Устройство автоматического управления скоростью прокатного стана

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 У 4!В 21 В 35/08, 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ж »(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ц.

К ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1; .1 .-„- д (21) 3760140/22-02 (22) 04. 07. 84 (46) 23. 01. 86, Бюл. У 3 (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика" (72) И.И.Альтерман, О.Н.Мельников, С.Д.Сыпачев, Л.А.Шакурский, А.А.Бибишев и A. Ã.Këèìåíêî (53) 621.771.01 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 601061, кл. В 21 В 37/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

11» 942837 кл. В 21 В 37/00, 1982. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО АВТОМАТИ 1ЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ПРОКАТНОГО СТАНА„ содержащее задатчики толщины и ширины полосы, первый блок умножения, первый коммутатор, компаратор»;первый элемент сравнения, усилитель рассогласования эталона скорости, блок регулируемого ограничения эталона ускорения, блок формирования эталона ускорения, включающий в себя последовательно соединенные и охваченные общей отрицательной обратной связью второй элемент сравнения, усилитель рассогласования эталона ускорения, блок регулируемого ограничения эталона производной ускорения и интегратор эталона ускорения, выход которого является выходом блока и соединен через интегратор эталона скорости с входом первого элемента сравнения и выходом устройства, при этом второй вход второго элемента сравнения соединен с вьмодом блока регулируемого ограничения эталона ускорения, а выход первого блока умножения — с вторым входом блока регулируемого ограничения эталона производной ускорения, выходы задатчиков толщины и ширины полосы соединены с входами первого блока умножения, выход первого элемента сравнения соединен с входом усилителя рассогласования эталона скорости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности стана и качества проката за счет стабилизации выхода на заданное значение скорости, в устройство введен узел гибкой обратной связи, содержащий последовательно соединенные блок выделения модуля, второй блок умножения и блок деления, вьмод которого соединен с вторым входом первого элемента сравнения, а второй вход — с выходом первого коммутатора, первый вход которого соединен с входом уставки >блока регулируемого ограничения эталона производной ускорения, второй входс выходом первого блока умножения, третий вход — с выходом компаратора, вход которого совместно с входом блока выделения модуля и вторым входом второго блока умножения соединен с выходом интегратора эталона ускорения, при этом выход усилителя рассогласования эталона скорости соединен с входом блока регулируемого ограничения" эталона производной ускорения.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей устройства за счет обеспечения реализации режима "Так держать" оно дополнительно содержит второй коммутатор, блок памяти и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами блока деления и интегратора эталона скорости, а выход — с первым входом блока памяти, второй вход которого соединен с первым входом второго коммутатора

1205954 и является входом для подачи коман ды "Так держать", выход блока памяти соединен с вторым входом второго коммутатора, третий вход которого является входом уставки задания скорости, а его выход соединен с входом первого элемента сравнения.

Изобретение относится к регулированию процессов прокатки полосы и предназначено для управления скоростью станов холодной прокатки, Цель изобретения — повьш ение произ- водительности стана и качества проката эа счет стабилизации выхода на заданное значение скорости, а также расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет обеспе- 10 чения реализации режима "Так держать .

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграммы изменений напряжения на выходах основных блоков 15 и выходе устройства при разгоне и замедлении стана.

Устройство содержит последовательно соединенные элемент 1 сравнения, усилитель 2 рассогласования 20 эталона скорости, блок 3 регулируеМого ограничения эталона ускорения и блок 4 формирования эталона ускорения, содержащий последовательно соединенные и охваченные общей 25 отрицательной обратной связью второй элемент 5 сравнения, усилитель 6 рассогласования эталона ускорения, блок 7 регулируемого ограничения эталона производной ускорения и ин- щ тегратор 8 эталона ускорения.

К выходу интегратора 8 эталона ускорения подсоединен интегратор 9 эталона скорости, выход которого соединен с первым входом элемента 1 сравнения и с выходом устройства.

