DE2057492B2 - Einrichtung zum Regeln eines elektrischen Achswickel-Gleichstromantriebs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln eines elektrischen Achswickei-Gleichstromantriebes auf einen vom Wickeldurchmesser abhängigen Verlauf des Zuges in der Wickelbahn, mit einer den Antrieb steuernden Leistungsregelung, deren Istwert eine der Leistung des Antriebes proportionale Größe und deren Sollwert eine dem Produkt aus Wickelbahngeschwindigkeit und gewünschtem Zug proportionale Größe ist.

Bei elektrischen Achswickelantrieben, wie sie z.B. für Gewebeverstreckanlagen, Folienwickler od. dgl. verwendet werden, ist es bereits bekannt, den Ankerstrom oder das Drehmoment der Gleichstrommaschine während des Aufwickelvorganges konstant zu halten. Man erhält hierdurch einen hyperbolischen Verlauf der Zugspannung in der Warenbahn während des Aufwickelvorganges.

Es ist fernerhin auch bekannt, den Zug in einem Achswickler dadurch konstant zu halten, daß man die dem elektrischen Wickelantrieb zugeführte Leistung konstant hält. Der Istwert der Leistung kann dabei aus dem Produkt von Ankerspannung Ua und Ankerstrom Ia ermittelt werden; der verlangte Leistungssollwert ist dann gleich dem Produkt aus Zug Z · Bahngeschwindigkeit V. Es gilt also die Regelbedingung Z ■ V δ I_A (Ua-IaRa), wobei R_A den Ankerwiderstand der Gleichstrommaschine bedeutet.

Aus technologischen Gründen wird nun heute häufig verlangt, daß der Zug in der Bahn während des Wickelvorganges — also in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser — veränderbar sein soll.

Es ist bereits bekannt, bei einer Einrichtung, bei der die Soll- und Istwerte für eine Leistungsregelung eines Achswickelmotors aus den Größen Drehzahl. Zugspannung, Bahngeschwindigkeit und Motorstrom gebildet werden, durch eine zusätzliche Rechenschaltung den Verlauf der Zugspannung während d.s Aufwickehorganges im voraus bestimmbar zu machen (vgl. Zeitschrift »Industrial Electronics«. September 19(58. S. 350 bis 354. insbesondere Bild 14 und In samt zugehöriger Beschreibung).

Die bekannte Schaltung ist dabei so getroffen, daß ίο ein der gewünschten Zugspannung proportionales elektrisches Signal mit einem dem Ankerstrom des Motors proportionalen Signal verglichen wird und abhängig davon die Ankerspannung des Motors geregelt wird und daß die Ankerspannung des Motors mit der Bahngeschwindigkeit verglichen wird und abhängig davon das Motorfeld ausgesteuert wird. Das jeweils benötigte, vom Durchmesser des Wickels linear abhängige Zugspanmingssignal wird dadurch erzeugt, daß in einer elektromechanischen Brücken-

rechenschaltung ein Potentiometer für die gewünschte Anfangsspannung, ein Potentiometer für die gewünschte Endspannung und ein weiteres Potentiometer für den Durchmesser angeordnet wird, dessen Abgriff entsprechend dem jeweiligen Durchmesser verschoben wird. Das dem Durchmesser proportionale Signal kann dabei durch eine weitere Potentiometer-Rechenschaltung aus Regeldrehzahl und Bahngeschwindigkeit ermittelt werden. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß es zur Bildung eines dem Durchmesser proportionalen Wertes auch rein elektronisch arbeitende Einrichtungen gibt, bei denen auf digitale Weise aus entsprechenden Pulsfrequenzen der Wickeldurchmesser bestimmt wird (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 241 895). Die am Abgriff"des Durchmesserpotentiometers abnehmbare Spannung dient dann als Zugsollwert für die Regelung.

Bei dieser vorbekannten Schaltung arbeitet die Regelung über zwei Regelkreise, nämlich Feld- und Ankerkreis, wobei die Multiplikationsfunktion, d. h.

die Ermittlung der Leistung durch die Maschine zustande kommt. Diese Regelung ist an und für sich relativ ungenau; hinzu kommt noch die Ungenauigkeit der Potentiometer-Rechenschaltungen. Ferner ist diese vorbekannte Schaltung infolge der elektromechanischen Bauteile relativ aufwendig und störungsanfällig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein entsprechend den Anfordtrungen des Wickelvorganges linear zu verändernder echter Leistungssollwert auf einfache Weise durch elektronische Schaltungen mit hoher Genauigkeit analog gebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem auf den Ankerkreis des Antriebes einwirkenden Leistungsregler ein in einem elektronischen Multiplikator aus strom- und drehzahlproportionalen elektrischen Größen gebildeter Leistungsistwert und ein ebenfalls elektronisch aus gewünsch- ten Zug- und Bahngeschwindigkeiten proportionalen Größen gebildeter Leistungssolhvert zuführbar ist, und daß als Größe für den Zug die Differenz zwischen einer konstanten Spannung und einem einstellbaren Anteil eines Ausgangssignals eines Verstärkers dient, an dessen Eingang ein der Bahngeschwindigkeit proportionales Signal liegt und in dessen Rückführung ein weiterer elektronischer Multiplikator angeordnet ist, an dessen Eingängen das Ausgangs-

sicnnl des Verstärkers und ein der Drehzahl des Antriebes proportionales Signal anliegt.

