Устройство для определения длины и теоретической массы проката

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИНЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МАССЫ ПРОКАТА, содержащее датчик импульсов длины, датчик значения импульса длины, датчики толщины и ширины, задатчик плотности металла, счетчик метража и счетчик теоретической массы, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности работы , на разрядных выходах датчика каждого геометрического параметра подсоединен множительный блок, состоящий из нескольких пар коммутаторов , в каждой-паре первый коммутатор первой группы информационных входов соединен с выходами соответствующего разряда своего датчика, а информационными входами второй группы - с группой входов второго коммутатора и подсоединен через шифратор к выходам одноразрядного десятичного счетчика , счетный вход счетчика каждого последующего разряда в блоке подсоединен к последнему выходу счетчика .предыдущего разряда, а счетный вход счетчика младшего разряда через первый элемент ИЛИ, первый вход которого является сигнальным входом блока, подсоединен к выходу элемента задержки, вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходами всех вторых коммутаторов, выходы всех первых коммутаторов через третий элемент ИЛИ соединены с выходом блока, при этом сигнальный -вход первого множительного блока, связанного с датчиком значения импульса длины, соединен с выходом датчика импульсов длины, а вторые группы информационных входов . вторых коммутаторов одного из двух других множительных блоков соединены С поразрядно с выходами задатчика плотности металла, выход первого множительного блока соединен с входом счетчика метража и сигнальным входом второго множительного блока, выход которого подсоединен к сигнальному 4 входу последнего множительного блока,, СП выход которого соединен с входом счетсо чика теоретической массы. 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, первый множительный блок и множительный блок, не соединенный с „адатчиком плотности, дополнительно содержит задатчики масштабных коэффициентов, выходы каждого из которых соединены поразрядно с вторыми группами информационных входов вторы коммутаторов своего блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„45971

g(50 В 21 В 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.Ъ: ., г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"::

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3476957/22-02 (22) 26.07.82 (46) 07.10.83. Бюл, И 37 (72) В.A.Êèòàåâ и Р,П,Михайлов (71) Опытное производственно-техни" ческое предприятие "Уралчерметавтоматика" (53) 681.326(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

N 450182, кл. С 06 Р 15/46

2. Авторское свидетельство СССР

11 595741, кл. G 06 Р 15/46

3. Авторское свидетельство СССР по заявке H 3232118, кл. 6 06 P 15/46, 1981. (54) (57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДЛИНЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МАССЫ ПРОКАТА, содержащее датчик импульсов длины, датчик значения импульса длины, датчики толщины и ширины, задатчик плотности металла, счетчик метража и счетчик теоретической массы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности работы, на разрядных выходах датчика каждого геометрического параметра подсоединен множительный блок, состоящий из нескольких пар коммутаторов, в каждой паре первый коммутатор первой группы информационных входов соединен с выходами соответствующего разряда своего датчика, а информационными входами второй группы - с группой входов второго коммутатора и подсоединен через шифратор к выходам одноразрядного десятичного счетчика, счетный вход счетчика каждого последующего разряда в блоке подсое" динен к последнему выходу счетчика .предыдущего разряда, а счетный вход счетчика младшего разряда через первый элемент ИЛИ, первый вход которого является сигнальным входом блока, под. соединен к выходу элемента задержки, вход которого через второй элемент

ИЛИ соединен с выходами всех вторых коммутаторов, внходы всех первых коммутаторов через третий элемент

ИЛИ соединены с выходом блока, при этом сигнальный вход первого множительного блока, связанного с датчиком значения импульса длины, соединен с выходом датчика импульсов длины, а вторые группы информационных входов вторых коммутаторов одного из двух других множительных блоков соединены поразрядно с выходами задатчика плотности металла, выход первого множительного блока соединен с входом счетчика метража и сигнальным входом второго множительного блока, выход которого подсоединен к сигнальному. входу последнего множительного блока, выход которого соединен с входом счетчика теоретической MBccbl.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а" ю щ е е с я тем, что, с целью повы" . шения точности, первый множительный блок и множительный блок, не соединен" ный с адатчиком плотности, дополнительно содержит задатчики масштабных коэффициентов, выходы каждого из которых соединены поразрядно с вторыми группами информационных входов вторы> коммутаторов своего блока, 1045971 ъ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных системах для автоматической обработки информации о технологических процессах проката.

Известно устройство для счета метража и определения теоретического веса проката, содержащее блок уставок, генератор пакетов импульсов, од- 10 новибраторы, ключи и счетчик, в котором по задаваемому значению теоретического веса одного погонного метра проката с приходом каждого импульса длины в счетчике суммируется теоре- 15 тический вес проката t.1 ) .

