Автоматическое управление многопильными раскряжевочными установками

На нижних складах с грузооборотом более 250 тыс. м³ в год наиболее эффективным является технологический поток с попе­речным перемещением деревьев и хлыстов. В настоящее время для такого производственного процесса созданы специальные установки, производящие разгрузку древесины, удаление сучьев, раскряжевку хлыстов (иногда раскряжевку сразу всей пачки), сортировку и другие операции. Наиболее важной из них явля­ется раскряжевка хлыстов.

Характерной положительной особенностью группового ме­тода раскряжевки хлыстов является высокая производительность.раскряжевочных агрегатов. К числу недостатков следует отнести более низкий выход деловой древесины по сравнению с индиви­дуальным методом раскряжевки и сложную конструкцию агре­гата. При работе на таких многопильных установках оператор испытывает значительные психологические нагрузки. Определя­ется это высоким ритмом работы агрегатов, вследствие чего зна­чительно сокращается время на выбор наиболее оптимальной схемы раскряжевки хлыста (эта задача должна решаться сразу для всего хлыста, а не отдельной его части, как это имеет ме­сто при работе на однопильных агрегатах). Поэтому вопросам проектирования и создания многопильных агрегатов уделяется особое внимание с точки зрения как автоматизации технологи­ческих и транспортных операций, так и автоматизированного программирования раскряжевки хлыстов.

Анализируя ранее рассмотренные возможные схемы много­пильных раскряжевочных агрегатов, можно сделать вывод, что главными факторами автоматизированного управления явля­ются методы управления пилами и ориентацией хлыста относи­тельно этих пил.

Управление пилами может быть выполнено двумя способами: включением определенной группы пил в работу или их расста­новкой относительно раскряжевываемого хлыста. Это необхо­димо для выполнения условий рациональной раскряжевки. До­полнением к этим методам является предварительная ориента­ция хлыста относительно пил, что позволяет увеличить выход деловой древесины наилучшего качества.

Автоматическое управление включением группы пил. Наи­более простыми многопильными раскряжевочными агрегатами являются установки слешерного или триммерного типа с непод­вижными пилами. Раскряжевка хлыстов на них производится только по одной схеме, что является существенным недостат­ком. Поэтому наиболее эффективными следует считать много­пильные установки с пилами, которые вступают в работу груп­пами. При этом различные комбинации включения пил делают возможным назначать различные схемы раскряжевки хлыстов.

Рис. 14.8. Схема многопильного раскряжевочного агрегата

На рис. 14.8 приведена принципиальная кинематическая схема многопильного агрегата. Работа установки сводится к сле­дующему. Оператор нажатием определенной кнопки выдает ко­манду на подъем (включение) определенной комбинации пил П ₁ .,.П_i (на рисунке пила 1, показанная пунктиром П_i+1, опу­щена). Хлыст упорами 3 поперечного транспортера 2 надвига­ется на поднятые пилы и распиливается на заданные отрезки сортиментов. Под.ем и опускание пил производятся гидроци­линдрами 4 (пневмоцилиндрами). Управление гидроцилиндрами осуществляется золотниками 5 от электромагнитов ΥΑ1...ΥΑ_n привода золотников. Условимся, что электромагниты ΥΑ1, ΥA3 и т. д. (нечетные) производят перемещение золотника на подъем пилы, а четные — на ее опускание. Схема раскряжевки хлыста определяется оператором, который воздействует на соответст­вующую кнопку пульта управления. Например, кнопка П ₁ — первая схема, П₂ — вторая схема и т. д. Тогда, учитывая это,

а также кратковременность действия кнопок (необходимо до­бавление элементов памяти), можно написать условия включе­ния подъема пил и их выключения (опускания) для первой, второй и т. д. схем.

Условие подъема или опускания пил для любой программы будет f '=SB_i + K_i, а условие выключения f"=SQ_i.

Математическая модель управления пилами для любой схемы раскряжевки имеет вид

Y ₁ = Σ f ' f"F = Σ (SB_i + Κ_i)SQ_iK_i

где SB_i — кнопка номера схемы раскряжевки хлыста; К_i — бло­кирующий контакт реле (элемент «памяти»); SQ_i — конечный выключатель, фиксирующий верхнее положение пилы; К_i — реле, выполняющее роль «памяти» и включения соответствую­щих электромагнитов на подъем пил.

Математическая модель управления исполнительными эле­ментами (электромагнитами) в общем виде:

Y ₂ = Σ f ' f"F = Σ Κ_iΚ_i+1YA_i

где К_i K_i+1 — контакты реле, включающие и выключающие электромагниты.

Пример. Требуется составить схему управления многопильной раскря­жевочной установки при следующих схемах: 1-я—включаются пилы П ₁, П ₃, П_i; 2-я — включаются пилы П ₁, П ₂, П_i; 3-я — включаются пилы П ₂, П_i.