Hierdurch lassen sich auf relativ eingehe Weise rein elektronisch Wickeldurchmesser Zu'jkraf'kv'nnlinien beliebiger Steilheit fahren, und zwar auch dann, wenn die Bahngeschwindigkeit wahrend des Wickelvorsianges veränderlich ist. Als weiterer Vorteil wäre noc'- :'u nennen, daß mit dem auf die vorbesehriebene Weise gebildeten Lcistungssollwert nur in den Anke:krcis des Motors eingegriffen zu werden braucht und eine Feldregelung entfallen kann.

Die Lage der vorgenannten Kennlinien kann dadurch beliebig verändert werden, daß die Proportionalität zwischen dem Piodukt aus Warenbahnoe<diwindigkeit und Zug^illwert und der dem Leistungsregler zugeführten .jröße verändert wird.

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindun·: näher erläutert: es zeigt

Fig. 1 im wesentlichen die Schaltung eines Achsw'.^lers und

F i g. 2 die damit erreichbaren Zugkraft-Wickeldtüvhmesserkennlinien.

Die ein Lieferwerk 31 verlassende Warenbahn 30 soü auf einem Wickler 32 aufgewickelt werden. Als Antrieb für das Lieferwerk 31 ist ein Gleichstrommotor 1 vorgesehen, der seine Ankerspannung über ein Thyristorstellglied 4 erhält. Als Antriebsmotor des Wicklers 32 ist ebenfalls eine Gleichstrommaschine 2 vorgesehen, die über einen Thyristorsteller 3 gespeist wird.

Zur Vorgabe des DrehzahlsolKvertes für die Gleichstrommaschine 1 dient ein Sollwertgeber 10, ck --,en Sollwert über einen an sich bekannten Hoch-Lafintegrator 9 einem Drehzahlregler 8 zugeführt wird, der seinen Drehzahlistwert aus einer mit der Maschine 1 gekuppelten Tachometermaschine 26 erhält. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 8 dient als Führungsgröße für einen Stromregler 7, der seinc" Istwert aus einem im Ankerstromkreis liegenden Stromwandler 28 erhält. Das Ausgangssignai des Stromreglers 7 liefert das Steuersignal für den Steuersatz 5. der seinerseits die entsprechenden Zündimpulse für das Thyristorstellglied 4 liefert. Der dabei zwischen Drehzahlregler 8 und Sollwertgeber 10 vorgesehene Hochlauf integrator 9 dient dazu, plötzliche Sollwertänderungen, also Solhvcrtsprünge, wie sie z. B. beim Anfahrvorgang auftreten können, in für die Maschine geeignete Sollwertänderungen umzuformen.

Soll die Zugkraft in der Wickelbahn 30 während der Zunahme des Wickeldurchmessers D nach einer hyperbolischen Funktion abnehmen, so muß — v.'e eingangs erläutert — der Ankerstrom I._x (Moment) der" Gleichstrommaschine 2 konstant gehalten werden. Hierzu wird dem Stromregler 11 der Maschine 2 von einem Momentensollwertgeber 12 über ein einstellbares Potentiometer 13 und einen Schalter der gewünschte Stromsollwert vorgegeben; der Istwert wird von einem im Ankerstromkreis der Maschine 2 liegenden Ankerstromwandler 27 geliefert. Das Ausgangssignal des Stromreglers 11 steuert den Steuersatz 6 "und damit den Thyristorstcllcr 3 so aus. daß der Ankerstrom in der Maschine 2 konstant bleibt.

Im Gegensitz zur Erfassung des Leistungsistwertes durch das Produkt

wird hier der Istwert gebildet durch das Produkt

M · η bzw. / · /i

unter Voraussetzung des konstanten Feldflusses ('/' = const.). Unter der Bedingung des konstanten Zuges Z in der Warenbahn 30 während des Wickelvorganges muß die Bedingung V-Z = I_x-H in der Regelstrecke der Gleichstrommaschine 2 erfüllt werden.

