholdet, sammen med programmets trommeldiameter gir informasjon om den opprullete rullens diameter, oppdatert for hvert lag som rulles opp.

Den ønskete lengden eller diameteren mates inn ved hjelp av hensiktsmessige brytere på et betjeningspanel. Trommeldiameteren blir også inngitt ved hjelp av binær-kodete-desiaml (BCD) -brytere, plassert på et ekstra kretskort. Papirtykkelsen mates inn gjennom et tastatur som er koblet til en datamaskin for rullstrukturen og føres deretter videre til datamaskinen for stopping etter en bestemt lengde. Papirtykkelsen kreves for å anslå det ekvivalente antall lag som rives av etter et banebrudd. Disse innstillingene kan avleses bare under oppstartingen (begynnelsen av en ny rull).

Datamaskinen gir som utgangssignal den opprullete diameteren og samlet lengde, slik at disse størrelsene angis på lysdioder (LED) montert på et betjeningspanel. Andre utgangsverdier omfatter et retardasjonsflagg, et stoppflagg for den programmerbare styringsenheten og drivverket og et lagtelleflagg til rullstruktur-datamaskinen for beregning av tetthet.

Samplehastigheten i en bestemt utførelsesform av oppfinnelsen for styring med lukket sløyfe er 0,5 sek. Samplehastigheten styres av en teller (teller 1) i datamaskinen. Ved nedtelling genererer den et andre avbrudd som forårsaker den rutine som overfører den kumulerte telleverdien fra trommel-tachometeret over til en siste sampletelling og deretter avleser den aktuelle kumulerte telleverdien fra trommel-tachometeret fra telleren 5.

Et banebrudd-signal fra den programmerbare styrekretsen stopper tellingen av pulsene fra trommel-tachometeret og pulsene fra rull-tachometeret avbrytes, hvilket låser fast angivelsen av opprullet diameter og samlet lengde. Datamaskinen husker også den foreliggende rulldiameteren og setter et internt ark-brudd-flagg.

Startsignalet fra den programmerbare styrekretsen kobler inn tellingen av de to tachometrene, slik at lengden og diameteren oppdateres.

Et stoppsignal fra styrekretsen utløser datamskinen som stopper på en bestemt lengde. Den anviste diameteren og lengden vil bli resatt. Ønsket lengde eller diameter og papirtykkelse leses inn for neste rull.

Eksempelbeskr ivelse

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 viser et frontriss av et styrepanel for en styrekrets som skal stoppe på en bestemt lengde eller en bestemt diameter, med anviserenheter for lengde og diameter, en enhet fot innlesing av koder for lengde og en føler,

fig. 2 viser et blokkdiagram for en styrekrets utformet i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 3 viser et flytdiagram som illustrerer driften av kretsen i fig. 2,

fig. 4 viser et skjematisk kretsdiagram for en modifikasjon av en eksisterende styrekrets for å oppnå såkalt "bang-bang-drift", mens

fig. 5 viser en registrering av driftshastighet og kobling av retardasjonsgraden.

I fig. 1 og 2 er det vist et styrepanel og et blokkdiagram for systemet. Styrepanelet 10 omfatter flere styreelementer eller indikatorer, omfattende en anviserenhet 14 for banelengden, en anviserenhet 16 for rulldiameter, en velgerbryter 18 for diameter/lengde, brytere 12 for innstilling av lengden og en føler (indikator) 20, som også kan dobles med en startbryter.

I fig. 2 er styresystemet illustrert med panelbrytere 12 og velgerbrytere 30 for valg av trommeldiameter, idet begge brytersett er koblet til diameter/lengde-bryteren 18. Som et alternativ kan panelbrytere 12 også virke som bryterne 30 får trommeldiameteren på frontpanelet i fig. 1, ved innkobling av bryteren 18.