Рис. 14.9. Схема автоматического управления многопильным раскряжевочным

агрегатом

Запишем условие подъема и, опускания.

По первой схеме раскряжевки:

подъем В ₁ = ( SB1 + К1) SQ1K1;

опускание Н ₁ = (SQ1 + К2)SQ2K2.

По второй схеме:

подъем B ₂ = ( SB2+ K3) SQ3K3;

опускание Н ₂= (SQ3 + К4)SQ4K4.

По третьей схеме:

подъем B ₃ = (SB3+ K_{n- 1} )SQ_{n- 1}K _{n- 1},

опускание Н ₃ = (SQ_{n- 1} + K_n) SQ_nK_n.

По полученным логическим уравнениям составляем схему управления (рис. 14.9, а).

Аналогичным образом составляют логические уравнения управления электромагнитами золотников

Производя анализ полученных уравнений, видим, что их можно упро­стить на основе законов математических свойств логических функций:

По полученным логическим уравнениям составляем схему управления электромагнитами золотников (рис. 14.9, б).

Автоматическую схему управления пилами, выдвигаемыми в определенной комбинации, можно синтезировать и на бескон­тактных логических элементах серии логика-И (И-101, И-105). Однако в этом случае схема бесконтактного шифратора полу­чается довольно сложной. Более эффективным следует считать применение специального шифратора (элемента И-118).

Рис. 14.10. Схема шифратора на эле­менте И-118

В цифровых системах автома­тики ручной ввод команды удо­бен в виде десятичных чисел, и в то же время обработка этих чисел более удобна в двоичной системе. Поэтому возникает не­обходимость преобразования де­сятичной системы счисления в двоичную. Логический элемент И-118 обеспечивает это преобра­зование, которое выполняется по принципу поразрядной шифра-ции. Этот элемент (рис. 14.10) преобразует десять десятичных чисел (0, 1... 9) в четырех­разрядный двоичный код. Вхо­дами элемента являются выводы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Выходом элемента являются выводы 1', 2', 3', 4'. Эти выводы соответствуют разрядам двоичного кода 2⁰: 2¹: 2²: 2³. Наличие на всех входах сигнала управления (логическая 1) соответствует десятичной цифре 0, при этом на выходе элементов формируется двоичный код 0000. При подаче на один из входов сигнала 0 на выходе элемента формируется двоичный код десятичного числа. На рис. 14.10 показана схема поразрядной шифрации трехразрядных десятичных чисел, ко­личество которых позволяет управлять 12 пилами многопиль­ной раскряжевочной установки.

Программа включения комбинации пил вводится тремя па­кетными переключателями ПМП 102 (десятипозиционный пере­ключатель). Переключателем SB1 управляется первая группа из четырех пил, SB2 — вторая группа из четырех пил и SB3 — третья группа. При повороте каждого переключателя в опреде­ленное положение на выходе элементов Д1, Д2 и ДЗ формиру­ется двоичный код, который своим числом изображает номер включаемой пилы на подъем. Исходное положение всех пере­ключателей нулевое, при этом на входах всех элементов Д1, Д2 и ДЗ устанавливаются сигналы 1. Например, нам необходимо из 12 пил включить 3 — 4 — 7— 10— 12.

Эта программа включения пил закодирована в десятичной системе числом 325. Устанавливая каждый переключатель в со­ответствующее положение SB1 (единицы) на 5-ю позицию, SB2 (десятки) на 2-ю позицию и SB3 (сотни) на 3-ю позицию, полу­чаем закодированный сигнал управления 001100100101. Логиче-

екая 1 на выходе шифратора обозначает включение соответст­вующей пилы на подъем. К выходам шифраторов подключают усилители, которые управляют электромагнитами золотников гидроцилиндрами подъема и опускания пил. Выход команд уп­равления пилами можно вывести на цифровое индикаторное табло через дешифратор И-116, где включаются соответствую­щие цифры газоразрядных ламп.

Автоматическое управление ориентацией хлыста перед рас­кряжевкой. Значительное увеличение выхода деловой древе­сины при раскряжевке на многопильных установках можно по-

Рис. 14.11. Ориентация хлыста с кодовым коллектором

лучить, предварительно ориентировав хлыст относительно пил. В этом случае наиболее просто и надежно можно произвести отделение деловой древесины хлыста от его фаутной части.

Продольное перемещение хлыста производится транспорте­ром на требуемую величину, которая определяется оператором, после чего хлыст раскряжевывается по заданной программе.

Перемещение хлыста с транспортером можно осуществить различными задающими и отрабатывающими системами (следя­щими системами), например следящей системой на сельсинах и другими способами.

Рассмотрим дискретную следящую систему на базе кодового коллектора (рис. 14.11,а).

