Opis patentowy opublikowano: 30.10.1981 111388 C^ l uLNlA \jr ftdu Patentowego Int.CUH02P 5/46 B21B 41/12 Twórcy wynalazku: Jerzy Chrapnnwnlf 17 Jerzy Klimczak Uprawniony z patentu: Osrodek Badawczo-Rozwojowy Maszyn i Urzadzen Chemicznych „Metalchem", Torun (Polska) Sposób sterowania tyrystorowych napedów zwijarek oraz urzadzenie do sterowania tyrystorowych napedów zwijarek Znane sa dotychczas sposoby sterowania tyrystorowych napedów zwijarek polegajace na tym, ze staly naciag zwija¬ nej folii jest utrzymywany za pomoca regulatora stabili¬ zujacego zadany prad w obwodzie twornika silnika pradu stalego, natomiast sygnal z czujnika mierzacego srednice bobiny, sterujacy drugim regulatorem, zadaje taka wielkosc strumienia wzbudzenia tego silnika, aby przy stalym pradzie twornika moment silnika byl wprost proporcjonalny do srednicy i odwrotnie proporcjonalny do predkosci katowej bobiny.Znane sa równiez sposoby sterowania tyrystorowych napedów zwijarek polegajace na sterowaniu ukladem tyry¬ storowym wlaczonym w obwodzie twornika silnika przez czujnik polozenia petli. Uklad tyrystorowy w takim przy¬ padku moze pracowac jako regulator napiecia zasilajacego twornik silnika lut) jako regulator predkosci obrotowej silnika pradu stalego.Znane przykladowo urzadzenie do sterowania tyrysto¬ rowego napedu zwijarki posiada czujnik „polozenia petli" sprzegniety z potencjometrem, z którego suwaka sygnal elektryczny (wprost proporcjonalny do wielkosci polozenia petli) jest doprowadzany do regulatora predkosci (ukladu tyrystorowego zasilajacego silnik) o charakterystyce PI uksztaltowanej za pomoca odpowiednio dobranych na stale elementów RC. Do tego samego regulatora w celu zapewnienia odpowiedniej stabilizacji predkosci obrotowej jest doprowadzany sygnal elektryczny z pradnicy tacho¬ metrycznej.Wymieniony sposób sterowania napedem zwijarek w obwodzie twornika i w obwodzie wzbudzenia silnika 10 15 25 wymaga specjalnych, drogich i skomplikowanych ukladów tyrystorowych. Ponadto koniecznosc stosowania czujnika pomiaru naciagu tasmy oraz czujnika przeznaczonego do pomiaru srednicy bobiny powoduje dodatkowy wzrost kosztów urzadzenia oraz zwieksza jego zawodnosc.Drugi sposób sterowania napedem zwijarek przy pomocy ukladu tyrystorowego i czujnika polozenia petli pomimo swojej prostoty jest trudny w realizacji technicznej ze wzgle¬ du na zmieniajacy sie w szerokim zakresie moment zamacho¬ wy GD2 zespolu silnik — bobina. Szczególnie jest trudny dobór korektorów regulatora predkosci (ukladu tyrystoro¬ wego) o optymalnych wartosciach, umozliwiajacych stabilna prace silnika napedowego. Przy duzym zakresie zmieniaja¬ cych sie srednic jest to wrecz niemozliwe, a pogorszenie dobroci re&dacji wplywa na jakosc nawijanej folii oraz prace urzadzen towarzyszacych.W celu usuniecia powyzszych niedogodnosci przez stworzenie prostego sposobu sterowania napedu zwijarki; któryprzy zastosowaniu typowych i seryjnie produkowanych ukladów tyrystorowych umozliwialby stabilna prace silnika w calym zakresie srednic bobiny — opracowano sposób sterowania, który umozliwia plynna zmiane parametrów regulatora predkosci typu PI dzieki wlaczeniu w petli sprzezenia zwrotnego elementu o rezystancji zmieniajacej sie proporcjonalnie do srednicy bobiny, odseparowanego galwanicznie od sterujacych go sygnalów oraz sterowanego ukladem dzielenia analogicznego zadanej predkosci katowej bobiny przez zadana wartosc predkosc liniowa tasmy i ukladem przetwarzania napiecie — rezystancja.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie 111 388111 388 3 wykonania, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urzadzenia do sterowania napedem zwijarki, a fig. 2 schema¬ ty ideowe: ukladu dzielenia analogowego DA i ukladu przetwornika napiecie — rezystancja UR.Sposób sterowania napedami tyrystorowymi zwijarek polega na takim przetworzeniu sygnalu Ul zadajacego predkosc liniowa folii oraz sygnalu U2 pobieranego z po- tencjometra sterujacego silnikiem napedzajacym bobine przez uklad dzielenia analogowego i uklad przetwornika napiecie — rezystancja, aby rezystancja wyjsciowa tego przetwornika wlaczonego w petli sprzezenia zwrotnego regulatora predkosci ukladu tyrystorowego napedzajacego bobine byla odwrotnie