DD155535A1 - DRIVE SYSTEM FOR CROWDING UNITS WITH UNLIMITED ROTARY SPEED SINGLE DRIVES - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem fuer Verseilanlagen mit untereinander drehzahlabhaengigen Einzelantrieben,deren Ist-Drehzahlen durch vorgegebene Soll-Drehzahlen bestimmt werden. Das Ziel Erfindung ist die Vermeidung von ueberdimensionierten Antriebsmotoren fuer die Einzelaantiebe. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, mit relativ kleinen Antriebsmotoren einen synchronen Lauf der einzelnen Aggregate untereinander zu erreichen. Das wrd dadurch erreicht, dass die jedem Einzelaggregat zugeordneten Bremsen in den Regelbereich fuer die Drehzahlregelung der Verseilanlage einbezogen werden, wobei die Regelung der Bremsen entweder indirekt ueber die Stromaufnahme Motoren fuer die Einzelantriebe oder direkt ueber den Drehzahl-Soll-Ist-Wertvergleich der einzelnen Aggregate untereinander erfolgt.The invention relates to a drive system for Verseilanlagen with each other speed-dependent individual drives whose actual speeds are determined by predetermined target speeds. The aim of the invention is the avoidance of oversized drive motors for Einzelaantiebe. The object of the invention is therefore to achieve a synchronous operation of the individual units with each other with relatively small drive motors. This is achieved by incorporating the brakes associated with each individual unit into the control range for the speed control of the stranding system, the control of the brakes being either indirectly via the current consumption motors for the individual drives or directly via the speed-target-actual value comparison of the individual units between each other.

Description

~1~ 226 3 05 ~ 1 ~ 226 3 05

Titel der ErfindungTitle of the invention

Antriebssystem für Verseilanlagen mit untereinander drehzahlabhängigen EinzelantriebenDrive system for stranding systems with individual speed-dependent individual drives

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Verseilanlagen mit untereinander drehzahlabhängigen Einzelantrieben, deren Ist-Drehzahlen durch vorgegebene Soll-Drehzahlen bestimmt und mittels elektro-mechanisch oder elektrisch arbeitenden Regelelement en realisiert werden«»The invention relates to a drive system for stranding with each other speed-dependent individual drives whose actual speeds are determined by predetermined target speeds and realized by means of electro-mechanically or electrically operating control elements «»

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Antriebe für die einzelnen Aggregate einer Verseilanlage benötigen aus technologischen Gründen genau abgestimmte Drehzahlen, deren Verhältnisse zueinander immer gewährleistet sein müssen. Das betrifft auch die Zeiten, in denen positive und negative Beschleunigungen auftreten₀ Bei den üblichen Verseilanlagen älterer Bauart werden die einzelnen Aggregate einer Verseilanlage mittels einer drehstarren Transmission angetrieben. Da diese Antriebsart durch die notwendigen Schaltgetriebe sehr aufwendig ist, wird neuerdings auf Einzelantriebe orientiert, Um synchrone Drehzahlen bei mehreren Einzelantrieben, bezogen auf einen Leitantrieb, zu erreichen, bedient man sich der sogenannten elektrischen Welle« Aber auch hier ist der Aufwand recht groß und die Verfahrensweise umständlich» Aus der Litera- tür sind bereits Drehzahlregelungen mittels Mikroprozessoren bekannt geworden₉· In der Zeitschrift VBB-EIektro-Anlagenbau 1% Jahrgang Heft 3, 9/79, auf den Seiten 99 bis 108 ist eine Gleichstromantriebsregelung mittels Mikroprozessoren beschrie-The drives for the individual units of a stranding require technologically exact tuned speeds whose relationships must always be guaranteed to each other. This also applies to the times in which positive and negative accelerations occur. ₀ In conventional stranding systems of older design, the individual units of a stranding system are driven by means of a torsionally rigid transmission. Since this type of drive is very expensive due to the necessary manual transmission, is now oriented to individual drives, in order to achieve synchronous speeds at several individual drives, based on a master drive, one uses the so-called electric wave «But also here the effort is quite large and the Procedure awkward »From the literary door, speed control by means of microprocessors have become known ₉ · In the magazine VBB-EIektro-Anlagenbau 1% Volume Issue 3, 9/79, on pages 99 to 108 a DC drive control by means of microprocessors is described.