Недостатком этого устройства яв. ляется использование его только либо для счета метража, либо для определения теоретической массы. 20

Известно также устройство для счета метража и определения теоретического веса проката, содержащее счетчик, связанный по входу с блоком предварительного счета, в состав которого 35 входят узлы запоминания переноса и блок задания уставок, включающий в себя генератор пакета импульсов, ком-. мутатор,:шифратор и элемент памяти, при этом вход генератора пакетов им- З0 пульсов соединен с первыми входами элемента памяти, блока задания уставок и устройства, второй вход которо. го соединен со вторым входом блока задания уставок и первым входом ком-

35 мутатора, второй вход которого соединен с выходом шифратора, вход шифратора подключен к первому выходу генератора пакетов импульсов, второй выход которого подключен ко второму 40 входу элемента памяти, выходы коммутатора соединены с соответствующими выходами блока задания уставок и входами блока предварительного счета, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих узлов запоминания импульсов переноса, вторые входы которых соединены с.соответствующими входами блока предварительного счета, выходом блока задания ус50 тавок и яыховом элемента а выходы) со счетными входами последующих декад, выход последнего узла эапомина ния иМпульсов переноса соединен с вы ходом блока предварительного счета, вход первой декады подключен ко входу предварительного счета и к третьему входу устройства. В данном устрой-; стве при поступлении на вход блока задания уставок импульса длины вырабатываются пачки из 1-9 импульсов, которые, в зависимости от значения теоретического веса единицы длины, заданного с помощью переключателей коммутатора, поступают на все разряды блока предварительного счета, импульсы переполнения с которого посту-. пают на счетчик. результата. Аналогично по сигналу записи базы эаписыва" ется в счетчик ее значение Г23 . Однако.это устройство также может быть использовано только . либо для счета метража, либо только для определения теоретического веса проката, в то время как при обработке производственной информации в прокатном производстве эти два параметра, как правило, необходимо определять одновременно. Применение для определения каждого параметра индивидуальных устройств неэкономично по объему оборудования и громоздко по функциональным связям, а использование одного устройства с соответствующей коммутацией входных параметров невозможно из-за больших погрешностей вычислений, связанных с потерей информации в блоке предварительного пересчета по окончании вычисления каждого параметра. Кроме того, устройство не обес. печивает автоматическое определение теоретического веса базовых отрезков проката., а при работе с несколькими датчиками длины, имеющими различные значения цены импульса (например, за счет различных диаметров измерительного ролика, его износа и т.д. ), определение теоретического веса производится только по импульсам с нормированной ценой длины и соответствующе.му этой длине значению теоретическо.го веса проката, в связи с чем автоматическое определение теоретического веса не может быть осуществлено. Для определения в указанных случаях теоретического веса с помощью известногс устройства необходимо выполнять для каждого датчика дополнительные вычисления теоретического веса базового участка длины и теоретического веса импульса длины соответствующего датчика и вводить эти данные в устройство, что существенно увеличит непроизводительный объем оборудования, снижая надежность и эффективность его использования, Все эти недостатки ухудшают эксплуатационные параметры

3 10459 устройства, ограничивая область его применения.

Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для счета метража и определения теоретической массы проката, содержащее -датчик импульсов длины, датчик значения импульса длины, датчики толщины и ширины, задатчик плот- 1ð ности металла, связанный с выходами этих датчиков и задвтчика, блок задания уставок, блок управлению записью, первая группа информационных входов которого подключена к группе информационных выходов блока задания уставок, вторая группа информационных входов подключена к группе входов первого блока счетчиков, первый и второй управляющие входы блока управления записью соединены со. ответственно с первым и вторым управляющими выкодами блока задания уставок, третий управляющий вход со единен с выходом датчика импульсов длины, а управляющие входы второго блока счетчиков соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым управляющими выходами блока задания уставок, группа информационных выходов блока управления записью подключена к группам информационных вхо. дов первого и второго блоков счетчиков, установочный вход первого блока счетчиков соединен с первым выхо35 дом блока управления запис ью, второи выход которого подключен к управляющему входу блока задания уставок. 8 этом устройстве по каждому сигналу с датчика длины производится расчет

40 метража по программе, заложенной в .блоке задания уставок и блоке управления записью длины и значений теоретической массы импульса длины по значениям с датчиков значения импуль45 са длины, толщины и ширины проката и задатчика плотности проката. Рассчитанные значения длины и теоретической массы импульса длины записываются во второй счетный блок, суммируясь в нем с предыдущими значениями. 8 отличие от других в известном устройстве обеспечивается одновременноеопределение1 метража и теоретической массы проката в процессе прокатки по текущим значениям параметров проката (3 .

