Пристрій для управління намоточним верстатом

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах управления станков для намотки электрических катушек. Известно счетно-командное устройство для намоточного станка [1], содержащее два датчика положения, блок реверса счета, блок задания программ, реверсивный счетчик, два одновибратора и элементы логики. Данное устройство обеспечивает контроль скорости намотки только в режиме переналадки станка, что ограничивает возможность регулирования скорости в процессе намотки, необходимость чего возникает, например, в высокоскоростных станках, во избежание нахлеста провода на краях катушки при реверсировании раскладчика провода. Известно также устройство для управления намоточным станком [2], содержащее блок ввода технологических данных, первый выход которого подключен к первому информационному входу блока управления длиной намотки, второй выход данных - к информационному входу блока управления шагом намотки, блок управления первым двигателем, выход которого электрически соединен с первым двигателем, вал которого механически связан с импульсным датчиком скорости, выход которого подключен к первому входу блока формирования задания на перемещение подачи, второй вход которого соединен с выходом блока управления шагом намотки, а выход подключен к первому входу блока управления вторым двигателем, второй вход которого соединен с выходом знака задания блока управления длиной намотки, а выход электрически соединен со вторым двигателем. Данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, связанные с отсутствием контроля скорости намотки и ограниченными возможностями ее регулирования. В частности, в высокоскоростных станках инерционность раскладчика приводит к нахлесту провода на краях катушки, чего можно избежать путем снижения скорости намотки при подходе к краю катушки с последующим ее повышением до заданного значения после реверса раскладчика, что определяет повышенные требования к контролю положения раскладчика. В данном же устройстве контроль реального положения раскладчика отсутствует. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для управления намоточным станком путем снижения скорости намотки перед реверсом раскладчика, чем обеспечивается исключение нахлеста провода на краях катушки при высокоскоростной намотке. Это повышает качество намотки и расширяет область применения устройства. Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления намоточным станком, содержащее блок ввода технологических данных, первый выход данных которого подключен к первому информационному входу блока управления длиной намотки, второй выход данных - к информационному входу блока управления шагом намотки, блок управления первым двигателем, выход которого электрически соединен с первым двигателем, вал которого механически связан с импульсным датчиком скорости, выход которого подключен к первому входу блока формирования задания на перемещение подачи, второй вход которого соединен с выходом блока управления шагом намотки, а выход подключен к первому входу блока управления вторым двигателем, второй вход которого соединен с выходом знака задания блока управления длиной намотки, а выход электрически соединен со вторым двигателем, согласно изобретению, введены блок управления скоростью намотки, счетчик импульсов, интервальный таймер и механически связанный с валом второго двигателя импульсный датчик перемещения, первый и второй выходы которого подключены к второму и третьему информационным входам блока управления длиной намотки, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока управления вторым двигателем, а третий выход - к управляющему входу блока управления скоростью намотки, первый информационный вход которого соединен с выходом задания блока ввода технологических данных, а первый выход - с входом интегрального таймера, выход которого подключен к стробирующему входу сче тчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом импульсного датчика скорости, а выход - с вторым информационным входом блока управления скоростью намотки, второй выход которого подключен к входу блока управления первым двигателем, при этом блок управления скоростью намотки содержит первый и второй регистры, коммутатор, схему сравнения кодов, регистр текущей скорости, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, генератор тактовых импульсов, и делитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первым выходом блока и тактовым входом регистра текущей скорости, вход которого соединен с вторым информационным входом блока, а выход подключен к первому входу схемы сравнения кодов, выход которой подключен ко входу управления направлением счета, реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выходы - с входами цифроаналоговоо преобразователя, выход которого соединен со вторым выходом блока, первый информационный вход которого соединен со входами первого и второго регистров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом блока, а выход - со вторым входом схемы сравнения кодов. Блок управления длиной намотки содержит первый и второй регистры, триггер управления скоростью, первую и вторую схемы сравнения кодов, триггер знака задания, блок обработки сигнала датчика