proporcjonalna do stosunku sygnalu U2 do Ul, a wprost proporcjonalna do chwilowej wielkosci srednicy bobiny.Napiecie Ul nastawione potencjometrem lPt jest proporcjonalne do odpowiedniej predkosci obrotowej pierwszego silnika 1M1 napedzajacego przez rolki 2 folie 1 2 predkoscia liniowa V. Stabilizacja predkosci obrotowej silnika 1M1 zapewnia uklad regulacyjny, skladajacy sie z polaczonych szeregowo elementów: regulatora predkosci 1W1 z elementami korekcyjnymi 1K1 i 1C1, regulatora pradu 1W3 z elementami korekcyjnymi 1R2 i 1C2, stero¬ wnika impulsów zaplonowych 1S, przeksztaltnika tyrysto¬ rowego 1P oraz petli sprzezenia zwrotnego pradowego, w której sygnal z pradnicy techometrycznej 1M2 jest poda¬ ny do wejscia regulatora 1W1. Bobina 4 zwijarki jest napedzana drugim silnikiem pradu stalego 2M1, którego obroty wprost proporcjonalne do napiecia U2, nastawianego przez potencjometr 2Pt sprzegniety z walkiem plywajacym 3, sa stabilizowane analogicznym ukladem, regulacyjnym.Uklad ten sklada sie z szeregowo polaczonych: regulatora predkosci 2W1, w którym wyjscie 10 przetwornika napie¬ cie— rezystancja UR jest polaczone z wejsciem regulatora 2W1, a wyjscie 9 przetwornika UR przez kondensator 2C1 z wyjsciem regulatora 2W1, regulatora pradu 2W3 z elementami korekcyjnymi 2R2 i 2C2, sterownika impul¬ sów zaplonowych 2S i przeksztaltnika tyrystorowego 2P.Uklad regulacji obrotów silnika drugiego 2M1 posiad* petle sprzezenia pradowego laczaca przez wzmacniacz 2W2 wyjscie czujnika pradu 2CP z wejsciem regulatora 2W3 oraz petle sprzezenia predkosciowego laczaca wyjscie z pradnicy tachometrycznej 2M2 z wejsciem regulatora predkosci 2W1. Sygnal Ul proporcjonalny do predkosci liniowej V folii 1 i sygnal U2 proporcjonalny do predkosci V katowej W bobiny 4 zwiazany zaleznoscia w =—sa podane r do ukladu dzielenia analogowego DA, z którego wyjscia U2 7 otrzymuje sie sygnal proporcjonalny do ilorazu— i który jest odwrotnie proporcjonalny do wartosci zmieniajacej sie srednicy d bobiny 4. Sygnal z ukladu dzielenia analogo¬ wego DA jest przekazany do wejscia 8 przetwornika na¬ piecie— rezystancja UR, którego rezystancja wyjsciowa iU2 jest odwrotnie proporqonalna do wielkosc— , a wprost proporqonalna do srednicy d. Wyjscie 9 i 10 przetwornika napiecie — rezystancja UR polaczone szeregowo z kon¬ densatorem 2C2 tworzy uklad korekcji, umozliwiajac zmiane stalej proporqonalnosci regulatora predkosci 2W1.W ukladzie dzielenia analogowego DA sygnal z wejscia 6 tego ukladu jest podawany przez rezystor R2 do wejscia nieodwracajacego faze 13 wzmacniacza Wl. Jednoczesnie wejscie to jest polaczone przez fotorezystor FR1 z ujemnym 4 napieciem zasilania -E. Wejscie odwracajace faze 12 wzma¬ cniacza Wl jest polaczone przez rezystor R3 z masa.Sygnal wyjsciowy ze wzmacniacza Wl jest podany do bazy tranzystora Tl, który w obwodzie emitera ma wlaczona 5 lampke LI.W zaleznosci od zmiany napiecia sterujacego Ul, do¬ starczanego do wejscia 6 ukladu dzielenia analogowego DA bedzie zmieniala sie w sposób odwrotnie proporcjonal¬ ny rezystancja fotorezystora FR1. Drugi fotorezystor FR2 10 wlaczony miedzy wyjsciem 26 i wejsciem 22 wzmacniacza W2, sprzezony optycznie z lampka LI, bedzie równiez zmienial odwrotnie proporcjonalnie rezystancje i ustalal takie wzmocnienie wzmacniacza W2, aby sygnal Ul poda¬ ny do wejscia 5 ukladu dzielenia analogowego DA, a naste- 15 pnie przekazany jest przez rezystor Rl do wejscia 22 wzma¬ cniacza W2 byl dzielony przez sygnal U2.Przetwornik napiecie rezystancja UR posiada jedea wzmacniacz W3, w którym do wejscia nieodwracajacego faze 33 przez rezystor R5 jest dostarczany sygnal sterujacy 20 z wyjscia 7 ukladu dzielenia analogowego DA. Równiez, to samo wejscie 33 jest polaczone przez fotorezystor FR3 z dodatnim napieciem zasilania +E. Wejscie odwracajace faze 32 wzmacniacza W3 jest polaczone z masa ukladu przez rezystor R6. Z wyjscia 38 wzmacniacza W3 sygnah 25 jest podany do bazy tranzystora T2, który w obwodzie emitera ma wlaczona lampke L2.W zaleznosci od zmiany napiecia sterujacego, podanego do wejscia 8 przetwornika napiecie — rezystancja URV rezystancje fotorezystorów FR3 i FR4 sprzezonych opty- 30 cznie z lampka L2 beda zmienialy sie w sposób odwrotnie- proporcjonalny. PLThe