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ben, bei der von einem Hauptantrieb ein Nebenantrieb synchron oder zumindest annähernd synchron mit einer relativen Drehzahl angetrieben wirdben, in which by a main drive, a power take-off is driven synchronously or at least approximately synchronously with a relative speed

Ähnliche Drehzahlregelungen sind in der Zeitschrift Electric 32, Heft 12, Seiten 658 bis 671 (1978) beschrieben.Similar speed controls are described in the journal Electric 32, Issue 12, pages 658 to 671 (1978).

Es wurde auch bereits vorgeschlagen (WP D 07 B/218 371), für Yerseilanlagen eine Antriebsanordnung zu schaffen, bei der jedes einzelne Aggregat einen zum Leitantrieb in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis synchron laufenden Elektromotor erhält, dessen Drehzahlen durch einen Mikroprozessor ständig überwacht und entsprechend der Phasenlage oder der Frequenz desIt has also been proposed (WP D 07 B / 218 371) to provide for Yerseilanlagen a drive assembly in which each unit receives a synchronous to the master drive in a certain gear ratio running electric motor whose speeds are constantly monitored by a microprocessor and according to the phase or the frequency of the

• Leitantriebes mittels digitaler Signale geregelt wird«. Alle beschriebenen Einrichtungen für den Einzelantrieb von mehreren Maschinen einer Verseilanlage haben einen wesentlichen Nachteil, der darin besteht, daß bei großen Beschleunigungs»* werten die vorgesehenen Verhältnisdrehzahlen nur mit überdimensionierten Motoren gehalten werden können« Da die größten Beschleunigungswerte beim Abbremsen der Aggregate auftreten, müssen die einzelnen Motore entsprechend groß gewählt werden» Für den Anlauf und für den Betriebsdrehzahlbereich wären wesentlich kleinere Motoren erforderlich. Bei nur teilweise ausgelasteten Motoren verringert sich der Wirkungsgrad, so daß ^ solche Antriebssysteme kostenaufv/endig sind und zuviel Energie verbraucher• Master drive is controlled by digital signals «. All described devices for the single drive of several machines of a stranding have a significant disadvantage, which consists in the fact that at high acceleration * the intended ratio speeds can only be kept with oversized motors «Since the largest acceleration values occur when braking the units, the individual motors are selected to be correspondingly large »For start-up and for the operating speed range, much smaller motors would be required. With only partially loaded engines, the efficiency is reduced, so that ^ such drive systems are kostenaufv / end and too much energy consumers

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den hohen Kosten— und Energieaufwand zu senken βThe aim of the invention is to reduce the high cost and energy expenditure β

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

. Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, ein Antriebssystem für Verseilanlagen zu schaffen, das in Verbindung mit den vorhandenen Aggregatbremsen einen innerhalb der Drehzahlverhältnisse abgestimmten Synchronlauf aller Aggregate auch bei hohen Beschleunigungswerten gewährleistete ., The object to be achieved by the invention is to provide a drive system for stranding, which ensured in conjunction with the existing aggregate brakes tuned within the speed ratios synchronous operation of all aggregates, even at high acceleration values.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst', 'daß die Bremsen der Einzelaggregate der gesamten Verseilanlage in den an sich bekannten, für die' Drehzahlregelung der Einzelaggregate vorgesehenen Regelkreis einbezogen werden, wobei die Regelung der Bremsen bzw«,· deren Bremswirkung entweder über die Stromaufnahme der Motoren der Einzelantriebe oder über den Drehzahl-Soll-Istwert-Vergleich der einzelnen Aggregate untereinander erfolgteAccording to the invention, the object is achieved ',' that the brakes of the individual units of the entire stranding are included in the known, provided for the 'speed control of the individual units loop, the control of the brakes or «, the braking effect either on the power consumption of Motors of the individual drives or via the speed setpoint-actual value comparison of the individual units with each other

