Устройство для автоматического контроля металла в поле допусков по толщине

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОКРАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛА В ПОЛЕ ДОПУСКОВ ПО ТОЛЩИНЕ, содержащее вычислительный блок и измеритель толщины проката, выход которого подсоединен к входу вычислительного блока, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно дополнительно содержит датчик угла поворота рабочих валков, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, а вычислительный блок состоит из порогового элемента , счетчика, схемы сравнения, блока ввода данных, делителя и ингтегратора , первый вход вычислительного блока соединен с входами порогового элемента и интегратора, выход порогового элемента подсоединен к первому входу счетчика и к второму входу интегратора, второй вход вычислительного блока соединен с вторым ;входом счетчика и третьим входом интегратора , выход счетчика соединен с первым входом схемы сравнения, а ее выход подсоединен к третьему входу счетчика, четвертому входу интегратора и первому входу делителя, второй § вход схемы сравнения соединен с пер- (Л вым входом блока ввода данных, второй выход которого соединен с вторым входом делителя, третий вход которого подсоединен к выходу интегратора , выход делителя соединен с выходом вычислительного блока. 4j з: vi 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (ll) 3(Я) В 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,К

14 „, ВЫ3 с-.!

Е

) и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3508347/22-02 (22) 03 .11.82. (46) 07.03.84 Бюл. У 9 (72) Л.A. Оружинский, В.A. Кузин, В.И. Кириченко и И.H. Богаенко (71) Киевский институт автоматики имени XXV съезда КПСС (53) 621 ° 771 ° 01(088.0) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 560145, кл. G 01 G 9/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР .

У 850242, кл. В 21 В 37/00, 1979, (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛА В ПОЛЕ ДОПУСКОВ ПО ТОЛЩИНЕ, содержащее вычислительный блок и измеритель толщины проката, выход которого подсоединен к входу вычислительного блока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения

1 оно дополнительно содержит датчик угла поворота рабочих валков, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, а вычислительный блок состоит из порогового элемента, счетчика, схемы сравнения

I блока ввода данных, делителя и ин-. тегратора, первый вход вычислительного блока соединен с входами порогового элемента и интегратора, выход порогового элемента подсоединен к первому входу счетчика и к второму входу интегратора, второй вход вычислительного блока соединен с вторым входом счетчика и третьим входом интегратора, выход счетчика соединен с первым входом схемы сравнения, а ее выход подсоединен к третьему входу счетчика, четвертому входу интегратора и первому входу делителя, второй вход схемы сравнения соединен с первым входом блока ввода данных, вто- У М рой выход которого соединен с вторым входом делителя, третий вход которого подсоединен к выходу интегратора, выход делителя соединен с р выходом вычислительного блока.

1077676

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для автоматического контроля прокатки металла в поле допусков по толщине на станах горячей или холодной прокатки. 5

Известно устройство для определения теоретического веса проката, содержащее вычислительный блок. Чтобы при помощи известного устройства определить коэффициент использования минусового поля допусков, необходимо теоретический вес прокатываемой полосы на стане разделить- на физический (1) .

Однако определить физический вес полосы на прокатных станах возможно с погрешностью 2Ъ, Теоретический вес проката определяется, как правило, с использованием измерительной длины, которые не обеспечивают высокой точности измерения длины особенно на станах горячей прокатки. Следовательно указанное устройство не может обеспечить высокую точность определения коэффициента использова.,ния минусовогo поля допусков, что не позволяет использовать его на прокатных станах.

ЗО

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее измеритель толщины, датчик наличия металла и вычислительный блок. Вычислительный блок содержит первый и второй преобразователь текущей и номинальной толщины полосы в пропорциональные им частоты, входы которых соединены соответственно с выходами измерителя и задатчика толщины, а выходы с первыми входами первой и второй схем И, генератора опорной частоты, 4О соединенного с первым входом третьей схемы И, генератора импульсов, вход Останов которого соединен с выходом датчика наличия металла и ши ной " Сброс первого и второго реверсивных командных счетчиков, а выход Запуск — с шиной Старт счетчиков и с выходом схемы задержки, соединенной своим входом с выходом датчика наличия металла, формирователя длительности импульсов генератора импульсов, соединенного своими входами с выходом генератора импульсов и измерителя толщины, а выход его соединен с вторыми входами схем

И, выходы первой и второй схем И соединены с суммирующими входами счетчиков, а их вычитающие входы соединены с выходом третьей схемы

И, выход первого счетчика соединен с первым входом схемы сравнения, 6О второй вход которой соединен с выходом эадатчика коэффициента пересчета первого счетчика, а выход ее соединен с шиной Стоп счетчиков, выход второго счетчика соединен с цифровым табло и цифропечатающим блоком.