patent description was published: October 30, 1981 111388 C ^ l uLNlA \ jr ftdu Patent Int.CUH02P 5/46 B21B 41/12 Inventors: Jerzy Chrapnnwnlf 17 Jerzy Klimczak Authorized by the patent: Research and Development Center for Chemical Machines and Devices "Metalchem", Torun (Poland) A method of controlling thyristor drives of winders and a device for controlling thyristor drives of winders There are so far methods of controlling thyristor drives of winders, which consist in maintaining the constant tension of the film being wound by a regulator stabilizing the given current in the armature circuit of the current motor constant, while the signal from the sensor measuring the diameter of the reel, controlling the second regulator, sets the excitation flux of this motor to such an extent that at a constant armature current, the motor torque was directly proportional to the diameter and inversely proportional to the angular speed of the reel. There are also known methods of controlling thyristor drives of winders. consisting in controlling the thyroid system the reverse engine is switched on in the motor armature circuit by the loop position sensor. In such a case, the thyristor system can work as a voltage regulator supplying the motor armature (solder) as a regulator of the rotational speed of the DC motor. The known device for controlling the thyristor drive of the winder has a "loop position" sensor coupled with a potentiometer from which the slider signals an electrical signal (directly proportional to the size of the loop position) is fed to the speed regulator (thyristor system supplying the motor) with PI characteristic shaped by means of appropriately selected permanently RC elements. An electric signal from the tacho generator is supplied to the same regulator in order to ensure adequate stabilization of the rotational speed The mentioned method of controlling the drive of the coilers in the armature circuit and in the excitation circuit of the motor 10 15 25 requires special, expensive and complicated thyristor systems. In addition, it is necessary to use a belt tension measurement sensor and a sensor intended for The measure of the diameter of the reel causes an additional increase in the cost of the device and increases its reliability. The second method of controlling the winder drive with the use of a thyristor system and a loop position sensor, despite its simplicity, is difficult to technically implement due to the wide range of swing moment GD2 of the unit engine - bobbin. It is particularly difficult to select the correctors of the speed regulator (thyristor system) with optimal values, enabling the stable operation of the drive motor. With a large range of changing diameters, it is even impossible, and the deterioration of the goodness of the d & d affects the quality of the wound film and the work of the accompanying devices. which, with the use of typical and mass-produced thyristor systems, would enable stable operation of the motor in the entire range of reel diameters - a control method has been developed that allows for a smooth change of the parameters of the PI-type speed regulator thanks to the feedback loop of an element with a resistance that changes proportionally to the diameter of the reel, separated by galvanization control signals and controlled by the system of dividing the analogous set angular speed of the reel by the set value linear speed of the tape and the voltage-resistance conversion system. The subject of the invention is shown in the example 111 388 111 388 3, where Fig. 1 shows a block diagram of the device for controlling the winder drive , and Fig. 2 schematic diagrams of the analog DA dividing system and the voltage-resistance UR converter system. The method of controlling the thyristor drives of the winders consists in such processing of the signal Ul, which sets the linear speed of the foil and the U2 signal taken from the potentiometer controlling the motor driving the reel by the analog dividing system and the voltage-resistance converter system, so that the output resistance of this converter included in the feedback loop of the speed controller of the thyristor system driving the