Недостатком известного устройства является сложность его схемного решения, что с учетом достаточно слои"

71 4 ного структурного выполнения некоторых составных блоков этой схемы и большого количества функциональных связей отрицательно сказывается на надежности работы и усложняет эксплуатацию устройства. Кроме того, для обеспечения достаточной точности выходной информации в этом устройстве при элементной проработке необходимо применять быстродействующие элементы. Например, чтобы определить теоретическую массу проката с точностью не хуже 0,.14, расчет массы по каждому сигналу с датчика длины также нужно производить с точностью не хуже 0,13, при общей массе проката е 1000 кг, это дает абсолютную ошибку в 1 кг. Для этого перемножение четырех четырехразрядных (десятичных значений чисел с датчиков нужно производить с округлением до пяти старших разрядов с помощью счетных блоков, первый из которых в этом случае представляет собой десятиразрядный двоично-десятичный параллеьный накапливающий сумматор, а второй - два пятиразрядных двоичнодесятичных параллельных накапливающих сумматора младших разрядов (для суммирования метража и теоретической массы ) со старшими разрядами в виде последовательных счетчиков. Общая относительная погрешность трех умножений .0,03.ь, поэтому для получения . выходной точности не хуже 0,14 вторая составляющая общей ошибки,; вносимая величиной дискретности датчика значения импульса длины, должна составлять 0,071, т.е. значение длины с этого датчика должно соответствовать во всех случаях масса не более 0,7 кг.

Таким образом, при массе 1 пог.м проката до 10 кг значение импульса длины с датчика не должно превышать

1000 мм 0 7 кг

-70 мм.Тогда при скорос"

10 кг ти прокатки 20 м/с частота следования этих импульсов длины составит

20000 мм/с

-286 имп/с(Гц).Следовательно

70 мм при заданных дискрете и скорости про" катки аппаратура известного устройства должна обеспечивать скорость еычяслений в 1420х286=406120 Гц (такта/с ) по всем каналам управления и передачу информации в рассмотренном случае по 20 информационным шинам (одна операция умножения на пятиразрядное двоично-десятичное число производится за 99x5=495 тактов; пяти1

1045971 разрядное двоично-десятичное число представляется 4х5=20 двоичным разрядами ).

Цель изобретения - упрощение уст- 5 ройства и повышение надежностИ его работы, Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения длины и теоретической массы проката, со- 10 держащем датчик импульсов, длины, датчик значения импульса длины, датчики ширины и толщины задатчик плотности металла, счетчик метража и счетчик теоретической массы проката, на раз- 15 рядных выходах датчика каждого геометрического параметра проката подсоединен множительный блок, состоящий из нескольких пар коммутаторов, в каждой паре первый коммутатор первой группы информационных входов соединен с выходами соответствующего разряда своего датчика, а информационными входами второй группы, объединенными с группой входов вто" g5 рого коммутатора, подсоединен через шифратор к выходам одноразрядного десятичного счетчика, счетный вход счетчика каждого последующего разря-. да подсоединен к последнему выходу счетчика предыдущего разряда, а счет ный вход счетчика младшего разряда через первый элемент ИЛИ, первый вход которого является сигнальным входом блока, подсоединен к выходу

35 элемента задержки, вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходами всех вторых коммутаторов, выходы всех первых коммутаторов через третий элемент ИЛИ соединены с выходом блока, при этом сигнальный вход первого множительного блока, связанного с датчиком значения импульсов длины, соединен с выходом датчика импульсов длины, а вторые группы информационных входов вторых коммутаторов одного из двух других множительных блоков соединены поразрядно с выходами задатчика плотности, выход первого множительного блока соединен с входом счетчика метража и сигнальным входом второго множительного блока, выход которого подсоединен к сигнальному входу последнего множительного блока, выход которого соединен с входом счетчика теоретической массы, Кроме того, первый множительный блок и множительный блок, не соединен". ный с задатчиком плотности металла, дополнительно содержат, задатчики . масштабных коэффициентов, выходы кажросо из которых поразрядно соединены с вторыми группами информационных входов вторых коммутаторов своего блока.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик t импульсов длины, датчик 2 значения 2о импульса длинь., датчик 3 толщины Н,, датчик 4 ширины, задатчик 5 плотности р металла, три множительных блока 6-8, счетчик 9 метража и счетчик

10 теоретической массы. Множительные блоки построены по однотипной схеме и каждый (расшифровка показана на блоке 6 ) состоит из коммутаторов 1114, связанных по одной из групп информационных входов попарно соответственно и каждая пара подключена этими объединенными входами через свой шифратор l5 и 16 к выходам своего одноразрядного десятичного счетчика 17 и

18. Последний выход счетчика каждого предыдущего разряда соединен также со счетным входом последующего счетчика, Счетный вход счетчика 17 соединен с сигнальным входом блока через элемент 19 ИЛИ, на другой вход которого поданы через второй элемент

20 ИЛИ и элемент 21 задержки выходы вторых коммутаторов 13 и 14, Выходы первых коммутаторов 11 и 12 через третий элемент 22 ИЛИ соединены с выходом блока.