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Drehzahlregelung der Einzelaggregate untereinander Vorrang vor der Drehzahlregelung der Gesamtanlage hat und das Aggregat mit dem jeweils größten Beharrungsvermögen die Funktion des Leitantrie-' bes für diesen Regelvorgang übernimmt₀ Furthermore, the invention provides that the speed control of the individual units with each other has priority over the speed control of the entire system and the unit with the greatest persistence, the function of Leitantrie- 'bes takes over for this control process ₀

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Betätigungsorgan der jeweiligen Aggregatbremse einen mechanischen oder elektrischen Charakter hat·Another feature of the invention is that the actuator of the respective aggregate brake has a mechanical or electrical character ·

Ausführungsbeispiel : Exemplary embodiment :

Die Erfindung soll anhand einer Verseilanlage, die Z₀ B₀ aus. zwei Verseilkörben, einem Abzug und einer Aufwickeleinrichtung besteht, beschrieben werden₀ Jedes einzelne Aggregat ist mit einem eigenen Antrieb ausgerüstet, wobei die Drehzahl jedes einzelnen Aggregates in einem festen Verhältnis zum Leitaggregat und damit auch zu jedem anderen Aggregat innerhalb der Verseilanlage bestimmt ist« Die Regelung erfolgt in bekannter Weise über den Vergleich zwischen vorgegebener Solldrehzahl und der jeweils vorliegenden Istdrehzahl„ Die Einbeziehung der einzelnen Aggregatbremsen in diesen Regelkreis kann entweder über die Stromaufnahme des Motors oder über den direkten Vergleich zwischen Ist- und Soll-Drehzahl des Aggregates erfolgen» Das bedeutet, daß jedes über den Drehzahlvergleich ausgelöste Signal außer der Veränderung der Motorstrom-' aufnahme auch eine Veränderung des Bremswertes an der betref— • fenden Aggregatbremse bewirkt« Bei jedem Regelvorgang wird das Bremsen oder Beschleunigen jeweils mit einem vorgegebenen Maximalwert oder mit einem Y/ert, der vom Verhältnis der Ist- und Soll-Drehzahlen bestimmt wird oder mit einem Wert, derThe invention is based on a stranding, the Z ₀ B ₀ from. two Verseilkörben, a trigger and a winding device exists will be described ₀ Each unit is equipped with its own drive, wherein the speed of each individual unit is determined in a fixed ratio to Leitaggregat and thus also to any other unit within the stranding "The control "The inclusion of the individual aggregate brakes in this loop can be done either via the current consumption of the motor or via the direct comparison between the actual and target speed of the unit in a known manner on the comparison between the preset target speed and the actual speed." that each signal triggered via the speed comparison causes, apart from the change in the motor current 'pickup, also a change in the braking value at the relevant • aggregate brake. In each control process, the braking or acceleration takes place with a predetermined maximum value or with a value determined by the ratio of the actual and target speeds or with a value that