På venstre sida i fig. 2 finnes en programmerbar styrekrets 22, f.eks. av typen "Allen-Bradley PLC-2" som avgir tre signaler, nemlig signaler merket EJECT, SHT.BRK. og RUN. Dessuten er det vist et trommel-tachometer 24 og et rull-tachometer 26. Den programmerbare styrekretsen 22 og tachometrene 24 og 26 er koblet til og/eller gjennom en hjelpe-kretskort 28, som omfatter en sper res tyr ing 32 med innganger E og INH. EJECT-signalet føres direkte gjennom kretskortet 28 til en inngang RST på en mikro-datamaskin 34, f.eks. av typen INTEL ISBC 80/24 computer som nevnt foran. Signalet SHT.BRK. er koblet til INH-inngangen til sperrekretsen 32 og til en avbryter-inngang INT 4 på mikro-datamaskinen 34. Sperrekretsen 32 avgir et signal til telleren 0 i mikro-datamaskinen 34 og et avbruddssignal til inngangen INT 1.

Mikro-datamaskinen 34 avgir disse utgangssignalene, særlig utgangssignalene til diameteranvisningen 16 og til lengdeanvisningen 14 og et utgangssignal til driftsstyringen, for å gjøre fullstendig ei lukket sløyfe tilbake gjennom den programmerbare styringskretsen 22 og tachometrene 24 og 26.

Systemet som er illustrert i fig. 1 og 2 og kretsen i fig. 4 virker i overensstemmelse med flyteskjemaet i fig. 3 og ifølge det tilhørende regnemaskinprogrammet, slik det er beskrevet i sammendraget.

Nærmere bestemt vil hovedprogrammet etter starten kontinuerlig beregne hastighet av forskjellene mellom den foreliggende og den siste verdien i trommel-tachometeret og en programmert samplingsgrad. Den forutsatte stoppestrekningen beregnes da ut fra hastigheten og drivsystemets retardasjonshastighet. Dersom summen av den forutsatte stoppehastigheten og samlet banelengde er større enn tilsiktet lengde, blir flagget fot retardasjon hevet. Drivsystemet, etter mottak av dette signalet fra utgangen 36 vil koble over til en større retardasjonsgrad enn den programmerte, idet denne koblingen er beskrevet nærmere nedenfor med henvisning til fig. 4. Denne omkoblingen bevirker at hastigheten synker under forutsatt verdi ved en etterfølgende sampling. Følelig vil den nykalkulerte stoppestrekningen være mindre enn forutsatt, retardasjonsflagget vil bli tatt ned og drivsystemet vil bli koblet tilbake til en lavere retardasjonsgrad enn den programmerte. Fartsendringsgraden vil avta og en etterfølgende beregning av stoppestrekningen vil igjen heve retardasjonsflagget. På denne måten skjer en "bang-bang-styring" av retardasjonen ned til null hastighet. På grunn av tidsforsinkelsen i drivsystemet som opptrer første gangen retardasjonssignalet avgis, blir en kor reksjonsfaktor ("time advance factor") programmert inn for å kompensere for denne engangs "dødtiden".

I det tilfelle at det drives med diameterstyring, vil den forutsatte stoppediameteren blir beregnet fra

stoppestrekningen. For å ta hensyn til eventuelle lag som er revet av etter et banebrudd, blir papirtykkelsen, den siste verdien på ruildiameteren før bruddet og den nye diameteren etterpå tatt vare på og brukt for å beregne ødelagte lengde. Formelen for de forskjellige beregningene er beskrevet nedenfor på basis av ligninga

hvor D er lik strekningen, V er lik hastigheten og a er retardasjonsgraden. Stoppestrekningen kan beregnes, på basis av Fortran programmeringsspråk som Stoppediameteren kan beregnes etter formelen

hvor

V (N-l) er lik hastigheten på rullen i m/s beregnet fra den siste prøven,

D (N-l) er rulldiameteren i mm ved den siste prøven,

D (NT) er stoppediameteren,

c er papirtykkelsen i mm,

a er retardasjonsgraden i m/s 2.