Вторая группа информационных входов каждого из первых коммутаторов

11 и 12 является для множительного блока входами соответствующего разряда. Вторые группы информационных входов вторых коммутаторов 13 и 14 являются разрядными входами задания кода коэффициента масштабирования, Таким образом, количество коммутаторов

11-14 в каждом множительном блоке

6-8 определяется числом разрядов мно" жителя, поступающего в него с соответствующего датчика 2-4.

На чертеже показан четырехразрядный вариант множительного блока 6 (для блоков 7 и 8 связи его элементов и. выполняются аналогично соответствен« но с датчкаии 3 и 4), где вторая группа информационных входов коммутатора 11 соединена с выходами старшего (четвертого )разряда датчика 2,а вто рая группа информационных входов каждого из последующих коммутаторов со1045971

7 ответственно с выходами третьего, второго и первого разрядов датчика 2.

Сигнальный вход каждого последующего множительного блока подключен к выходу предыдущего. Выход блока 6 соеди- 5 нен со счетчиком 9 метража, а блока

8 - со счетчиком 10 теоретической массы, Вторая группа информационных входов коммутаторов 13 и 14 является входами задания кода коэффициента масштабирования, которые в блоке 8 соединены с выходами задатчика 5 плотности, а в блоках 6 и 7 - с введен-ным в их .состав задатчиком 23 мас° I штабного коэффициента (на чертеже по- !5 казан пунктиром ).

Коэффициент масштабирования k задается в диапазоне от 1 до 10 колом р .!л — — = !О (- 1- !/1<) (1)

4 10 4

1(Элементная проработка устройства может быть выполнена на интегральных микросхемах: счетчики 9, 10, 17 и 18;на К155ИЕ2, ИЕ6; коммутаторы 11-14 — на

К155ЛРЗ; элементы ",9, 20, 21- íà К155ЛА1;

|ЛА 2 шифраторы 15 и 16 и элемент

21 задержки - íà К155А71, АГЭ. Ниф..лторы 15 и 16 формируют на своем выходе пачки распределенных во времени импульсов 8-4-2-1 при поступлении на зо вход счетчика 17 десяти импульсов и могут быть выполнены как и в прототипе, Устройство (вариант на чертеже ) работает следующим образом.

При поступлении на сигнальный вход 3s множительного блока последовательности импульсов М „ на его выходе фор- мируется импульсная последовательность Й ь,„ в соответствии с выражением

10 где А - значение множителя с датчика, поступающее на вторую группу информационных входов коммутаторов 11 и 12;

4S и - код коэффициента масштабирования, заданный на вторую группу входов коммутаторов 13 и 14 в соответствии с (1), При коэффициенте масштабирования задается код п=10+(1-1/1)=0, и на выходе блока формируется- последовательность импульсов, количество которых равно А при поступлении на вход блока 9999 импульсов.

При kl 0 4 задается nl 0 (! «1/1 0 )®

°

9999, в этом случае по каждому входному импульсу на выходе блока формируется последовательность импульсов, количество которых равно значению А.

При К=7,85 (плотность стана для расчета теоретической массы проката задается и=!О !(l 1/7,85)=8726, в этом случае на выходе блока формируется послеровательност ь импул ьсов, количество которых равно А при поступлении на сигнальный вход блока 1274 импульсов ()10-8726 ) и т.ц.

Время задержки (в элементе 22 ) определяется несовпадением с входными импульсами и временем прохождения пачки импульсов при введенных значениях коэффициента масштабирования.

Работа элемента 21 задержки при необходимости может быть синхронизирована внешней частотой.

В исходном состоянии все счетчики и счетные блоки обнулены. На информационных входах блоков 6, 7 и 8 присутствуют коды значений соответст венно: импульса длины Р с датчика 2 значения импульса длины, толщины Н с датчика 3 толщины, ширины В с датчика 4 ширины. На масштабирующих входах блока 8 постоянно задан коэффициент масштабирования н, соответствующий значению плотности проката (например, 7 85 т/и )-8726. На масштабирующих входах блоков 6 и 7 задаются коэффициенты масштабирования для получения необходимой дискретности и точности вычисляемых зна" чений длины и массы проката.