Устройство работает следующим образом.

При входе полосы в последнюю клеть стана срабатывает датчик наличия металла. Сигнал с выхода этого датчика сбрасывает счетчики в нулевое состояние и поступает на вход схемы задержки, обеспечивающей задержку, необходимую для учета времени прохождения полосы от последней клети до измерителя толщины и компенсации времени выхода этого измерителя на показания., В течение времени выхода измерителя на показания выходная частота преобразователя возрастает до величины, пропорциональной текущей толщине, и через схему И поступает на суммирующий вход счетчика. Однако счет по-прежнему отсутствуе-,, так как не подана команда Старт на счетчик. Через выдержку времени на выходе схемы задержки появляется импульс, который поступает на за,пуск генератора импульсов Старт счетчиков.

С выхода генератора на вход формирователя поступают прямоугольные импульсы постоянной частоты. С выхода формирователя на вторые входы схем И поступают разрешающие импульсы, длительность которых обратно пропорциональна текущей толщине.

После запуска счетчиков последовательные пачки импульсов от преобразователей и генератора через схемы И поступают на входы счетчиков. В момент насчета счетчиками числа 10, 100, 1000 и т.д.,равного заданному задатчиком коэффициента пересчета, на выходе схемы сравнения появляется импульс, который поступает на шину Стоп счетчиков.

F. первом счетчике насчитывается чи=ло Ио= (

М = (к-1 J t, где И,> — коэффициент пересчета счетчика; о — частота генератора;

ap — частота преобразователя текущей толщины; н — частота преобразователя номинальной толщины; время счета импульсов.

Частота,>= со» st следовательно число Ц прямо пропорционально средней фактической толщине, а число и толщине номинальной.

В устройстве Йо = 10, где >> = 1,2, л

3,4„5,..., Таким образом, вычислительное устройство выполняет операцию деления

H ъ — — и по окончанию счета в счет о Ч чике показывается число

>>

N = N К= 10 K, 1077676 отличающееся от определяемого значения К в 10 раз.

Перемещением запятой в полученном числе N íà П разрядов получают определяемый коэффициент К f2) .

Однако в рассмотренном устройстве 5 используется схема постоянной задержки при запуске устройства. В прокатном производстве металл различной толщины катают с различными скоростями (это технологические особенности), поэтому различный металл до измерителя толщины будет проходить за различное время, следовательно, использование постоянной задержки (c) на различном сортаменте металла приводит к ошибкам в определении сред15 ней толщины, а значит и коэффициента К.

В случае превышения времени прохождения полосы от последней клети до измерителя толщины времени задерж- 0 ки будут сниматься показания толщиномера до входа полосы в его поле зрения, в случае превышения времени задержки времени прохождения металла опрос толщиномера начнется после прохождения частью полосы измерителя.

В обоих случаях определение коэффициента К будет произведено с погрешностью, вызванной неточным измерением средней толщины. Определенйе30 средней толщины металла по импульсам генератора опорной частоты также вносит ошибку в результат, так.как показания измерителя толщины необходимо снимать не через равные от- 35 резки времени (по импульсам генератора), а через равные отрезки длины.

При наличии ускорений и замедлений в прокатном производстве равные отрезки длины будут проходить за различ- 40 ные отрезки времени.

