книги из ГПНТБ / Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник

каким-либо органом, в схему автоматического управления вводят

является линейное или угловое перемещение, в отличие от других

По принципу действия и по источнику используемой энергии следящие системы могут быть: электрическими (у которых слежение осуществляется потенцио­ метрами, сельсинами, вращающимися трансформаторами, индук­ тивными, емкостными, фотоэлектрическими и другими элемента­ ми), гидравлическими, пневматическими и комбинированными.

Рассмотрим некоторые типовые схемы, которые могут приме^- няться в системах автоматики перегрузочных машин.

Электрическая следящая система, осуществляемая с помощью потенциометрических датчиков (рис. 68). Потенциометры пред­ ставляют собой сопротивления с контактными скользящими щет­ ками. Перемещение задающей оси со щетками 2 потенциометрадатчика ПД осуществляется с помощью конической пары 1. При этом если скользящие щетки 3 потенциометра-приемника ПП окажутся расположенными не строго перпендикулярно скользя­ щим щеткам ПД, на щетках ПП появится напряжение, которое

80

через электрический усилитель ЭУ поступит на исполнительный двигатель ИД. Исполнительный двигатель развернет через ре­ дуктор Р2 щетки ПП перпендикулярно щеткам ПД и одновремен­

Рис. 69. Электрическая следящая система с применением сельсинов

при штабелировании грузов. Недостатками этой схемы являются периодическая погрешность при слежении и недостаточная на­ дежность потенциометров при многократных рассогласованиях.

Схема электрической следящей системы, осуществляемой сель­ синами (рис. 69). Эта схема обеспечивает более точное слежение,

также обмоткой синхронизации, выполняется трехфазной. Обмот­ ка ротора является трехфазной по виду исполнения, а не по фазности тока, так как электродвижущие силы в трехфазных обмотках совпадают по фазе, но имеют различную величину.

Сельсины в зависимости от схемы подключения могут рабо­ тать в индикаторном или трансформаторном режиме.

При индикаторном режиме обмотки возбуждения подключают­ ся к общей однофазной питающей цепи, а трехфазные синхрони­ зирующие обмотки соединяются встречно. При этом, если пово-

рачивать ротор одной машины (сельсина-датчика СД) на опре­ деленный угол, ротор другой машины (сельсина-приемника СП) поворачивается синхронно с первым, т. е. следит за ним.

Для получения трансформаторного режима необходимо, чтобы обмотки возбуждения двух сельсинов получали питание от само­ стоятельных однофазных питающих цепей, а ротор одного из сельсинов был заторможенным. При проворачивании ротора сель­ сина СД на обмотке возбуждения заторможенного сельсина СП возникает напряжение, пропорциональное углу рассогласования роторов.

Изменение положения ротора сельсина СД осуществляется задающим устройством через передачу, в данном случае кониче­ скую, а ротор сельсина-приемника СП связан с якорем исполни­ тельного двигателя ИД. Сельсины включены в трансформатор­ ном режиме, и при рассогласовании положения роторов на вы­ ходных обмотках статора сельсина-приемника СП индуктируется э. д. с., пропорциональная углу рассогласования. Индуктируемое напряжение подается на сетку лампы фазочувствительного вы­ прямителя ФЧВ, в анодную цепь которой включены управляю­ щие обмотки ОУ1 и ОУ2 электромашинного усилителя ЭМУ. Якорь исполнительного двигателя ИД с независимым возбужде­ нием получает питание от усилителя ЭМУ.

Эта схема предназначена для поддержания частоты вращения двигателя И Д постоянной. Поэтому, если частота вращения от­ клонится от заданной, между сельсинами наступит рассогласова­ ние и на сетку выпрямителя ФЧВ будет подаваться различное напряжение. В результате изменится величина магнитного пото­ ка в обмотках ОУ1 и ОУ2 усилителя 'ЭМУ и напряжение, посту­

связан с внутренним цилиндрическим золотником 3. Он помещен внутри наружного золотника 4. Этот золотник механически свя­ зан через поворотный валик 2 с ротором 5 насоса. Он находится в гнезде 6, которое трубопроводом связано с цилиндром поворота

При прямолинейном движении машины оба золотника взаимно перекрывают друг друга, а рабочая жидкость через шариковый клапан 8 циркулирует из маслобака в маслобак.

При повороте рулевого колеса поворачивается внутренний зо­ лотник, что прерывает циркуляцию, и поток жидкости направля­ ется в ту или другую сторону насоса в зависимости от того, в каком направлении было повернуто рулевое колесо. Это вызы­ вает, поворот ротора, а так как производительность насоса посто­ янна, то в цилиндр поворота колес подается строго дозированное

82

количество жидкости, в результате чего колеса из-за движения поршня цилиндра разворачиваются. Из-за механической связи за поворотом ротора следует поворот наружного золотника, который станет в нейтральное положение относительно внутреннего, чём перекроется доступ жидкости в гнездо ротора. Это произойдет

Рис. 70. Гидромеханическая следящая система

потому, что ротор поворачивался на тот же угол, что и рулевое колесо, т. е. происходило слежение.