При поступлении с датчика 1 длины на сигнальный вход блока 6 импульса он умножается на значение импульса длины с датчика 2 и результат в виде число-импульсного кода поступает с . выхода блока 6 в счетный блок 9 для подсчета длины и на сигнальный вход блока 7, где это значение умножаетСя на значение толщины проката с датчике 3 и результат, равный значению площади продольного сечения проката, в числоимпульсном коде поступает на сигнальный вход блока 8, В блоке 8 производится масштабированное умножение этой последовательности на значение ширины с датчика 4 с коэффициентом масштабирования, соответствующим плотности металла (в нашем случае К 7,85

С выхода блока 8 число-импульсный код единичного значения теоретической массы проката поступает в счетный блок 10 для учета.

1045971

Определение метража L и теоретической кассы М проката производится по формулам: — (3) бх103 т ьх 4 ) ф

Например, при параметрах проката

R0 1дм; В, (10м; Н, <1мм; р

f0

=7,85 с учетом размерности заданных параметров при k =1; k =1 и k =7,85, L = М К, 10-) (,М) = 0- ).М =(дм1(5 )

Р 1 1 Pgg Н 10-3(М х Н 10+ (M) = 10 (т.) = 1 (6) 5 где L — результат на выходе блока 6 в число-импульсном коде с ценой 1 дм;

М - результат на выходе блока 8в число-импульсном коде с це" 2О ной импульса 1 кг.

Абсолютная максимальная погрешность вычислений для четырехразрядного бло" ка умножения не превышает +3 единиц.

Поэтому в данном случае определение м тража будет производиться с абсолютной погрешностью не хуже 3 единиц значения дискрета выходных импульсов, а массы - Зх3=9 единиц дискрета выходных импульсов. 30

Для определения теоретической массы проката по параметрам, приведенным выше с точностью не хуже 0,14, при общей массе проката 1000 кг и

2 =70 мм, абсолютная погрешность не должна превышать 1 кг, что при массе пог.м проката до 10 кг абсолютная погрешность составит 0,7 кг за счет дискретности импульсов длины.

Задавая в блоке 6 коэффициент 40 масштабирования k >=100 в соответствии с формулами (4 ) и (6 ) на выходе блока 8 получаем значение теоретической массы проката в число-импульсном коде с ценой импульса 0,0 1 кг, максимальная абсолютная r)orpeu)HdcTb вцчисленйя массы составит 0,09 кг, а с учетом погрешности за счет дискретности импульсов длины 0,7 кг +

+ 0,09 кг = 0,8 кг, При этом макси" мальная частота вычислений при скорости перемещения проката 20 и/с

286х100=28600 Гц. Однако в данном случае целесообразней значение импульса длины E взять меньше 1 см, например F0 =9 мм. В этом случае в соответствии с формулами (4) и (6) при k,=0 и k =0 значение импульса

2 ,массы на выходе блока 8 будет соответствовать 0,1 кг, а абсолютная погрешность вычисления 0,9 кг, С уче. том погрешности за счет значения импульса длины (массы полосы длиной 9 мм равна 0,09 кг ) общая а6солютная погрешность будет,не хуже

0,99 кг. При этом максимальная частота вычислений при скорости пере" мещения проката 20 м/с будет равна

20000 мм/с

2222 Гц, т.е. с уменьше9 мм нием значения импульса длины с датчика 2 частота вычислений уменьшается.

Для вычисления теоретической массы проката на базовых участках код значения длины базового участка подается на входы блока 6 по каналу 0в .4 так же, как и значение 00, и по сигналу с датчика 1 на выходе блока

6 формируется число-импульсный код значения длины базового участка, по которому производится дальнейшее вычисление теоретической массы проката в блоках 7 и 8. При этом на масштабирующие входы задатчика 29 подключается код числа, соответствующий коэффициенту масштабирования

10, где n - количество разрядов анап чения длины базового участка .. Коды коэффициентов масштабирования для конкретных устройств - постоянные величины и могут бнть "защиты" непосредственно на разъеме множительного блока, либо в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве ).

Предложенное устройство rio срав- нению с известным требует меньших аппаратурных затрат и при меньшем количестве связей позволяет использовать для элементной реализации составля)сщих ее блоков простые и дешевые микросхемы, Оно более удобно в обслуживании и надежно в эксплуатации. Использование системы дает экономию порядка 90 тыс, руб. в год.

1С451У1

Составитель В.Этинген

Техред И.Кузьма Корректор О.Билак

Редактор К.Волощук

Заказ 7611/8

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4