- 4 - 'J °J R VI η H- 4 - 'J ° J R VI η H

vom Verhältnis der Ist- und Soll-Drehzahl und der zeitlichen Veränderung der Ist-Drehzahl bestimmt wird, ausgeführte Die Vorgabe der Drehzahl "Null" löst für die Anlage einen geregelten Bremsvorgang mit maximaler Bremsverzögerung für das Le itaggregat aus_e Nach Erreichen der Drehzahl "Null" werden die Bremsen nicht gelöste Eine Veränderung des Betriebszustande s der gesamten Verseilanlage von Beschleunigen zu Bremsen und umgekehrt vd.rd erst dann eingeleitet, wenn alle Aggregate mit ihrer Ist-Drehzahl über ihrer Soll-Drehzahl und umgekehrt liegen_e Eür den Übergangsbereich wird das letzte gültige Leitaggregat sowie der zuletzt vorhandene Betriebszustand beibehaltene Die beiden Regelarten sollen an einem Beispiel erläutert werden₀ Regelung der Bremsen über den Motorstroms Zwei Verseilkörbe A und B sind mit Einzelantrieben und jeweils einer Bremse ·. ausgerüstete Aus dem vorgegebenen Verseilprogramm ergibt sich das einzuhaltende Drehzahlverhältnis N^y-D o' Beide Verseilkörbe stehen,» Am Steuerpult wird für den Verseilkorb B . die Drehzahl Ng vorgegeben* Bedingt durch das bekannte Dreh- Zahlverhältnis liegt damit auch die Drehzahl N-n für den Korb A feste Durch Starten der Verseilanlage wird ein SoIl-Ist-Drehzahlvergleich für beide Verseilkörbe A₅ B durchgeführte Beide Ist-Drehzahlen liegen unter der zugehörigen Soll-Drehzahl_e Zu diesem Zeitpunkt liegt noch nicht fest, welcher der beiden Verse.ilkörbe A_s B das Leitaggregat ist» An beiden Motoren der Einzelantriebe steigt der Strom bis zu einem vorgegebenen ^ert an© Durch den Stromanstieg werden die Bremsen an den Verseilkörben A_? B bis auf einen vorgegebenen Minimalwert des Bremsmomentes (der Null sein kann) gelöst und beide Verseilkörbe beschleunigt₀ Nach Ablauf eines Zeitintervalles erfolgt eine Drehzahlmessung mit dem Ergebnis der aktuellen Ist-Drehzahlen N^n » von Verseilkorb AThe specification of the speed "zero" triggers a controlled braking process with maximum braking deceleration for the drive unit _e after reaching the speed "zero "The brakes are not released A change in the operating state s of the entire stranding system from acceleration to braking and vice versa vd.rd only initiated when all units with their actual speed above their target speed and vice versa lie _e Eür the transition area is the last valid control unit as well as the last operating condition maintained The two control modes should be explained with an example ₀ Control of the brakes over the motor current Two stranding baskets A and B are equipped with single drives and one brake each ·. Equipped From the given stranding program, the speed ratio to be maintained N ^ yD o 'Both stranding baskets stand,' At the control panel is for the stranding basket B. Due to the known rotational number ratio, the rotational speed Nn for the basket A is also fixed. By starting the stranding system, a actual rotational speed comparison is carried out for both stranding baskets A ₅ B. Both actual rotational speeds are below the associated target Speed _e At this point in time, it is not yet clear which of the two suspension baskets A _s B is the master unit. »The current increases up to a preset value on both motors of the individual drives © The current increase causes the brakes on the stranding baskets A _? B until a predetermined minimum value of the braking torque (which can be zero) is resolved and both stranding baskets are accelerated ₀ After a time interval has elapsed, a rotational speed measurement is carried out with the result of the current actual rotational speeds N ^ n »of stranding basket A

und Ήζ, N-n von Verseilkorh B_s Das Verhältnis der aktuellen Ist-Drehzahlen ergibt im Vergleich zum einzuhaltenden Dreh-Zahlverhältnis Nw_B ζ_β Β·₉ daß ^r^\^ ²^ gering ist (für den • Bremsfall zu hoch ist)_e Damit wird der Verseilkorb A als . Leitaggregat erkannt_o Dem.Verseilkorb B wird daher aus der derzeitigen Drehzahl des 'Verseilkorbes A und dem Drehzahlverhältnis ^Λ/η sine neue Soll-Drehzahl !TV-i-yd vorgegebeneand Ήζ, Nn of Verseilkorh B _s The ratio of the current actual rotational speeds results in comparison to be complied with rotary speed ratio Nw _{B ζ} β Β · ₉ that ^ r ^ \ ^ ² ^ is low (is too high for the • case of braking) _e Thus, the stranding basket A as. Master unit detected _o Dem.Verseilkorb B is therefore from the current speed of the 'stranding basket A and the speed ratio ^ Λ / η sine setpoint speed! TV-i-yd given