и счетчик, вход сброса которого соединен с третьим выходом блока и со вторым выходом блока обработки сигнала датчика, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и третьим входами блока, третий выход с четвертым выходом блока, а первый выход подключен к счетному входу счетчика и ко входу сброса триггера управления скоростью, выход которого соединен со вторым выходом блока, а вход установки - с вы ходом первой схемы сравнения кодов, к первому входу которой подключен выход счетчика, подключенный также к первому входу второй схемы сравнения кодов, выход которой подключен через триггер знака задания к первому вы ходу блока, а второй вход соединен с выходом второго регистра, вход которого соединен с первым входом блока и со входом первого регистра, выход которого подключен ко второму входу первой схемы сравнения кодов. Благодаря такому выполнению предложенного устройства обеспечивается измерение скорости намотки непосредственно в процессе работы станка и контроль ее изменения при регулировании. Это обеспечивает возможность регулирования скорости намотки на краях катушки при реверсировании проводоукладчика и предотвращает нахлест провода на края катушки. Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления скоростью намотки; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления длиной намотки; на фиг. 4 - функциональная схема блока обработки сигнала датчика; на фиг. 5 - функциональная схема блока управления вторым двигателем. Устройство содержит блок 1 ввода технологических данных, блок 2 управления длиной намотки, блок 3 управления шагом намотки, блок 4 управления первым двигателем, первый двигатель 5, первый импульсный датчик 6 скорости, блок 7 формирования задания на перемещение подачи, блок 8 управления вторым двигателем, второй двигатель 9, блок 10 управления скоростью намотки, счетчик 11 импульсов, интервальный таймер 12, второй импульсный датчик 13 перемещения. В состав блока 10 управления скоростью намотки входят первый регистр 14, второй регистр 15, коммутатор 16, схема 17 сравнения кодов, регистр 18 текущей скорости, реверсивный счетчик 19, цифроаналоговый преобразователь 20, генератор 21 тактовых импульсов и делитель 22 частоты. Блок 2 управления длиной намотки содержит первый регистр 23, второй регистр 24, триггер 25 управления скоростью, первую и вторую схемы 26 и 27 сравнения кодов, триггер 28 знака задания, блок 29 обработки сигнала датчика, счетчик 30. Блок 29 обработки сигнала датчик состоит из D-триггеров 31. 32, 33, 34, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35, 36, 37, 38. элементов И-НЕ 39, 40, 41, 42, 43, элемента ИЛИ 44 и генератора 45 синхронизирующих импульсов. Блок 8 управления вторым двигателем содержит два инвертора 46 и 47, две схемы 2-2И-ИЛИ 48 и 49, реверсивный счетчик 50. схему 51 преобразования кода, цифроаналоговый преобразователь 52 и электропривод 53. Основные технологические данные наматываемого изделия: число витков, скорость намотки n (вит./мин), длина намотки L, шаг намотки t - вводятся через клавиатуру блока 1 ввода технологических данных. При высоких скоростях намотки, когда инерционность раскладчика начинает сказываться на качестве наматываемого изделия, дополнительно вводятся скорость намотки nр при реверсе раскладчика и координата раскладчика Z1 (Z1 < Z), определяющая начало снижения скорости намотки перед реверсом. Параметры nр и Z1 могут быть установлены практическим путем для каждого конкретного изделия. Блок 1 ввода технологических данных обрабатывает вводимую информацию и пересылает результаты вычислений в соответствующие блоки: - в первый 23 и второй 24 регистры блока 2 управления длиной намотки величины Z* и Z*1, соответствующие числу импульсов, вырабатываемых вторым импульсным датчиком 13 при перемещении раскладчика на расстояния L и L1 соответственно: - в блок 3 управления шагом намотки величину m в, соответствующую числу импульсов, вырабатываемых первым импульсным датчиком 6 скорости за время одного витка, и величину m t, соответствующую числу импульсов, вырабатываемых вторым импульсным датчиком 13 при перемещении раскладчика на шаг намотки t; - в первый 14 и второй 15 регистры блока 10 управления скоростью величины n* и nр*, соответствующие числу импульсов, вырабатываемых первым импульсным датчиком 6 за интервал времени Т и пропорциональных скорости намотки: где N1 - число импульсов первого датчика 6 за один оборот; К - коэффициент, определяемый механикой станка. Устройство работает следующим образом. Блок 10 управления скоростью намотки осуществляет измерение текущего значения скорости и управление ее изменением. Генератор 21 вырабатывает последовательность тактовых импульсов, передним фронтом которых осуществляется перезапись содержимого счетчика 11 импульсов в регистр 18 текущей скорости, а задним фронтом - перезапускается интервальный таймер 12 для выполнения очередного цикла измерения скорости. Содержимое регистра 18 текущей скорости сравнивается схемой 17 сравнения кодов с содержимым одного из регистров 14 или 15. Подключение требуемого регистра к схеме 17 сравнения кодов осуществляется коммутатором 16 по сигналу, поступающему с четвертого вы хода блока 2 управления длиной намотки. Выход схемы 17 сравнения