Поворот золотников друг относительно друга ограничивается механическим упором как в одну, так и в другую сторону от среднего положения. При отсутствии давления в гидросистеме машина не теряет управления, так как гидроусилитель работает как насос с ручным приводом.

Основное преимущество этой системы — отсутствие механиче­ ской связи между рулевым колесом и управляемым мостом, что

делает всю систему управления простой и надежной в эксплуа­

тации.

Релейная следящая система (рис. 71). Исполнительный дви­ гатель И Д осуществляет изменение положения рабочего органа, например шиберной заслонки бункера. Для поворота шиберной заслонки необходимо изменять полярность питания двигателя ИД соответственным включением катушек контакторов В или Я.

Замыкание цепи питания катушек этих контакторов осуществля­

(точного отсчета) либо контактным устройством КГ на валу си­ стемы сельсин-датчик ДГО — сельсин-приемник ИГО (грубого отсчета). Между собой системы сельсинов ДТО—ПТО и ДГО— ИГО связаны зубчатой передачей, получающей вращение от ко­ нической пары 1. Соотношение между системами грубого и точ­ ного отсчета характеризуется передаточным отношением зубчатой пары редуктора Р\.

При небольших углах рассогласования ротор сельсина ПТО повернет контактное устройство КТ, которое замкнет контакты либо в цени катушки контактора В, либо в цепи катушки кон­ тактора Я. При этом замкнутся соответственно либо линейные

84

контакты В, либо контакты Н в цепи двигателя ИД. Исполни­ тельный двигатель получит питание и начнет вращение, которое через редуктор Р2 будет передано на исполнительный механизм

сельсина ПТО развернет контактное устройство в противополож­ ную сторону, катушки контакторов В или И обесточатся и дви­ гатель ИД будет отключен.

При большом угле рассогласования вступит в действие кон­ тактное устройство КГ, которое также замкнет контакты в цепи катушек В или И. Одновременно получит питание катушка реле РБ, которая разомкнет размыкающие контакты в цепи контакт­ ного устройства КТ и в цепях соединительных проводов роторов сельсинов ДТО—ПТО, отключив их.

Двигатель ИД получит питание, его якорь начнет вращаться,

ния противоположного знака. Стремясь ликвидировать угол рас­ согласования, роторы сельсинов ПТО и ИГО развернутся. Вме­ сте с ротором сельсина ПТО контактное устройство КГ повер­ нется в противоположную сторону и отключит питание соответ­ ствующей катушки контактора. Исполнительный двигатель ИД будет отключен.

Конечные выключатели ОКБ и ОКИ служат для отключения катушек контакторов В я И при приближении рабочего органа к предельным положениям.

Синхронизация движения (поворота или вращения) двигате­ лей также относится к электрическим следящим системам. Син­ хронная связь широко используется в системах автоматического управления и регулирования для синхронной передачи угла по­ ворота или синхронного вращения. Основным в системе синхрон­ ной связи для передачи угла поворота является синфазность положений синхронизируемых элементов (датчика — приемника) в каждый момент времени. Это означает, что угол рассогласова­ ния в покое, в процессе синхронного перемещения и после выпол­ нения перемещения должен быть равен нулю.

В системах передачи вращения угол рассогласования между датчиком и приемником не имеет существенного значения, а ос­ новным является синхронное вращение осей (валов).

Следящие системы, работающие по принципу электрического вала. Эти системы применяются для синхронизации вращения двигателей передвижения, например мостовых перегружателей, козловых кранов. При работе мостового перегружателя возмож­ ны случаи, когда двигатели левой и правой стороны перегрузоч­ ного моста при передвижении испытывают разные моменты со­ противления. Очевидно, что та сторона, двигатели которой ис­ пытывают меньшее сопротивление, немного забегает, а противо­ положная сторона, двигатели которой воспринимают большее

85

сопротивление, отстает. Это может привести к деформации ме­ таллоконструкции большого пролета перегрузочного моста.

Синхронизация вращения двигателей переменного тока может осуществляться синфазно-синхронной связью исполнительных

другу и в соединительных проводах синхронизирующего тока нет. Если же моменты сопротивлений двигателей Д л . и Д и окажутся вследствие ряда причин не равными, синхронность их вращения

86

нарушится и роторы двигателей Д С Д Л и ДСДа сдвинутся по фа­ зе относительно друг друга. В соединительных проводах появится синхронизирующий ток, в результате чего обгоняющий двигатель начнет работать в генераторном режиме и создавать тормозной момент, а отстающий — в двигательном. Когда частота вращения. двигателей уравняется, уравнительный ток в проводах СП ста­ нет снова равным нулю.

