Устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети

Устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

4.

5 (7I ) Заявитель

Всесоюзного научно-исследовательско ого вл:цтута .- автоматизации черной металлургии " " - . Д (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ МЕТАЛЛА

В ВАЛКАХ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ

Изобретение относится к прокатке металла, в частности к устройствам для регулирования прокатных станов, реагирующим на изменение давления валков, и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами в прокатном производстве.

Известно устройство для определе-. ния наличия металла в валках прокат- - ной клети, содержащее датчик давления металла на валки, дифференцирую-. щую цепочку и триггер на операционном усилителе с двумя потенциально разделенными выходаьм. Сигнал с датчика давления металла на валки (месдозы) подается на вход триггера через дифференцирующую цепочку, что дает включение и отключение выходного реле при нарастании (вход металла в

29 валки) и, соответственно, при спа.!дании (выход металла из валков) сигнала датчика — месдозы.При этом наличие металла фиксируется по ripoнзводной от сигнала давления (l).

Недостатком такого устройства является то, что при малых величинах скорости изменения давления прокатки при выходе и входе полосы в клеть, возникающих, например, при изменении формы переднего и заднего концов полосы (формы "ласточкин хвост", треугольная и пр.), при изменениях скорости прокатки, при изменениях обжатия полосы или работе нажимных винтов, например, в системах автоматического регулирования технологичес" .ких параметров, воздействие внешних электромагнитных помех, возникают ложные срабатывания устройств.

Кроме того, прн использовании в качестве месдозы магнитоанизотропных датчиков усилий, сигнал с которых представляет собой напряжение переменного тока с амплитудой, пропорциональной усилию прокатки, в контур устройства для определения наличия

58 4 входе сумматора, и через замкнутый

;ключ — на входе интегрозапоминающего звена. Интегрозапоминающее звено содержит фильтр нижних частот, имеющий большую постоянную времени, поэтому при резком увеличении сигнала на входе интегрозапоминающего звена, сигнал на его выходе практически не меняется.

Таким образом, на второй вход сумматора поступает сигнал давления, имевший место при отсутствии металла в валках. Разница сигналов давления поступает на вход порогового элемента и при превьппении порога срабатывания на выходе порогового элемента формируется сигнал о наличии металла в валках, который, поступая на управляющий вход ключа, размыкает его.

Интегрозапоминающее звено в течение всего времени прокатки полосы хранит запомненную величину давления при отсутствии металла в валках.

B момент выхода полосы давления в клети падает и разница сигналов давления на выходе сумматора становится меньше порога срабатывания порогового элемента, сигнал на выходе последнего пропадает, что определяет

-отсутствие металла в валках. Ключ замыкается и интегрозапоминающее звено перезапоминает новое значение давления при отсутствии металла в валках.

Однако при работе системы автоматического регулирования толщины по3 8654 металла необходимо включать выпрямитель с фильтром, который обладает большой постоянной времени, что приводит к запаздыванию срабатывания устройства.

Известно также устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети, содержащее датчик давления металла на валки, сумматор, пороговый элемент, ключ и интегрозапоминающее звено, причем один вход сумматора соединен с датчиком давления металла на валки, выход — со входом порогового элемента, информационный вход ключа соединен с выходом датчика давления металла на валки, управляющий вход — с выходом порогового элемента, выход ключа соединен с входом,интегрозапоминающего звена, выход которого соединен со вторым входом сумматора, выход порогового элемента является выходом устройства f2).

Известное устройство работает следующим образом.