i" Der Leistungsistwert für diese Regelung wird in einem Multiplizienzlied IS gebildet, das eine dem Ankerstrom /. entsprechende Größe vom Stromwandler 27 und eine der Drenzahl proportionale Größe von einer mit der Maschine 2 gekuppelter. Tachometermaschine 25 erhält. Der Leistungssollwert bei variabler Bahngeschwindigkeit V wird aus dem Produkt einer konstanten Spannung k (Spannungsqueile 19) und der der Bahngeschwindigkeit analogen Spannung gebildet. Damit entspricht der Leistungssoliwert dem Zugsollwert. Das Produkt wird in einem Multiplikator 17 gebildet. Da die Bahngeschwindigkeit dem Sollwert für das Lieferwerk 31 folgt, kann als V proportionale Spannung die Sollspannung des Motors 1 benutzt werden. Das Ausgangssignal des Multipliziergliedes 17 wird über ein Zugeinstellpotentiometer 16 als Sollwert dem Leistungsregler 15 vorgegeben, der über den umgelegten Schalter 14 dann die Führungsgröße für den Stromregler 11 liefert. Je nach der Einstellung (Winkel \1) des Zugeinstellpotentiometers 16 lassen sich somit Züge bestimmter Größe während des Wickelvorganges konstant halten.

Häufig ist es jedoch erwünscht, den Zug während des Wickelvorganges zu verändern. Hierzu wird bei der vorliegenden Schaltung dem für den Zug repräsentativen Wert k noch eine Korrekturgröße zugefügt, die aus Bahngeschwindigkeit und Wicklerdrehzahl gebildet wird. Hierbei soll di; Bedingung gelten. daß der Zug mit zunehmendem Wickeldurchmesser linear abnimmt.

Zu diesem Zweck ist eine Rechenschaltung 22 vorgesehen, die aus Multiplizierglied 24 und Verstärker 23 besteht. Hierbei wird der Multiplizierbaustein 24 in die Rückführung des Verstärkers 23 geschaltet. Das Ausgangssignal A des Veistärkers 23 wird damit im Multiplizierbaustein 24 mit dem drehzahlanalogen Signal η der Tachomaschine 2 multipliziert. An den Eingang des Verstärkers 23 wird die der Bahngeschwindigkeit V proportionale Spannung gelegt. Damit ergibt sich die Rechenfunktion

Verstärkerausganessignal A ^. — .

γ

Da V - η ■ D gilt also: A ~ D .

Das Ausgangssignal Λ des Verstärkeis 23 ist also ein Maß für den Durchmesser D des Wickels Dieses Ausgangssignal wird über ein einstellbares Potentiometer (Winkel <\ 2) und Schalter 21 geführt und di.zu benutzt, um die Zuggröße k während des Wickelvorganges zu verringern. Die Gesamtregelung arbeitet dabei nach der Gleichung

k - — · »1
η

al -V= Ta- η.

Wie bereits erwähnt, lassen sich auf diese Weise durch entsprechende Einstellung der Potentiometer 20 und 16 Kennlinien beliebiger Steilheit ζ = / (D) einstellen.

Um bei Ausgleichsvorgängen die notwendige Beschleunigungsleistung ohne Beeinträchtigung der Wickelleistung vorzugeben, werden zwei entsprechende Einblendungen vorgenommen. Von der Kippstufe 91 des Hochlaufintegrators 9 wird ein D-Anteil im Vorzeichensinn des Stromsollwertes über Leitung 29 dem Stromregler 11 zugeführt. Ferner wird dem Summierverstärker 33 vorzeichenrichtig ein D-Anteil aufgeschaltet, der vom Stromistwert subtrahiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Regeln eines elektrischen Achswickel-Gleichstromantriebes auf einen vom Wickeldurchmesser abhängigen Verlauf des Zuges in der Wickelbahn, mit einer den Antrieb steuernden Leistungsregelung, deren Istwert eine der Leistung des Antriebes proportionale Größe und deren Sollwert eine dem Produkt aus Wickelbahngeschwindigkeit und gewünschtem Zug proportionale Größe ist. dadurch gekennzeichnet, daß einem au£ den Ankerkreis des Antriebes (2) einwirkenden Leistungsregler (15) ein in einem elektronischen Multiplikator (18) aus strom- und drehzahlproportionalen elektrischen Größen gebildeter L^istungsistwert und ein ebenfalls elektronisch aus gewünschtem Zug und Bahngeschs indigkeiten proportionalen Größen gebildeter Leistungssolhvert zuführbar ist, und daß als Größe für den Zug (Z) die Differenz zwischen einer konstanten Spannung (A) und einem einstellbaren Anteil (Winkel λ 2) eines Ausgangssignals (A) eines Verstärkers (23) dient, an dessen Eingang ein d?r Bahngeschwindigkeit (v) proportionales Signal liegt und in dessen Rückführung ein weiterer elektronischer Multiplikator (24) angeordnet ist, an dessen Eingängen das Ausgangssignal des Verstärkers (23) und ein der Drehzanl (n) des Antriebes proportionales Signal anliegt.