С вторым входом блока 7 регулируемого ограничения эталона производной ускорения соединень1 через блок 10 умножения задатчики 11 ширины и 12 40 толщины проката. К выходу блока 4 формирования эталона ускорения подсоединены входы компаратора 13 узла 14 гибкой обратной связи, состоящего из последовательно соединенных блока 15 выделения модуля, блока 16 умножения и блока 17 деления, вход блока 15 выделения модуля и второй вход блока 16 умножения соединены между собой и являются входом узла 14 гибкой обратной связи, второй вход блока 17 деления соединен с выходом коммутатора 18, первый вход которого соединен с третьим входом блока 7 регулируемого ограничения эталона производной ускорения, на который подается уставка эталона отрицатель-, ной производной ускорения, второй вход — с выходом блока 10 умножения и третий вход — с выходом компаратора 13. Выход узла 14 гибкой обратной связи (выход его блока 17 деления) соединен с вторым входом первогб элемента 1 сравнения, на третий вход которого подается либо сигнал уставки уровня скорости, либо в варианте исполнения с реализацией режима "Так держать"-одноименный сигнал (фиг. 1) .Два входа второго коммутатора 19 соединены соответственно с, выходом и первым входом блока 20 памяти, к второму входу которого подсоединен выход сумматора 21, входы . которого соединены с выходами соответственно блока 17 деления и интегратора 9 эталона скорости, при этом иа третий вход коммутатора 18 подается сигнал уставки задания скорости, а на объединенные входы коммутатора 19 и блока 20 памяти сигнал "Так держать", например, с внешнего командного устройства.

Элементы 1 и 5 сравнения, блок 3 регулируемого ограничения эталона ускорения, блок 4 формирования этаЭ 1 лона ускорения, интеграторы 8 и 9 эталонных значений, блоки 10 и 16 умножения могут быть реализованы на микросхемах К140 УД 8 по известным схемам. Усилители 2 и 6 рассогласования, компаратор 13 и сумматор 21 могут быть реализованы на базе операционного усилителя, делитель 20 на базе делителя аналоговых сигналов, коммутаторы 18 и 19-,например, с помощью реле, имеющего замыкающий и размыкающий контакты. Задатчики 11 и 12 могут быть выполнены на делителях напряжения. Блок 15 выделения модуля можно выполнить в виде последовательной цепочки из инвертора и диода, зашунтированной вторым встречно включенным диодом.

Устройство работает следующим образом.

Перед ускорением стана на задатчиках 11 и 12 выставляются уставки толщины и ширины прокатываемой полосы, при этом на выходе умножителя 10 формируется сигнал, пропорциональный поперечному сечению прокатываемой полосы, который поступает в качестве задания уровня ограничения положительной производной ускорения на второй вход блока 7 регулируемого ограничения эталона производной ускорения и на второй вход коммутатора 18. На третий вход блока 7 и

1 на первыи вход коммутатора 18 подается уставка уровня ограничения эталона отрицательной производной ускорения, которая определяется из условия безударного, выхода стана на установившуюся. скорость.

Пуск стана осуществляется подачей на вход коммутатора 19 сигнала задания скорости поокатки Uo (при отсутствии команды 1Так держать" . сигнал V поступает на вход элемента 1 сравнения). За счет большого коэффициента усиления усилитель 2 насыщается, при этом на входе блока 4 формирования эталона ускорения устанавливается постоянный уровень напряжения, определяемый уровнем ограничения блока 3 регулируемого ограничения эталона ускорения, уставка которого выбирается исходя из допустимого тока двигателей электроприводов стана.

Под действием выходного сигнала блока 3 ограничения эталона ускорения, который поступает в блок 4 формирования, эталона ускорения на

205954 4 вход элемента 5 сравнения, насыщается усилитель 6 рассогласования эталона ускорения и на входе интегратора 8 эталона ускорения устанавливается постоянное положительное напряжение, определяемое уровнем ограничения (в функцил сечения полосы) блока 7 регулируемого ограничения эталона производной ускорения.

Напряжение на выходе интегратора 8 растет по линейному закону, а выход,ное напряжение;интегратора 9 меняется по параболическому закону(1О -1, фиг.2) в соответствии с выражением

0 лм 1 +

Т Я с

+ где U<м — уровень положительного ограничения блока 7 ограничения эталона производной ускорения, пропорцианальный сечению прокатываемой полосы;

Т и, — постоянные времени интегТ

25 рирования соответственно интеграторов.8 эталона ускорения и 9 эталона скорости.

В момент равенства выходного

30 сигнала интегратора 8 и выходного сигнала блока 3 регулируемого ограничения эталона ускорения напряжение на выходе интегратора 9 начинает расти линейно (—, фиг.2) в соответствии с выражением

Ф

" м э т

+ с где U,„ — уровень положительного ограничения блока 3 огра40 ничения эталона ускорения -(определяется допустимым током двигателей привода стана).

При достижении эталоном скорости V> значения, близкого к значению разности У вЂ” 0 О., (Ид,ос — выходное напряжение узла 14 гибкой обратной связи ) усилитель 2 рассогласования эталона скорости выходит из

50 ограничения (что соответствует началу замыкания внешнего контура) и напряжение на его выходе и на выходе блока 3 ограничения начинает уменьшаться. Под действием сигнала

55 обратной связи усилитель 6 насыщается (1, -1, фиг. 2), однако напряжение на его выходе имеет полярность ! обратную полярности при начале.раз1205954 б вход коммутатора 19. В этом случае

It lt при отсутствии команды Так держать работа устройства происходит анало:гично разгону.