При отсутствии металла в валках

25 сигнал с датчика давления, пропорциональный усилию забоя валков, либо начальному сигналу при разделенных валках поступает на вход сумматора и через замкнутый ключ на вход интегрозапоминающего звена. При использовании магнитоанизотропного датчика давления (месдозы), включающего в себя измерителыпый элемент с выходным сигналом в виде амплитуды переменного напря- 35 жения, выпрямитель и фильтр нижних частот и имеющего выходы как после выпрямителя, так и после фильтра, сигнал берется со второго выхода в виде амплитуды напряжения постоянного тока. 49

Коэффициент передачи интегрозапоминающего звена равен единице, поэтому сигналы на входах сумматора при отсутствии металла в валках равны и противоположны по знаку и их сумма на 45 . выходе равна нулю. Сигнал с сумматора поступает на вход порогового элемента. Величина порога срабатывания устанавливается при наладке для вы ключения ложных срабатываний из-за нестабильности питания и помех. При отсутствии металла-в валках сигнал на выходе сумматора должен быть ниже порога срабатывания порогового элемента.

В момент входа металла в валки возрастает сигнал на выходе датчика давления, соответственно, на первом лосы в режиме прижаткя заднего конца полосы нажимные винты перед выходом полосы из клети перемещаются вниз, что приводит к увеличению давления забоя, и при выходе полосы последнее больше первоначально запомненного.

Чтобы устройство сработало, необходимо увеличить порог срабатывания порогового элемента до величины возможного изменения начального давления..Это снижает достоверность информации о наличии металла, так как при малых обжатнях, что характерно для последних клетей стана, порог срабатывания устройства из-за малых перепадов давлений забоя и прокатки должен быть минимальным, а при большом пороге устройство не будет фиксировать наличие металла в клети.

При использовании в качестве датчика давления металла на валки магнитоанизотропных измерителей усилия прокатки, выходной сигнал которых

865458 6 представляет собой напряжение переменного тока, в схему устройства включается выпрямитель и фильтр, имеющий значительную постоянную времени.

Наличие в схеме фильтра с большой постоянной времени приводит к задержке срабатывания устройства.

Цель изобретения — повышение быстродействия и достоверности определения наличия металла в валках.

Поставленная цель цостигается тем, что устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети, содержащее датчик давления металла на валки, сумматор, ключ и интегрозапоминающее звено, причем один вход сумматора и информационный вход ключа соединены с датчиком давления металла иа валки, а выход ключа соединен со входом интегрозапоминающего звена, дополнительно введены формирователь, два элемента сравнения, второй ключ, интегрозапоминающее звено, сумматор, три счетчика, триггер, шесть элементов И, ограничитель, три элемента ИЛИ, причем вход формирователя, первые входы элементов сравнения и информационный вход второго ключа соединены с выходом датчика давления металла на валки, выход второго ключа соединен со входом .второго интегрозапоминающего звена1 выход первого интегрозапоминающего звена соединен с первым входом второго сумматора, выход второго интегроэапоминающего звена соединен со вторым входом второго элемента сравнения и вторым(инверсным) входом первого сумматора, прямой выход первого элемента сравнения соединен с первыми входами первого и пятого элементов И, инверсный выход - с первыми входами второго и шестого элементов

И, прямой выход второго элемента сравнения соединен с первым входом третьего элемента И, инверсный выход с первым входом четвертого элемента

И, выход формирователя соединен со вторыми входами всех элементов И, выход первого сумматора- соединен с входом ограничителя выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора соединен со вторым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, инверсный выход которого соединен с третьим

50 входом первого элемен а И, выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нуль первого счетчика, прямой выход первого счетчика соединен с входом установки в единицу триггера, выход третьего элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом установки в нуль второго счетчика, инверсный выход второго счетчика соединен с третьим входом третьего элемента И и третьим входом четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, прямой выход второго счетчика соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и управляющим входом второго ключа, выход пятого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нуль третьего счетчика, выход шестого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, прямой выход, которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и входом установки в нуль триггера, инверсный выход триггера соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой выход триггера соединен с управляющим входом первого ключа, четвертым входом четвертого элемента И, третьим входом шестого элемента И и является выходом устройства.

На фиг.I изображена блок-схема устройства определения наличия металла в валках прокатной клети, на фиг. 2 — циклограммы работы устройства.