Ламели кодового коллектора с пульта управления могут быть подключены оператором к (+) или (—) потенциалу. При этом граница перехода потенциала с (+) на (—) (точка 1) определяет величину перемещения ориентирующего продоль­ного транспортера. Считывающие щетки х ₁, х ₂, x ₃ служат для считывания полярности потенциала и передачи информации

Таблица 14.1

x 1	x 2	x 3	П	Л	С
+	+	+
+	+
+		+
	+	+
+	+	-
+		—
_	-	-
—	—
—		—
	—	—
—	—	+

(сигналов) в дешифратор, который определяет (включает) на­правление вращения двигателя в сторону адреса места вызова (точка 1). Для написания математической модели управления ориентирующим транспортером составим таблицу состояний комбинаций считываемых сигналов при перемещении щеток вправо Π и влево Л к точке 1 (табл. 14.1).

Очевидно, что при положении щеток левее точки 1, возмож­ные комбинации считываемых сигналов будут иметь вид, пока­занный в верхней половине таблицы. При этом транспортер с хлыстом должен двигаться вправо П, что обозначено симво­лом 1. Если щетки будут считывать сигналы с ламелей коллек­тора, показанных в нижней половине таблицы, то движение транспортера, очевидно, должно быть влево Л (обозначено сим­волом 1), если же щетки произведут считывание сигнала (+) 0 (—), то в этом случае транспортер должен остановиться (стоп, символ 1), так как он переместился на заданную величину в ад­рес своего вызова (точка 1).

Следовательно, можно написать математическую модель уп­равления транспортером.

Очевидно, что уравнения движения будут иметь вид: вправо

влево

стоп

где x_i' —отрицательный потенциал (i= 1, 2, 3).

Преобразовав полученные логические уравнения, получим окончательно:

П = x ₂+ x ₁ x ₃;

Л = х ₂ '+х₁'x₃'

C=x ₁ x ₂ x ₃ '

Для считывания сигнала различной полярности потребуется элемент, который бы реагировал на эту полярность. Таким эле­ментом может быть реле с диодом (см. рис. 14.11, б). При счи­тывании щеткой x_i (+) потенциала срабатывает реле K_{i+ 1} а при считывании (—) потенциала — реле Κ_i. Общая схема та­кого дешифрирующего устройства приведена на рис. 14.11, в.

Перепишем полученные уравнения с использованием реаль­ных элементов:

П=х₂+х₁х₃ = К3+К1K5;

Л=х₂'+х₁' = К4 + К2К6; С=х ₁ х ₂ х ₃ '=К1(КЗК4)К6.

По полученным уравнениям составляется схема управления электродвигателем ориентирующего транспортера: П — пуска­тель двигателя вправо, Л — влево, С — стоп (тормозная си­стема) (см. рис. 14.11,г).

Блок-схема рассмотренной системы заказа перемещения ориентирующего транспортера показана на рис. 14.11,5. Заказ адреса места вызова задается оператором с пульта управления ПУ; при помощи шифратора Ш ламели кодового коллектора КК подключаются к (+) и (—) потенциалу. Считывание сигна­лов производится щетками СЩ; дешифратор ДШ в зависимости от считываемых сигналов подключает двигатель Μ в соответст­вующее направление вращения, при этом через синхронную связь СС идет перемещение щеток в сторону адреса места вы­зова транспортера Тр (хлыста).

Автоматическое управление перемещением пил многопиль­ной установки. Одной из важных задач, связанных с созда­нием многопильных раскряжевочных агрегатов, является раз­работка автоматизированной системы управления перемеще­нием пил. Главными факторами, определяющими эффективность системы, является выход деловой древесины и точность выпи­ливаемых длин сортиментов. Выполнение первого условия воз­можно при перемещении пил в любое нужное положение, а вто­рого— в точной остановке пилы в заданном месте. Производя выпиливание дискретных значений длин сортиментов, система перемещения пил должна иметь также дискретную характери­стику, например перемещение пилы можно фиксировать опре-

деленным числом импульсов, каждый из которых соответствует определенной длине пути ее перемещения или другим способом. Наиболее перспективным способом управления расстанов­кой пил является способ расстановки пил при помощи цифро­вой системы. Принцип работы такой системы состоит в том, что положение пилы Π и положение адреса А места вызова пилы изображаются двоичным числом X и Y. При этом сравнение этих чисел определяет направление движения пилы к месту ад­реса вызова. В этом случае путь, по которому перемещается пила, будет являться числовой осью. Очевидно, что шаг Δ чис-

Рис. 14.12. Релейная схема управления перемещением пил

ловой оси определяется требуемой точностью остановки пилы (рис. 14.12, а).