кодов подключается ко входу управления направлением счета реверсивного счетчика 19, на счетный вход которого поступают импульсы с выхода делителя 22 частоты. В случае, если текущая скорость меньше значения содержимого того из регистров 14 или 15, который подключен к схеме 17 сравнения кодов, то реверсивный счетчик 19 работает в режиме суммирования, в противном же случае (текущая скорость больше заданного значения) - в режиме вычитания. Таким образом, после цифроаналогового преобразования на выходе преобразователя 20 формируется напряжение регулирования скорости первого двигателя 5, поступающее в блок 4 управления первым двигателем. Первый двигатель 5 механически связан со шпинделем станка и первым импульсным датчиком 6 скорости. Импульсы последнего поступают на счетный вход счетчика 11 импульсов для измерения скорости и на первый вход блока 7 формирования задания на перемещение подачи. В блоке 7 под управлением блока 3 управления шагом намотки из m в импульсов, генерируемых первым импульсным датчиком 6 скорости за время одного витка, отбирается числом m t импульсов, соответствующее количеству импульсов, генерируемых вторым импульсным датчиком 13 за время перемещения раскладчика на шаг t. Выделенные импульсы в качестве задания на перемещение раскладчика поступают в блок 8 управления вторым двигателем, где формируется сигнал управления скоростью вращения второго двигателя 9, перемещающего раскладчик. На второй вход блока 8 управления вторым двигателем поступает знак задания с триггера 28 знака задания блока 2 управления длиной намотки, на третий вход - импульсы перемещения, а на четвертый вход - знак перемещения, формируемые блоком 29 обработки сигнала датчика блока 2. При движении раскладчика второй импульсный датчик 13 на своих выходах вырабатывает две последовательности импульсов f1 и f2, сдвинутые по фазе на 90°, что позволяет определить направление вращения (знак перемещения). На выходе элемента И-НЕ 41 формируется последовательность импульсов, число которых пропорционально перемещению раскладчика, на выходе элемента И-НЕ 43 - знак перемещения, а на выходе элемента ИЛИ 44 вырабатывается короткий импульс, соответствующий по времени моменту реверса раскладчика. Импульсы перемещения со второго выхода блока 29 обработки сигнала датчика поступают на счетный вход счетчика 30, содержимое которого сравнивается со значениями Z*1 и Z* (Z1* < Z*), находящимися в регистрах 23 и 24 соответственно, при помощи первой 26 и второй 27 схем сравнения кодов. При достижении счетчиком 30 значения, равного Z1*, на выходе первой 26 схемы сравнения появляется сигнал, устанавливающий триггер 25 управления скоростью в состояние, при котором в блоке 10 управления скоростью намотки коммутатор 16 подключает к схеме 17 сравнения кодов регистр 15, что приводит к плавному снижению скорости намотки до значения nр. При достижении счетчиком 30 значения, равного Z*, на выходе второй схемы 27 схемы сравнения появляется сигнал, изменяющий состояние триггера 28 знака задания, выход которого (соединенный с первым выходом блока 2 и со вторым входом блока 8) задает реверс второго двигателя 9. С изменением направления движения раскладчика в момент начала движения в обратную сторону на первом выходе блока 29 обработки сигнала датчика вырабатывается короткий импульс, который сбрасывает счетчик 30 в нулевое состояние, а также устанавливает триггер 25 управления скоростью в состояние, при котором на выходе триггера 25 (четвертом выходе блока 2) устанавливается уровень сигнала, который подключает к схеме 17 сравнения кодов в блоке 10 управления скоростью регистр 14, что приводит к плавному возрастанию скорости намотки до номинального значения n. В установившемся режиме (знак перемещения совпадает со знаком задания) импульсные сигналы задания и реального перемещения раскладчика поступают через схемы 2-2И-ИЛИ 48, 49, используемые в качестве коммутаторов, на счетные входы "+1", "-1" реверсивного счетчика 50, Здесь подсчитывается разность между реальным перемещением и заданием на перемещение раскладчика, т.е. о шибка по положению. Перед запуском устройства в реверсивный счетчик 50 записывается комбинация 1000...000, где старший разряд является знаковым, а остальные представляют собой код ошибки по положению. Если знаковый разряд равен единице, то значение ошибки по положению представлено в прямом коде. Если же знаковый разряд равен нулю, то значение ошибки по положению представлено в дополнительном коде. В этом случае схема 51 преобразований кода, управляемая знаковым разрядом Aq , формирует значение ошибки в прямом коде. Скорректированный таким образом код ошибки по положению и знаковый разряд подаются на вход цифроаналогового преобразователя 52, на выходе которого появляется аналоговый сигнал, пропорциональный величине ошибки по положению, имеющий соответствующий знак и являющийся сигналом задания для электропривода 53. Таким образом, расширение области применения устройства за счет контроля скорости намотки, а также контроля реального положения раскладчика, позволяет в высокоскоростных станках путем снижения скорости намотки перед реверсом раскладчика избежать нахлеста провода на краях катушки, что существенно повышает качество намотки.