Устройство содержит датчик 1 давления, два ключа 2 и 3, первый сумматор 4, два интегрозапоминающих звена 5 и 6, ограничитель 7, формирователь 8, два элемента 9 и IO сравнения, второй сумматор II, шесть элементов И 12-17, три элемента ИЛИ 1820, три счетчика 21-231триггер 24.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с первого выхода магнитоанизотропного датчика I давления (с выхода выпрямителя) поступает на ключи 2 и 3, формирователь 8, элементы 9 и 10 сравнения. Сигнал представля т собой импульсы напряжения с частотой питания датчика (например

50 Гц), амплитуда которых пропорциональна давлению прокатки. Ключ 2

865458 управляется (размыкается и замыкается ) выходным сигналом наличия или отсутствия металла в валках, поступающим с.прямого выхода триггера

24. Коэффициент передачи интегрозапоминающих звеньев равен единице, сигналы на входах сумматора 4 равны и противоположны по знаку и их сумма на выходе равна нулю. Сигнал с выхода сумматора 11 равен выходному сигналу первого интегрозапоминающего звена 5, т.е. амплитудному значению сигнала с выхода датчика 1 давления.

Сигнал с выхода элемента 9 сравнения равей нулю.

В момент входа металла в валки сигнал на выходе датчика 1 давления возрастет., Так как интегрозапоминающее звено 5 содержит фильтр нижних частзт, имеющий большую постоянную времени, сигнал на его выходе практически не меняется и на второй вход элемента 9 сравнения поступает сигнал давления, имевший место при отсутствии металла в валках. При этом на выходе элемента сравнения появляется последовательность импульсов, формирователь 8 представляет собой генератор коротких импульсрв с автоматической подстройкой частоты и фазы следования импульсов выходным сигналом датчика 1 давления. Импульс с выхода формирователя совпадает с серединой импульса датчика 1 давления.

В исходном состоянии все счетчики установлены в нулевое состояние. При совпадении, например, трех импульсов с выхода элемента 9 сравнения-с импульсами формирователя 8, счетчик 21 переходит в единичное состояние. Сигнал логического "0" с инверсного счетчика запрещает дальнейшее прохождение импульсов с выхода первого элемента И 12 на счетный вход. Сигнал логической "1" с выхода счетчика 21 устанавливает триггер 24 в единичное состояние, формируя сигнал наличия металла в валках, который, поступая на управляющий вход первого ключа 2, размыкает его.

Интегрозапоминающее звено 5 в течение всего времени прокатки полосы хранит запомненную величину сигнала давления при отсутствии металла в валках.

Аналогично, при входе металла в валки появляется последовательность

55,значение, запомненное после входа металла в валки. Эта разница давлений суммируется в сумматоре ll с величиной сигнала давления имевшего место при отсутствии металла в валках с выхода интегрозапоминающего звена 5.

При выходе металла из валков текущее значение давления прокатки становится равным сумме сигнала давления до входа полосы в клеть и приращения сигнала давления за счет перемещения нажимных винтов вниз.

Импульсы с выхода элемента 9 сравнения исчезают, разрешая прохождение импульсов формирователя 8 на счетный вход счетчика 23..Прн оступлении, например, третьего импульса на выходе счетчика появляется сигнал логической "l", устанавливая триггер

24 в нулевое состояние, фиксируя тем самым выход металла из валков.

Задержка срабатывания устройства определяется количеством импульсов из счетных входов счетчиков 21 и 23, при которых последние переходят в импульсов на выходе второго элемента ! сравнения 10. Но так как сигнал с формирователя 8 может поступать на счетный вход второго счетчика 22 только после установки триггера 24 в единичное состояние и при отсутствии импульсов с выхода элемента 10 сравнения, счетчик 22 срабатывает после окончания переходного процесса в

l0 интегрозапоминающем звене 6, т.е. когда сигнал на его выходе сравняет- . ся с текущим значением сигнала с выхода датчика 1 давления. Сработав, счетчик 22 устанавливает в исходное состояние счетчик 21 и размыкает ключ 3.

