Система управления продольно-резательным станком

При перемотке бумажного полотна с рулона Р1 на несколько рулонов Р2 происходит продольное резание полотна на мерные полосы дисковыми ножами Н. Число ножей на единицу меньше числа полос бумаги. Управление линейной скоростью движения полотна vn производится с помощью механизма периферического наката, имеющего валы В1 и В2 постоянного диаметра, к которым с помощью прижимного вала ПВ и нажимного винта НВ прижимаются рулоны Р2.
Для контроля технологических переменных используются датчики: радиусов рулонов ДР1 и ДР2, натяжения полотна ДНт, усилия прижатия ДУ. Скорость движения полотна контролируется датчиками скорости комплектных электроприводов.
Система управления продольно-резательным станком включает в себя следующие сепаратные системы управления: натяжением полотна; скоростью полотна и, соответственно, частотами вращения валов ВВ, В1 и В2, ПВ и ножей; усилием нажимных винтов; положением ножей.
Системы управления натяжением и скоростью движения полотна vn выполнены как двухконтурные с регуляторами токов и соответственно с регулятором натяжения и регулятором скорости. В режиме заправки полотна временно включается система управления частотой вращения рулона Р1.
Продольно-резательный станок является типичным технологическим агрегатом циклического действия, в котором реализуются два вида алгоритмов управления: регулирование электромагнитных, механических и технологических переменных с заданной точностью, определяющейся технологией и производительностью; реализация этапов технологического цикла, сводящаяся к выработке задающих воздействий на сепаратные системы управления.
Временные диаграммы изменений скорости vn и натяжения FH в течение цикла Ти показаны на рис. Этапами цикла являются:
разгон механизмов станка до скорости заправки полотна уп.запр;
заправка полотна на тамбурные валы рулонов Р2;
кратковременная остановка станка для переключения системы управления рулоном Р1 от управления скоростью на управление натяжением;
натяжение полотна до заданных значения FH3;
разгон механизмов станка с натянутым полотном до рабочей номинальной скорости vn H;
обработка полотна при заданных скорости резания ур.3 и натяжении FH3;
остановка станка после того, как на рулонах Р2 будет намотано полотно заданной длины /п 3.
После удаления намотанных рулонов Р2 цикл повторяется. Работа станка продолжается до тех пор, пока не завершится перемотка рулона Р1, т.е. радиус рулона грХ не станет равным радиусу тамбурного вала. Далее устанавливается новый рулон Р1 и работа станка продолжается.
Схема алгоритма управления станком, предусматривающая режим аварийного торможения в случае обрыва полотна, показана на рис. 4.79. Реализация алгоритмов управления этапами технологического цикла возможна только в том случае, когда реализовано управление всеми переменными, обозначенными выше, в соответствии с заданием.
Центральной задачей управления переменными является стабилизация переменных vn и FH на этапе обработки полотна с учетом взаимосвязей механизмов станка через натянутое полотно.
Основные возмущения в зоне резания возникают при вращении рулонов.
Упомянутая центральная задача решается использованием динамической декомпозиции, алгоритмов управления переменными, имеющими интегральные составляющие, и применением активных механических узлов, обеспечивающих снижение возмущений в зоне резания.
Динамическая декомпозиция выполняется так же, как изложено в п. 1.6. Управление переменными осуществляется с использованием И-, ПИ-, ПИД-регуляторов. Активными механическими узлами являются бумаговедущие валы с сепаратными системами регулирования их скоростей.
Механические модели систем станка совместно с контурами регулирования производных обобщенных координат и упругой силы (натяжения) в зоне резания показаны на рис. Система с одним ведущим валом подавляет возмущения, идущие от рулона Р1. Система с двумя ведущими валами подавляет возмущения, идущие от рулонов Р1 и Р2. Такие системы применяют при повышенных требованиях к качеству резания. При отсутствии ведущих валов зона резания открыта для возмущений и все возможности по уменьшению динамических ошибок по скорости и натяжению могут быть связаны только с регуляторами. Эти возможности сохраняются и в двух других вариантах систем станка.
Взаимосвязанная электромагнитная подсистема может быть рассмотрена только применительно к приводам рулонов Р2, в которых управление электроприводами валов В1 и В2 производится от одного управляемого преобразователя. В системе применяется регулирование тока преобразователя. Эквивалентная схема электромагнитной подсистемы совместно с контуром регулирования тока преобразователя показана на рис.
Структурная схема системы управления станком приведена на рис. Математические описания системы выполнены аналогично описаниям, приведенным в п. 4.8.2. Исходными данными к синтезу системы являются данные станка, комплектных электроприводов и датчиков, параметры упругих свойств полотна и механической части приводов, режимы работы станка, характеристики управляющих и возмущающих воздействий.