Неточное измерение средней толщины металла приведет к неточному вычислению коэффициента использования толщины, т.е. к снижению точности контроля пропитки металла в поле . 45 допусков по толщине.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для автоматического контроля металла в поле допусков по толщине, содержащее измеритель толщины проката и вычислительный блок, выход которого подсоединен к входу вычислительного блока, дополнительно содержит датчик угла поворота рабочих валков, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, а вычислительный блок состоит из порогового элемента, счетчика, 60 схемы сравнения, блока ввода данных, делителя и интегратора, первый вход вычислительного блока соединен с входами порогового элемента и интегратора, выход порогового элемента под- 65 соединен к первому входу счетчика н к второму входу интегратора, второ» вход вычислительного блока соединен с вторым входом счетчика и третьим входом интегратора, выход счетчика соединен с первым входом схемы сравнения, а ее выход подсоединен к третьему входу счетчика, четгертому входу интегратора и первому входу делителя, второй вход схемы сравнения соединен с первым выходом блока ввода данных, второй выход которого соединен с вторым входом делителя, третий вход которого подсоединен к выходу интегратора, выход делителя соединен с выходом вычислительного блока.

Введение датчика угла поворота рабочих валков и новая конструкция вычислительного блока позволяет производить измерение текущей толщины проката с момента .ввода металла в поле зрения измерителя толщины и выхода его на показания через равные отрезки длины проката, что повысит точность измерения коэффициента использования толщины при прокатке металла в отрицательном поле допусков.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматического контроля прокатки металла в поле допусков по толщине; на фиг. 2 — функциональная схема делителя; на фиг. 3 — функциональная схема интеграгора.

Устройство содержит измеритель 1 толщины проката, датчик 2 угла поворота рабочих валков, вычислительный блок 3. Выходы измерителя 1 толщины проката и датчика 2 угла поворота рабочих валков соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока 3. .Вычислительный блок 3 состоит из порогового элемента 4, счетчика 5, схемы 6 сравнения, блока 7 ввода данных, делителя .

8 и интегратора 9. Первый вход вы- числительного блока 3 соединен с входами порогового элемента 4 и интегратора 9, Выход порогового элемента 4 подключен к первому входу счетчика 5 и второму входу интегратора 9 ° Второй вход вычислительного блока 3 соединен с вторым входом счетчика 5, выход которого соединен с первым входом схемы 6 сравнения, выход которой подключен.к третьему входу счетчика 5, четвертому входу интегратора 9 и первому входу делителя 8, второй вход схемы 6 сравнения соединен с первым выходом блока 7 ввода данных, второй выход которого соединен с вторым входом делителя 8, третий вход которого подключен к выходу интегратора 9. Выход делителл

8 соединен с выходом вычислительного блока 3.

1077676

Вычислительный блок 3 может быть реализован на базе микропроцессоров типа КТС ЛИУС-2 Электроника и других или на специализированном вычислительном устройстве.

В качестве датчика 2 угла пово- 5 рота рабочих валков можно испольэовать датчик импульсов любой конструкции серийного производства.

Измеритель 1 толщины проката может быть рентгеновым, например, ти- }О па ИТГ-5668, РИТ-095.

Для предлагаемого устройства может быть также применен делитель 8, функциональная схема которого приведена на фиг. 2, Делитель 8 содержит генератор 10 тактовых импульсов, сумматор 11, регистры 12 и 13, преобразователь 14 кода, схему 15 анализа, схемы 16 и 17 ЙЛИ, схемы 18, 19 и 20 И. Первый вход делителя 8 соединен с входом генератора 10, второй и третий входы делителя 8 подключены соответственно к входам сумматора 11 и регистра 12, выход делителя 8 соединен с выходом регистра 3, Первый выход генератора

10 соединен с перными входами схемы

19 и 20 И, а второй его выход соединен с первыми входами регистра 13 и схемы 18 И и вторым входом сумматора 11. Первый выход регистра 12 соединен с первым входом преобразователя 14 кода, выход которого соединен с третьим входом сумматора 11.

Выход сумматора 11 подключен к первому входу схемы 15 анализа, второй 35 вход которой соединен с вторым выходом регистра 12, четыре выхода схемы 15 анализа соединены с четырьмя входами двух схем 16 и 17 ИЛИ. Выход схемы 16 ИЛИ соединен с вторыми 40 входами схем 18 и 19 И, а выход схемы 17 ИЛИ подключен к второму входу схемы 20 И.