- 5 - 2 2 6 3 0 5- 5 - 2 2 6 3 0 5

Diese Soll-Drehzahl ist nicht konstant, sondern ändert sich mit Νζ-^νλ· %4-^)A liegt unter N«, damit ändert sich an der Beschleunigung des Verseilkorbes A nichts. Ist NV+-yd größer als N¹Z-^Vd, damit sinkt der Motorstrom, das Beschleunigungsmoment wird verringert und die Bremskraft verstärkt» Zwischen Motorstrom und Bremsmoment ist eine feinstufige Abstimmung bis hin,zur kontinuierlichen Abstimmung möglich. Bremsen und Beschleunigen können sich dabei überdecken» Zwischen Motorstrom und Bremsanstellung ist jede- sinnvolle Übertragungsfunktion möglich» So kann die Aggregatbremse auch durch einen im Bremsbetrieb arbeitenden Motor gesteuert werden und dessen elektrische Bremswirkung verstärken«, Dieser Regelvorgang wiederholt sich ständig, wobei das Leitaggregat wechseln kann₀ Ein Wechsel des Leitaggregates wird immer dann eintreten, wenn es der Regelung nicht mehr möglich ist, das Drehzahlverhältnis N. μ in den Vorgegebenen Fehlergrenzen einzuhalten» Das Aggregat mit dem jeweils größten Beharrungsvermögen wird dann zum neuen Leitaggregat. Der Beschleunigungsvorgang der Verseilanlage ist dann abgeschlossen, wenn das Leitaggregat die von außen vorgegebene. Soll-Drehzahl erreicht hat. Zwangsläufig hat dann auch der Verseilkorb B seine Solldrehzahl erreicht» Der aufgenommene Motorstrom entspricht dann den Verlusten des Verseilkorbes durch Reibung und Luftwiderstand sowie einem möglicherweise vorhandenen Bremsmoment zur Stabilisierung bei Unwucht und geringer Schwunginasse» Das Verzögern der Verseilanlage geschieht durch Vorgabe einer Soll-Drehzahl für einen Verseilkorb, die unter der Istdrehzahl desselben liegt₀ Der anfangs beschriebene Regelvorgang läuft nun in umgekehrter RichtungThis setpoint speed is not constant, but changes with Νζ- ^ νλ ·% 4 - ^) A is below N, so nothing changes at the acceleration of the stranding basket A. If NV + -yd is greater than N ¹ Z- ^ Vd, the motor current decreases, the acceleration torque is reduced and the braking force is increased »Between motor current and braking torque, a fine-tuning up to, for continuous tuning is possible. Braking and acceleration can cover each other. »Between motor current and brake application, any meaningful transfer function is possible». Thus the aggregate brake can also be controlled by a motor operating in braking mode and increase its electrical braking effect. «This control process repeats itself constantly, whereby the master unit can change ₀ A change of the master unit will always occur if it is no longer possible for the controller to maintain the speed ratio N. μ within the specified error limits. »The unit with the greatest inertia then becomes the new master unit. The acceleration process of the stranding system is completed when the Leitaggregat specified by the outside. Target speed has reached. Inevitably then the stranding basket B has reached its target speed »The recorded motor current then corresponds to the losses of the stranding basket by friction and air resistance and a possibly existing braking torque for stabilization in the event of imbalance and low momentum» The stranding system is decelerated by specifying a setpoint speed for one Stranding basket below its actual speed ₀ The control process described at the beginning now runs in the opposite direction

Regelung der Aggregatbremsen durch Drehzahlvergleich: Im Gegensatz zur oben beschriebenen Regelung werden die Aggfegatbremsen unabhängig von der Stromaufnahme der Antriebe nur über den Soll-Ist-Wertvergleich der Drehzahl geregelt.Control of the aggregate brakes by speed comparison: In contrast to the control described above, the aggfegatbremsen independent of the power consumption of the drives only via the setpoint-actual value comparison of the speed regulated.

