МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
222
Рис.1
Функциональная схема СУЭП ВМ:
1 – тянущий барабан; 2 – редуктор; 3- ЭД; 4 – преобразователь (усилитель
мощности); 5– система регулирования параметров процесса волочения; 6 –
система датчиков; 7 – система вспомогательных устройств
АЭП ВМ должен обеспечить контроль и
управление основными
технологическими параметрами волочения: длина и диаметр проволоки, натяжение,
число витков на тянущем барабане (рис.1). При этом необходимо согласовать
работу дополнительного узла и основного рабочего механизма волочильной
машины, а так же приемного механизма с учетом соблюдения всех
технологических режимов процесса волочения.
Роль усилителя мощности в системе управления АЭП ВМ выполняют
тиристорные/транзисторные преобразователи. Датчики системы зависят от вида
СУЭП ВМ: количество контролируемых координат, вид снимаемого сигнала,
требование к точности. Построение АЭП ВМ обеспечивается контролем основных
технологических параметров процесса волочения и управлением через натяжение
проволоки на последующем тянущем барабане дополнительного блока: длины
проволоки и диаметра, окружной и линейной скоростей и числа витков.
Согласование скоростей барабанов и исключение перенатяжения выполняют
петлеобразователи – (датчики натяжения), они дают возможность уменьшить
чувствительность
системы к упругости металла, а сигнал, получаемый с датчика
натяжения, оценивает величины натяжения и позволяет системе оперативно
управлять натяжением и идентифицировать другие параметры процесса волочения,
которые недоступны прямому измерению.
Процесс намотки отволоченной проволоки на барабан приемника
осуществляется устройствами с контактным и бесконтактным измерением радиуса
намотки (прямой и косвенный способы).
Контактный способ не может обеспечить высокую точность измерений
текущего радиуса намотки (эксцентриситет барабана), поэтому предпочтительными
являются устройства, реализующие бесконтактные способы измерения радиуса
(косвенная оценка отношения линейной скорости барабана к окружной, измерение
радиуса барабана как длины наматываемой проволоки при повороте барабана на
угол равный одному радиану). Состав устройства: импульсные датчики частоты
вращения наматывающего вала. Длина намотанной проволоки определяется
количеством импульсов напряжения на выходе датчика с
достаточно высокой
точностью измерения радиуса барабана и дополняется системой, позволяющей
начать измерение с произвольной координаты.
Натяжение проволоки, как основная координата, определяет ее свойства [2].
Система регулирования натяжения реализуется на принципах косвенного и
прямого регулирования. Автоматизация и оперативный контроль технологических
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
223
режимов работы оборудования в общем случае реализуются системой управления
двухдвигательным электроприводом ВМ с использованием двухконтурных систем
подчиненного регулирования частоты вращения двигателя ВМ и приемника.
Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы) позволяют во
внутреннем контуре тока двигателя ВМ и приемника компенсировать
инерционность силовой цепи и формировать переходный процесс в контуре тока с
обеспечением более быстрого роста тока якоря при отсутствии перерегулирования
с необходимым ограничением тока и скорости двигателей при перегрузках и
колебаниях напряжения сети (выбор осуществляется из условия обеспечения
минимальной статической ошибки по скорости ведущего двигателя ВМ). Двигатель
приемника оснащен ПИ-регулятором скорости и натяжения проволоки. Управление
ВМ осуществляется в функции сигнала, формируемого либо на выходе измерителя
радиуса приемного барабана, либо в функции длины наматываемой проволоки.
Работа устройства основана на способе управления плотностью намотки
(Архимедова спираль) [3], формированием, в
соответствии с законом
регулирования, натяжения проволоки в функции сигнала разности фактического и
теоретического радиусов намотки, поступающего через интегратор на вход
задатчика натяжения. Сигналы оперативного контроля скорости намотки, длины
проволоки, ее натяжения, показателя равномерности раскладки, радиуса барабана и
числа витков поступают в управляющее устройство и обеспечивают выдачу
текущей информации о ходе технологического процесса и формируют команду на
автоматический останов при достижении заданных параметров (длина проволоки и
радиус барабана).
При выборе варианта построения системы управления процессом волочения
[4,5] необходимо учитывать динамические характеристики объекта управления и
контура регулирования натяжения к контуру регулирования плотности намотки;
регулирование
натяжения,
снижение
чувствительности
динамических
характеристик к естественной инерции барабана и статического момента
приводного двигателя; выполнить построение
системы на уровне контура
управления изменением диаметра проволоки, что объясняется высокими
требованиями к точности измерения линейных параметров движущейся проволоки,
радиуса намотки, натяжения и частоты вращения барабана, необходимостью
применения для контроля процесса намотки проволоки датчиков; в случае
установки малоходового датчика натяжения в условиях параметрических и
внешних возмущений использовать реверсивные преобразователи для питания
приводных двигателей и обеспечение необходимого быстродействия и точности
регулирования во всех режимах работы.
Проведенный анализ позволил сделать вывод о том,
что правильно
выбранный вариант САУ ЭП позволит повысить эксплуатационные характеристики
ВМ на 10% по сравнению с имеющимися, а качество готовой продукции и
эксплуатационные параметры отволоченной проволоки останутся на прежнем
уровне. При этом будет достигнута существенная экономия меди за счет
уменьшения числа аварийных остановов, сокращение заправочных концов и как
следствие внедрение программы ресурсо- и энергосбережения в основное
производство .