Выходы схем 19 и 20.И соединены соответственно с вторым и третьим входами преобразователя 14 кода. Выход схемы 18 И подключен к второму входу регистра 13.

Делитель 8 работает следующим образом.

Делимое — значение номинальной толщины (h<) записывается через второй вход делителя 8 в сумматор 11, делитель — среднее значение толщины (hcp ) через третий вход делителя 8 записывается в регистр 12. Генератор 10 по заднему фронту разрешающего сигнала, поступающего на его первый вход, нырабатывает последовательность тактовых импульсов, поочередно выдаваемых на два выхода. 60

При записи )} è h - в сумматор 11 и регистр 12 срабатывает схема анализа сочетания знаков, так как делимое и делитель положительные числа, то на второй выход схемы 15 выдается 65 сигнал 1, который через схему 16

ИЛИ поступает на вторые входы схемы 18 и 19 И. При поступлении первого тактового импульса с первого выхода генератора 10 на первый вход схемы 19 И на ее выходе формируется сигнал, поступающий на третий нход преобразователя 14 кода. Этот сигнал разрешает передачу содержимого в регистре 12 в сумматор 11 н инверсном коде. В результате этого н сумматоре получаем сумму b Н + (h ð ),нв

При появлении второго тактирующего импульса регистр 13 и сумматор 11 сдвигаются влево на один разряд, при этом в младший разряд регистра

13 записывается 1 . На этом первый цикл вычислений оканчивается.

При появлении следующего импульса первого такта начинается второй цикл вычислений, при котором производятся аналогичные операции.

Таким образом, и первом такте каждого цикла анализируется сочетание знаков кода сумматора и делителя. В случае совпадающих энакон в сумматор передается инверсный код содержимого регистра 12> а в случае несонпадающих знаков — прямой код этого регистра. Во втором такте регистр 13 и сумматор 11 сдвигаются влево на один разряд. Прй этом в случае, если до сдвига энак сумматора 11 совпадал со знаком релителя (регистр 13), н младший разряд регистра 13 записывается 1, в противном случае — 0 .

После завершения и. циклон регистр

13 сдвигается еще на один разряд влево и н последний его разряд записывается 1 . Значение частного с регистра 13 поступает на выход делителя 8. Описание работы аналогичного делителя с числовыми примерами представлено в f2) .

Интегратор 9 состоит из ключа 21, схемы 22 N, сумматора 23, счетчика

24, делителя 25, инвертора 26, мультинибратора 27. Первый вход интегратора 9 соединен с входом ключа 21, второй и третий входы интегратора 9 соединены, соответственно, с первым и вторым входами схемы 22 И, четвертый вход соединен с входами делителя 25 и инвертора 26. Выход интегратора 9 подключен к выходу делителя

25. Выход схемы 22 И соединен с вторым входом ключа 21 и первым входом счетчика 24. Выход ключа 21 подключен к первому входу сумматора 23, второй вход которого совместно с вторым входом счетчика 24 подключен к выходу мультивибратора 27. Выход сумматора

23 и выход счетчика 24 подключены соответственно к второму и третьему входам делителя 25.

Интегратор 9 работает следующим образом. При появлении сигнала наличия полосы и импульсов датчика угла

1077676 поворота на втором и третьем входе интегратора 9 на выходе схемы 22 И формируется сигнал во время наличия импульса от датчика угла поворота.

Сигнал с выхода схемы 22 И поступает на второй вход ключа 21 и первый 5 вход счетчика 24.

Ключ 21, открываемый этим сигналом, пропускает значения толщины с первого входа интегратора 9 на первый вход сумматора 23. Следующий им- 10 пульс с выхода схемы 22 И также откроет ключ и новое значение толщины снова поступает в сумматор 23, где происходит сложение с предыдущим значением. Так с каждым поступлением им-15 пульса с датчика угла поворота рабочих валков при наличии полосы (сигнал на втором входе интегратора

9) происходит суммирование значений полосы с предыдущим. 20

Импульсы, поступающие на первый вход счетчика 24, подсчитываются, При поступлении сигнала на четвертый вход происходит запуск делителя 25 передним фронтом сигнала, поступающего íà его первый вход. Делимое (. ; ) поступает на второй вход из сумматора 23, а делитель (и;) поступает с выхода счетчика 24 на третий вход. В делителе 25 производится вычисление средней толщины

"ср - П И, Так как сигнал, проходящий на четвертый вход интегратора 9, соответствует прохождению заданной длины полосы проката, то на выходе интегратора 9 получается среднее значение толщины полосы на этой длине.