Basert på en trommel tachometerhastighet på 500 ppr, kan reduksjonen i trommel-tachometertelling beregnes fra forholdet.

hvor

CT er den reduserte tachometertelling,

D Li er den siste diameteren før brudd, mens

D er den nye diameteren etter arkbrudd.

Oppløsningen av trommel-tachometeret er 1/500 eller 0,2%, oppløsningsgrensene for lagene er derfor

Dersom rullen har en diameter på 762 mm og en papir tykkelse på 0,05 mm vil oppløsningsfeilen være 15 lag på 35,4 m. Feilen i total lengde er 0,2% av det siste laget. For en rull på 152 cm blir derfor feilen bare 10 cm.

Det henvises nå til fig. 4 hvor det er vist en modifikasjon av en kjent krets for driftsstyring, hvor den kjente styringen omfatter en variabel motstand 38 koblet til ei referansespenning 4 slik at det dannes en referanse-hastighet ved hjelp av en motstand 40 og en forsterker 42. med en kondensator 44 tilbakekoblet. Denne kretsen gir en hastighetsreferanse på en utgang 42. For å forandre retardasjonsgraden er det vanlig på drivsystem som bruker analoge styrekretser å innstille en spenning tilført en integrator som tjener som hastighetsreferanse, som i denne kretsen. Retardasjonen kan da lettvint skifte mellom to grader ved å forandre integratorens tidskonstant. Ved den foreliggende modifisering av denne kretsen, oppnås dette enkelt ved å koble en ytterligere motstand 46 parallelt med motstanden 40 ved hjelp av relekontakter 48 og en relespole 50 styrt av mikro-datamaskinens 34 styrekrets 36 for retardasjon.

Dette systemet er utformet og blir drevet i samsvar med stolpediagrammet i fig. 5, som illustrerer driftshastigheten og koblingen av retardasjonsgraden for en bestemt banelengde på 135 m og en stoppelengde på 1426,5m. Dette er et vanlig driftsfor løp. En vil se tidsforsinkelsen på fra retardasjonskommandoen til retardasjonen skjer på omtrent 2,5 sek. Resultatet av ei rekke etterfølgende kjøringer med tilhørende banelengder og hastigheter er beskrevet nedenfor.

Som nevnt kjøres systemet i samsvar med programmet som er illustrert i samsvar med flytskjemaet i fig. 3.

Claims (1)

1. Anordning for styring av en oppviklingsmaskin for papir som omfatter roterbar bæret rommel, og et trommel-tachometer for å produsere første tachometerpulser, en roterbar rull for å rulle opp en bane og et rui1-tachometer (24) for å avgi ei andre rekke tachometerpulser, og et drivsystem som er tilkoblet for å rotere trommelen og rullen, med en drivkrets (22) som kan kobles mellom en første retardasjon og en andre, mindre retardasjon, samt at den omfatter en første innretning for å lagre informasjon om skal-verdi som angir den banelengde som ønskes opprullet, og en andre innretning koblet til det første (24) og det andre tachometeret (26) for å telle og lagre de respektive tachometerpulser som gjengivelse av en oppsamlet lengde, karakterisert ved at den andre innretningen omfatter en regnemaskin (34) koblet til den første innretningen og til drivkretsen, hvor denne regnemaskinen er tilknyttet en integrator (fig. 4) for å bestemme en stoppest tekning ut fra informasjon om hastigheten og dtivvetkets tetatdasjon, hvot det på ptinsippielt kjent måte tas hensyn til papittykkelsen og dessuten til tulldiameter før og etter et eventuelt banebrudd og forårsake at drivverket drives med en første retardasjon når summen av forutsatt stoppestrekning og den oppsamlete lengden er større enn skal-verdien, og med en andre mindre tetatdasjon nåt denne summen er mindre enn skal-verdien, idet integratoren omfatter en parallellkobling av motstander som organ for omkobling fra en retardasjon til en annen.