В течение всего времени прокатки полосы интегрозапоминающее звено хранит запомненную величину сигнала давления прокатки после входа металла в

Это значение в течение всего времени прокатки полосы вычитается из текущего значения в сумматоре 4, сигнал с которого поступает на ограничитель 7. Ограничитель представляет .собой одно-.полупериодный выпрямитель с фильтром, на выход которого проходит только положительное значение входного напряжения. Если за время

30 прокатки нажимные винты будут перемещены вниз, например во время прижатия заднего конца полосы, давление прокатки увеличивается и превысит единичное состояние. При трех импульсах максимальная задержка равна трем периодам следования импульсов, или, при частоте питания датчика 1 давления, равной 50 Гц, задержка равна

0,06 с.

Необходимость совпадения нескольких импульсов с датчика давления с импульсами формирователя повьппает помехоустойчивость устройства. При совпадении одного или двух импульсов помехи с импульсами (эрмирователя и несовпадения третьего счетчика посредством элементов И 13, 1.4 и 16 устанавливаются в исходное(нулевое) положение по входу. Срабатывания устройства при этом не,происходит.

Техническим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными является: а) отсутствие пороговых элементов, что позволяет применять устройство при малых перепадах давлений забоя и прокатки; б) наличие формирователя, схем совпадения и счетчиков, обеспечивающее повышение помехоустойчивости устройства; в) отсутствие в канале датчика давления фильтра с большой постоян- ной времени, что повышает быстродействие устройства.

Формула изобретения

Устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети, содержащее датчик давления металла на валки, сумматор, ключ и интегрозапоминающее звенб, причем один вход сумматора н информационный вход ключа соединены с датчиком давления металла на валки, а выход ключа соединен с входом интегрозапоминающего звена, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности определения наличия металла в валках в него дополнительно введены формирователь, два элемента сравнения, второй ключ, интегрозапоминающее звено, сумматор, три счет- . чика, триггер, шесть элементов.И, ограничитель, три элемента ИЛИ, причем вход формирователя, первые входы элементов сравнения и информацйонный вход второго ключа соединены с выходом датчика давления металла на валки, выход второго, ключа соединен с входом второго интегрозапоминающего

65458

10 звена, выход первого йнтегрозапоминающего звена соединен с первым входом второго с тмматора, выход второгo интегрозапоминающего звена соединен со вторым входом второго элемента сравнения и вторым (инверсным) вхо-. дом первого сумматора, прямой выход первого элемента сравнения соединен с первыми входами первого и пятого элементов И, инверсный выход — с первыми входами второго-и шестого элементов И, прямой выход второго элеI мента сравнения соединен с первым входом третьего элемента И, инверсный выход — с первым входом четвертого элемента И, выход формирователя соединен с вторыми входами всех элементов И,. выход первого сумматора соеди.— нен с входом ограничителя, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора соединен со вторым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, инверсный выход кото. ого соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки

30 в нуль первого счетчика, прямой выход первого счетчика соединен с входом установки в единицу триггера, выход третьего элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход второго счетчика соединен с третьим входом третьего элемента И и третьим входом четвертого элемента И, выход которого соединен ео счетным входом второго счетчика, прямой выход вто40 рого счетчика соединен со вторым вхо дом первого элемента ИЛИ и управляюприм входом второго ключа, выход пято го элемента И соединен с первым вхо дом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки

45 в нуль третьего счетчика, выход шестого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, прямой выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и входом установки в нуль триггера, инверсный выход триггера соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой выход триггера соединен с управляющим входом первого ключа, четвертым входом четвертого элемента И, третьим — входом шестого элемента И и является выходом устройства.

86

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Каретников В.Ф., Пистрак И.Я.

Некоторые вопросы прожппленного внедрения системы автоматического регули5458 12 рования натяжения полосы — Сб. Электропривод". И., "Информэлектро", 1975 и 7 (42) с.23-25.

2.Авторское свидетельство СССР

У 551067, кл. В 21 S 37/00, 1975.