Устройство работает следующим образом.

40 !

Полоса, выходящая из последней клети стана, входит в зону измерителя 1 толщины, в результате чего на его выходе формируется сигнал текущей толщины металла, поступающий на первый вход вычислительного блока 3..

На второй вход вычислительного блока 3 поступают импульсы датчика 2 угла поворота рабочих валков последней клети. С первого входа вычислительного блока 3 сигнал поступает на вход порогового элемента 4 и на первый вход интегратора 9. При поступлении сигнала на вход порогового элемента

4, превышающего минимально возможную толщину металла, на выходе формируется сигнал Наличие металла, который сохраняется до выхода металла из зоны измерения толщины. Сигнал Наличие металла" с выхода порогового элемента 4 поступает на 60 первый вход счетчика 5 и на второй вход интегратора 9. С второго входа вычислительного блока 3 импульсы поступают на второй вход счетчика 5, где подсчитываются при поступлении разрешающего сигнала на первый вход счетчика 5 ° В счетчике 5 подсчитывается количество импульсов, пропорциональное длине проката. Через блок

7 ввода данных задают номинальное зн значение (h ) толщины прокатываемого металла и величину отрезка (aL) проката, через которые необходимо получать значения коэффициентов использования толщины. Величина gL вы,бирается в конкретном случае после анализа следующих факторов: как используется текущее значение коэффициента.использования толщины (индицируется оператору или используется в системе автоматического регулирования толщины); быстродействие технических средств; разнотолщинность по длине; расстояние между подовыми трубами методических печей; величина обжатия металла на стане.

C выхода блока 7 ввода данных значение a.(., выраженное в количестве импульсов датчика 2 угла поворота рабочих валков, поступает на второй вход схемы 6 сравнения, на первый вход которой поступает текущая информация счетчика 5. При достижении заданного количества импульсов в счетчике 5 (соответствующего аL ) на выходе схемы б сравнения формируется сигнал, поступающий на третий вход счетчика 5, первый вход делителя 8 и на четвертый вход интегратора 9.

Интегратор 9 работает по сигналу Наличие металла, поступающего с выхода порогового элемента 4. При поступлении каждого импульса датчика 2 угла поворота на третий вход интегратора 9 в последнем производится опрос и усреднение текущих значений толщины, поступающих на первый его вход. Усреднение толщины происходит до поступления сигнала с выхода схемы б сравнения на четвертый вход интегратора 9. Таким образом, .на выходе интегратора 9 получается !, значение средней толщины металла на участке Ь),, которое поступает на третий вход делителя 8, на второй вход которого поступает значение h

По разрешению, поступающему на первый вход делителя 8, последний производит вычисление коэффициента ис пользования .толщины. Значение коэффициента с выхода делителя 8 поступает на выход вычислительного блока 3.

Сигнал, поступающий на третий вход счетчика 5, сбрасывает его, и подсчет импульсов в нем начинается снова. Такнм образом, происходит определение коэффициента использования толщины на каждом участке полосы до выхода ее из поля зрения измерителя 1 толщины.

Использование предлагаемого устройства для автоматического контроля

1077676 о прокатки металла в поле допусков по толщине обеспечивает по сравнению с существукщими повышение точности измерения коэффициечта использования толщины, а контроль прокатки по участкам полосы позволяет использовать значение коэффициентов для управления прокаткой с целью максимальной экономии металла при прокатке каждой полосы.

Ориентировочный экономический эффект от использования изобретения составит 200 тыс. руб.

1077676

Тираж 796 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 821/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Этинген

Редактор Л. Авраменко Техред М.Гергель Корректор А, Зимокосов