Для определения значения этих чисел, очевидно, необходимо иметь соответствующее устройство их сравнения. Эту функцию может выполнять специальный блок — сравнения. При этом он должен выполнять следующие логические условия (рис. 14.12, а):

если х>у, то подается команда на движение влево (рис. 14.12, б);

если х<у, то подается команда на движение вправо; если x = 0, то подается команда — стоп.

Такое сравнение чисел должно производиться последова­тельно по разрядам двоичных чисел с высшего разряда к низ­шему. Например, пусть имеется следующая таблица, изобра­жающая двоичными числами положение пилы П(х) и поло­жение адреса места вызова А (у).

Разряды
Число х
Число у

Сравнение этих чисел x и у по высшему третьему раз­ряду определяет, что у= 1, а x =0. Следовательно, у>х, т. е. задается команда на дви­жение вправо. При движении пилы вправо изменяется через цифровой датчик перемещения пилы число x в сторону его уве­личения к числу у и как только в третьем разряде х=у, т. е. х= 1, сравнение чисел должно начинаться во втором разряде и т. д. Таким образом, алгоритм, по которому должен действо­вать блок сравнения чисел, должен реализовать условия: если х = 0, а у= 1 (у>х), то движение вправо; если х= 1, а у= 0 (х>у), то движение влево; если х= 1 и у= 1 или x =0 и у= 0, то подается команда стоп, т. е. пила прибыла в точку адреса места вызова А (см. рис. 14.12, а).

Учитывая эти условия, можно составить математическую модель выбора направления движения для пилы, принимая при этом следующие значения двоичных чисел: если считыва-ется логическая 1, то это ее значение записывается как х, а если считывается 0, то его значение записывается как х. Ана­логично записывается и у. Таким образом, будем иметь:

при х>у, т. е. х= 1, а y =0, тогда (ху) соответствует движению пилы влево;

при х<у, т. е. х= 0, а у= 1, тогда ху соответствует движе­нию пилы вправо;

при х=у (х= 1 и y =1 или х= 0 и у= 0 ), тогда ху+(ху) соот­ветствует остановке пилы, так как она прибыла в точку адреса места вызова А.

По полученной математической модели и реализуется схема управления движениями пилы (рис. 14.12,(5). Верхняя часть схемы представляет собой переключающие устройства x и у, а нижняя X и Y значения двоичного числа, которое изображает положение пилы X и адрес места вызова пилы Υ. Таким обра­зом, если считывается Υ ₁ = 1, а X ₁ = 0 (х<у), то включается

Рис. 14.13. Бесконтактная схема управления расстановкой пил

Рис. 14.14. Схемы управления перемещением пил при помощи вычислитель­ных устройств

нижняя цепь управления и включается команда на движение влево Вл, и наоборот. При равенстве чисел X ₁ = Y ₁, сравнение чисел начинается в следующем низшем разряде по центральной цепи, т. е. сравниваются уж Х₂ и Y ₂ и т. д.

Такое сравнение чисел; ожно производить и на бесконтакт­ных элементах, например на И-103. Заметим, что полученные логические уравнения (ху) и ху реализуют так называемую функ­цию «запрет». Учитывая это, можно систематизировать бескон­тактную схему управления выбором направления движения пилы (рис. 14.13).

Сравнение двоичных чисел можно производить и на специ­альном логическом элементе И-119, представляющем собой нуль-орган.

На рис. 14.14, а показана схема такого сравнения.

На входы элементов И-119 (D1; D2; D3 и D4) подаются разряды сравниваемых чисел x и у. Старший разряд этого числа подается на первый элемент D1, а младший на D4. Элементы D1...D4 соединяются между собой, как показано на рисунке. При таком соединении на выходе 7 появляется логическая 1 при х>у, а на выходе 9 х<у. При равенстве х = у на выходе 8 появляется логическая единица. Для определения общего ко­нечного результата сравнения используются выходные элементы (D7) И-105 (D5, D6) и элемент —И-102.

Управление расстановкой пил можно производить и на базе микропроцессора с использованием для этой цели его арифме­тико-логического устройства (АЛУ). На рис. 14.14, б приведена структурная схема такого АЛУ. Регистры x и у служат для приема и хранения двоичных чисел, которые изображают ме­сто положения пилы Π и адрес ее вызова А. Операционный блок производит сравнение этих чисел и выдает команду в блок управления на начало движения пилы в сторону адреса места вызова. При своем движении изменяется двоичное число x в сторону х=→у и, как только эти числа сравняются (х = у), функционирование системы прекращается. Регистр С служит для хранения результата сравнения чисел в операционном блоке и передает этот результат в регистр РР, откуда он ис­пользуется для очередного вычисления (сравнения). Значения команд для начала выполнения перемещения подаются в опе­ративную память АЛУ.

---

Дата добавления: 2015-08-27