reel was inversely proportional to the ratio of the U2 signal directly proportional to the actual size of the reel diameter. The voltage Ul set by the potentiometer lPt is proportional to the appropriate rotational speed of the first 1M1 motor driving through the rollers 2 foils 1 2 linear speed V. Stabilization of the rotational speed of the 1M1 motor is ensured by a control system consisting of series connected elements: a regulator speed 1W1 with correction elements 1K1 and 1C1, current regulator 1W3 with correction elements 1R2 and 1C2, ignition pulse controller 1S, thyristor converter 1P and a current feedback loop in which the signal is current 1M2 techometric voltage is fed to the input of the 1W1 regulator. The bobbin 4 of the winder is driven by a second DC motor 2M1, the revolutions of which are directly proportional to the voltage U2, set by the potentiometer 2Pt coupled with a floating roller 3, are stabilized by an analogous control system. This system consists of a series connected: 2W1 speed regulator, in which the output 10 of the converter voltage-resistance UR is connected to the input of the regulator 2W1, and the output 9 of the converter UR is connected through the capacitor 2C1 with the output of the regulator 2W1, the current regulator 2W3 with corrective elements 2R2 and 2C2, the ignition pulse controller 2S and the thyristor converter 2P. The 2M1 engine speed control system has a current feedback loop that connects through the 2W2 amplifier the 2CP current sensor output with the 2W3 regulator input and a speed feedback loop connecting the 2M2 tachometric generator output with the 2W1 speed regulator input. Signal Ul proportional to linear velocity V of foil 1 and signal U2 proportional to angular velocity V W reels 4 related to the relationship w = —sa given r to the analog dividing system DA, from which the output U2 7 receives a signal proportional to the quotient— and which is inversely proportional to the value of the changing diameter d of the reel 4. The signal from the analog divider DA is sent to the input 8 of the voltage converter - the resistance UR, whose output resistance iU2 is inversely proportional to the size - and directly proportional to the diameter d. 9 and 10 of the converter voltage - resistance UR connected in series with the capacitor 2C2 creates a correction circuit, enabling the change of the constant proportionality of the speed controller 2W1. In the analog DA divider, the signal from the input 6 of this system is fed through the resistor R2 to the input of the non-inverting amplifier 13 . At the same time, this input is connected via the photoresistor FR1 to the negative supply voltage -E. The inverting input 12 of the amplifier Wl is connected to ground through the resistor R3. The output signal from the amplifier Wl is fed to the base of the transistor Tl, which in the emitter circuit has the 5th lamp LI on. Depending on the change in the control voltage Ul supplied to the input 6 of the analog divider DA will change inversely proportional to the resistance of the photoresistor FR1. The second photoresistor FR2 10 connected between the output 26 and the input 22 of the amplifier W2, optically coupled to the lamp L1, will also inversely change the resistance and set the gain of the amplifier W2 such that the signal Ul is fed to the input 5 of the analog divider DA, and then Then 15 is passed through the resistor R1 to the input 22 of the amplifier W2 was divided by the signal U2. The converter voltage resistance UR has one amplifier W3, in which the control signal 20 from the output 7 of the analog divider is supplied to the non-inverting input 33 through the resistor R5. DA. Also, the same input 33 is connected via the photoresistor FR3 to the positive supply voltage + E. The phase inverting input 32 of the amplifier W3 is connected to the ground through a resistor R6. From the output 38 of the amplifier W3, signals 25 are fed to the base of the transistor T2, which in the emitter circuit has the L2 lamp on. Depending on the change in the control voltage, the voltage - resistance URV, resistances of photoresistors FR3 and FR4 connected optically with the L2 lamp will change inversely. PL