Im übrigen läuft der Regelvorgang völlig analog zum vorher beschriebenen ab, d. h», die Signale laufen parallel zum Antrieb und zu den Bremsen» Zur Vereinfachung der Regelung ist es möglich, durch Vorgabe von Maximalwerten der Beschleunigung und Verzögerung in der Regelung einen festen Leit-Moreover, the control process runs completely analogous to the previously described, d. h », the signals are parallel to the drive and to the brakes» To simplify the control it is possible to set a fixed speed by specifying maximum values of acceleration and deceleration in the control

. ..- 6 - 22 6 3 05., ..- 6 - 22 6 3 05.

antrieb zu schaff en,? der für alle Betriebszustände zutrifft _β Nachteilig wäre dabei eine längere Beschleunigung bzw« Verzögerung als es im aktuellen Falle nötig wäre und die Gefahr, daß durch Veränderungen _sz „ B«, im Reibwert des Bremsbelages, der Gleichlauf der Anlage gestört wird, ohne daß eine Korrektur durch die Regelung erfolgt ₀ drive to create? which is true for all operating conditions _β Disadvantage would be a longer acceleration or «delay than would be necessary in the current case and the risk that by changes _s z" B ", in the coefficient of friction of the brake lining, the synchronization of the system is disturbed without a Correction by the regulation takes place ₀

Die Vorteile der neuen synchronen Drehzahlregelung unter Einbeziehung der Aggregatbremsen liegen darin_} daß dadurch die sonst notwendigen überdimensionierten Motoren für die einzelnen Aggregat antriebe durch wesentlich kleinere ersetzt werden könneη 6The advantages of the new synchronous speed control unit including the brakes are _that} thereby drives the otherwise necessary oversized motors for the individual unit to be replaced by much smaller könneη 6

Claims (1)

-7- 226305-7- 226305 Erf indungsans "Drue hErf indungsans "Drue h 1, Antriebssystem für Verseilanlagen mit untereinander drehzahlabhängigen Einzelantrieben, deren Ist-Drehzahlen durch vorgegebene Soll-Drehzahlen bestimmt und mittels Regelelementen realisiert werde-n, gekennzeichnet dadurch, daß die Bremsen den Einzelaggregate der gesamten Verseilanlage in den an sich bekannten, für die Drehzahlregelung der Einzelaggregate vorgesehenen Regelkreis einbezogen werden, wobei die Regelung der Bremsen' bzw₀ der Bremswirkung entweder über die Stromaufnahme der Motoren der Einzelantriebe indirekt oder direkt über den Drehzahl-Soll-Ist-Wertvergleich der einzelnen Aggregate untereinander erfolgt,1, drive system for stranding with each other speed-dependent individual drives whose actual speeds determined by predetermined target speeds and realized by means of control elements-n, characterized in that the brakes the individual units of the entire stranding in the known, for the speed control of the individual units The control of the brakes' or _{0 of} the braking effect either indirectly via the current consumption of the motors of the individual drives or directly via the speed-target-actual value comparison of the individual units with each other, 2c Antriebssystem für Verseilanlagen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehzahlregelung'der Einzelaggregate untereinander Vorrang vor der Drehzahlregelung der Gesamtverseilanlage hat und dabei das Aggregat mit jeweils größtem Beharrungsvermögen die Funktion des Leitantriebes für diesen Regelvorgang übernimmt₀ 2c drive system for stranding according to item 1, characterized in that the Drehzahlregelung'der the individual units with each other over the speed control of the overall stranding plant and while the unit with the greatest persistence assumes the function of the master drive for this control process ₀ 3e' Antriebssystem für Verseilanlagen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Betätigungsorgan der jeweiligen Aggregatbremse entweder einen mechanischen oder einen elektrischen bzw„ einen kombinierten Charakter hat₀ 3e 'drive system for stranding according to item 1, characterized in that the actuator of the respective aggregate brake has either a mechanical or an electrical or "combined character ₀