Отличие заключается в полярности выходных сигналов усилителей 2 и 6 блока 3 регулируемого ограничения и интегратора 8 эталона ускорения.

Вид кривой замедления показан на фиг. 2 (участок 4< — 4z)

На участке 1 — 1 выходное напряжение устройства меняется по параболическому закону гм г

2Т Т с где т. — время в интервале 1,, -т, Следовательно, характеристика на начальном участке замедления идентична характеристике на конечном участке разгона (выражение (3} и значение коэффициента К в выражении (21 опредег.ено верно, Коэффи112ц циент параболы Кя = — — — — на этих гт т участках определяется требованием безударного в люфтах передач окончания разгона и начала замедления и задается .величиной отрицательного ограничения блока 4. На участке — выходное напряжение устройства меняется линейно в соответ— ствии с выражением

" и д0

Т ,С где >>лц — уровень отрицательного ограничения блока 3.

На участке 1д — 1г выходное напряжение устройства меняется по параболическому закону вида

Об с где 1 — время в интервале 1 -1 .

Как видно из выражения (4), оно идентично выражению (1), т,е. вид характеристики на начальном участке разгона и конечном участке замедления идентичен. Коэффициент параболы

К„л на этих участках определяется сечением прокатываемой,полости и sa. дается величиной положительного ограничения блока 7 с выхода блока 10 умножения., Ог„

8 Т IG где т, — время в интервале г — 1з, По выходу сигнала интегратора 8 узел 14 гибкой обратной связи формирует (на выходе своего блока 17

15 деления) напряжение в соответствии с выражением (" ),,г

>1 -10)и, К ™ -; —; — - К

0 т гм 1 лл

> гм г (2.> 20, (t.-t,)

5 где 1 — время в интервале 1 †.1 коэффициент пропорциональности, равный Ч 25

2Т

Компаратор 13 по знаку выходного сигнала интегратора 8 определяет то,, какой переходный процесс идет (разгон или замедление), и в cooòâåòñòâèè с ЗО этим подключает через комму-атор 18 на вход "Делитель" блока 17 деления либо сигнал 11гм при разгоне), либо

Ог„ при замедлении).

Напряжение на выходе узла 1 сравнения для режима выхода L> на =-аданный уровень записывается в виде

$A (участок t,t — 1 )

Внешний контур начинает замыкаться при условии и 2лл с

После начала замыкания внешнего контура, как только начинает уменьшаться напряжение на выходе интегратора 8, в качестве задания уже выступает растущая по требуемой параболе (до величины цо в момент времени

4 =4 ) величина " -", )

Таким образом, колебательное звено отрабатывает не скачкообразное из менение задания скорости, а параметрически расчитанное параболическое.

Замедление стана осуществляется подачей нулевого задания на первый

5 гона. При этом на входе интегратора 8 устанавливается отрицательное напряжение, величина которого опре деляется уровнем отрицательного ограничения блока 7, напряжение на выходе интегратора 8 уменьшается и меняется линейно (фиг. 2) по характеристике

При отсутствии команды "Так держать блок 20 памяти работает в режиме записи выходного напряжения сум1205954 матора 21 и ei о выход отключен от входа элемента 1 сравнения коммутатором 19 °

Выходное напряжение сумматора 21 равно U + 0 го с, т.е, оно опережает выходное напряжение на вели чину параболического участка харак теристики.

При поступлении на вход устройства команды Так держать выход блока 20 памяти отключается от сумматора 21, переходя в режим хранения, и подключается через коммутатор 19 к входу элемента 1 сравнения, а уставка задания уровня скорости отключается. При этом аналогично описанному выше прекращается изменение выходного напряжения устройства по параболическому закону.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает сокращение вре. мени разгона и замедления стана эа счет строгого формирования по заданному параболическому закону (беэ колебаний и затягивания) конечных участков разгона и замедления стана. Поскольку эти режимы являются часто повторяющимися, то указанное

10 техническое преимущества обеспечивает безударную в люфтах передач отработку команды "Так держать" при исключении возможного в этом режиме появления крутильных колебаний

15 что дополнительно позволит повысить срок службы механооборудования и качество прокатываемой полосы.

1205954 и, Х

2 21п 2 ТС

Составитель А.Сергеев

Техред О.Ващишина

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

1т.

Редактор Е.Папп

Заказ 8594/9

Корректор М. Максимишинец

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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