Большое значение имеют системы электровала для обеспече­ ния синфазно-синхронной связи и пропорционального соотноше­ ния частот вращения при автоматическом регулировании ком­ плекса перегрузочных машин, если они взаимосвязаны и долж­ ны работать в ритме головной машины.

§ 10. ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ

Автоматизация управления производственным процессом мо­ жет быть представлена как автоматизация подачи команд в по­ следовательности, соответствую­ щей протеканию отдельных опе­ раций производственного про­ цесса. После завершения каждой отдельной операции должен посы­ латься командный импульс, с по­ мощью которого начинается по­ следующая. Командные импуль­ сы могут быть поданы конечны­ ми, путевыми выключателями, блокировочными контактами, раз­ личными датчиками или реле, которые реагируют на заверше­ ние производственной операции.

Такой способ автоматизации по­ дачи команд наиболее простой. Более сложной системой автома­

тизации управления является управление с помощью задающего

барабанный распределитель, который приводится во вращение с постоянной частотой (рис. 73).

С помощью такого распределителя можно запрограммировать работу некоторых перегрузочных машин, если их рабочий цикл состоит из небольшого количества повторяющихся несложных операций. В данном случае на барабанном распределителе про­ граммой последовательности и продолжительности операций яв­ ляются порядок расположения и длина сегментных полос на ба­

87

рабане. Программа может также задаваться профилем набора кулачков на распределителе.

При замыкании вращающегося контакта 1, приводимого в движение двигателем Д, с сегментной полосой включается соот­ ветствующий исполнительный двигатель (на схеме не показан) и осуществляется определенная операция, например перемещение.

13 дать выходной импульс и привести искатель в нулевое поло­ жение, с которого начинается каждый цикл отсчета. Для выпол­ нения этой программы необходимо поставить перемычку между зажимами А и 13.

Если в исходном положении искателя щетка соприкасается с нулевой контактной пластиной, то при включении его дается пер­ вый импульс и замыкаются контакты К. После размыкания этих контактов щетка переместится и соединит контакт 1 с точкой Б (на рисунке показана только часть проводов, соединяющих кон­ тактные пластины шагового искателя с контактами переключа­ теля). Так как зажимы А и 13 соединены, командное реле РК не включится, пока щетка Б не сделает 13 таких импульсов и элек­ трически не соединится с зажимом 13. При этом замкнутся нуле­ вые контакты НК. Катушка РК получит питание через размыка­ ющие контакты РК- Реле сработает и замкнет свои замыкающие контакты РК и разомкнет размыкающие контакты РК-

88

Электромагнит ЭМШИ получит питание через самопрерывающиеся контакты СПК искателя. Электромагнит сработает и от­ ключится связанными с ним контактами СПК. Шаговый искатель сделает еще один шаг. Обесточенная катушка РК через выдерж­ ку времени, равную уставке реле, отпустит якорь и замыкающие контакты РК разомкнутся, размыкающие контакты РК замк­ нутся. Эти включения и отключения будут повторяться до того момента, пока щетка Б не достигнет нулевой контактной пласти­ ны. В этом положении контакты НК разомкнутся, катушка РК отключится и цикл отсчета будет завершен, схема придет в ис­ ходное положение.

Такое программирование является довольно гибким, так как позволяет изменять условия отсчета и выходного импульса про­ стой перестановкой перемычки или щетки переключателя.

Шаговые искатели выполняются с нереверсивными и ревер­ сивными приводами и с различным числом дисков. По характеру движения щеток искатели могут быть шаговые с одним движени­ ем (вращательным) и декадно-шаговые с двумя-. движениями (подъемным и вращательным). Емкость контактного поля шаго­ вого искателя колеблется в пределах 22—208 контактов, а де­ кадно-шагового — в пределах 330—660.

Кроме того, искатели могут выполняться с приводом прямого и обратного действия. В искателях с приводом прямого действия

хода. Искатели с приводом обратного хода обладают более высо­ ким к. п. д. и большей скоростью движения щеток.

Программы могут задаваться также с помощью специальных устройств: программных потенциометров, сельсинных программ­ ных устройств и др. В более сложных программных устройствах программа задает не только очередность и длительность опера­ ций, но и характер ее. В качестве программоносителя могут ис­ пользоваться шаблоны, перфоленты, перфокарты, телеграфная и магнитная ленты, кинолента.

Программоноситель должен иметь небольшую стоимость, дол­ жно быть возможно многократное его использование. К характе­ ристике программоносителя также относится легкость записи, про­ верки, считывания и исправления записи программы.

Для задания программы на стандартной телеграфной ленте шириной 17,5 мм ее пропускают через перфорирующее устройст­ во, которое пробивает на пяти дорожках в определенном поряд­

мощью которого отверстия прощупываются компактными иголка­ ми. При попадании иголок в отверстия создаются токовые им­ пульсы, при отсутствии же отверстий импульсов нет. Бумажная

89