Устройство для оптимального раскроя слитка в машине непрерывной разливки металла

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУбЛИК (191 И(11) 1 2 1 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ASTOPCHO5hY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3752574/22-02 (22) 13.06.84 (46) 23.02.86. Бюл. Ф 7 (71) Центральное проектно-конструкторское бюро по системам автоматизации производства Всесоюзногопроизводствен.ного объединения "Союзпромавтоматика" ,(72) В.Ф. Лебедкин, В.M. Шефтель, В.А. Карлик, Ю.А. Успенский и Г.П. Демин (53) 621.746.27(088.8) (56) Марголин Ш.N..и Карлик В.А.

Электрооборудование и автоматизация установок непрерывной разливки стали

М.: Металлургия, 1969, с. 165-167.

Авторское свидетельство СССР

У 942870, кл. В 22 D 11/16, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО РАСКРОЯ СЛИТКА В МАШИНЕ НЕПРЕРЫВ

НОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, содержащее первый задатчик мерной длины, датчик положения стопора, счетчик числа отрезанных заготовок, импульсный датчик длины слитка, коммутатор и блок управления резом, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличе*ия выхода годного металла за счет минимизации остатков слитка при раскрое, оно дополнительно содержит датчик скорости вытягивания слитка, второй задатчик мерной длины слитка, блок раскраиваемой длины слитка, блок, оптимального раскроя, группу программных блоков, счетчик текущей длины слитка, компаратор и элемент ИЛИ,причем выходы датчика положения стопора и датчика скорости вытягивания слитка соединены соответственно с первым и вторым входами блока раскраиваемой длины слитка, первый вход счетчика текущей длины слитка соединен с выходом импульсного датчика длины слитка, выход счетчика текущей длины слитка соединен с третьим входом блока раскраиваемой длины слитка, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первЫм и вторым входами блока оптимального раскроя, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами задатчиков мерных длин и с первым и вторым входами коммутатора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом счетчика Ст текущей длины слитка, выход компаратора соединен с вторым входом счетчика текущей длины слитка, входом блока управления резом и с первым входом счетчика числа отрезанных заготовок, выходы блока оптимального раскроя соединены с первыми входами каждого из программных блоков, второй и третий входы которых соединены соответственно с выходом счетчика числа отрезанных заготовок и вторым выходом блока раскраиваемой длины слитка, выход каждого из программных блоков соединен с соответ-, ствующим входом элемента HlIH, выход которого соединен с третьим входом коммутатора и с вторым входом счетчика числа отрезанных заготовок.

2. Устройство по п.1 о т л и ч а ю Ф щ е е с я тем, что, блок раскраиваемой длины слитка, содержащий задатчик конструктивной длины и сумматор, причем первый вход сумматора соединен с выходом задатчика конструктивной длины,,дополнительно; содержит

121 элемент И, конденсатор .и выключатель, причем первый и второй входы элемента И.являются соответственно первым и вторым входами данного блока, второй вход сумматора является третьим входом блока раскраиваемой длины слитка, выход сумматора и. выход элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами выключателя, выход элемента И соединен с конденсатором, выход выключателя и выход конденсатора являются соответственно первым и вторым выходами блока раскраиваемой длины слитка.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю. m е е с я тем, что блок оптимального раскроя содержит группу вычислительных блоков, группу сумматоров, группу компараторов, две группы выключателей, блок . селектирования, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, компаратор и группу элементов И, причем первый вход каждого из группы сумматоров, первый вход каждого из группы компараторов являются первым входом данного блока, первый вход счетчика импульсов является вторым входом дан-ного блока, третий и четвертый входы которого являются соответственно первым и вторым входами каждого вычислительного блока из группы вычислительHbIx 6JI oKoB BbK oP, кажД ог o BbNH c JIB тельного блока из группы вычислительных блоков соединен с вторым входом соответствующего сумматора из группы сумматоров и вторым входом соответствующего компаратора иэ группы компараторов, выход соответствующего сумматора из группы сумматоров и выход соответствующего компаратора иэ группы компараторов соединены соответственно с первым и вторым входами соответствующего выключателя из группы выключателей, выход каждого выключателя. из первой группы выключателей соединен с соответствующим входом блока селектирования, 2691 выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с входом дешифратора, первый и второй входы каждого выключателя из второй группы выключателей соединены с соответствующим выходом дешифратора и выходом соответствующего выключателя из первой группы выключателей, выход каждого выключателя из второй группы выключателей соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым входом каждого элемента из группы элементов И, а вторые входы элементов И соединены с соответствующим выходом дешифратора, выходы элементов И являются выходами блока оптимального раскроя.

4. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что.программный блок содержит два коммутатора, два шифратора, компаратор, элемент И, элемент НЕ и триггер, причем первый вход первого коммутатора является первым входом программного блока, первый и второй выходы первого. коммутатора соединены с входами соответственно первого и второго шифраторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора, выход второго коммутатора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является вторым входом программнопо блока, выход компаратора соединен с первым входом элемента И и первым входом триггера, второй вход которого является третьим входом программного блока, выход триггера через элемент НЕ соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с вторым входом первого коммутатора и с третьим входом вторorо коммутатора.

Изобретение относится к черной металлургии, а.именно к устройствам

2 для автоматического раскроя слитков в машинах непрерывного литья, и может

12126 быть использовано во всех случаях, когда требуется раскрой определенной длины заготовки на заданные мерные длины.

Цель изобретения — увеличение выхода годного металла.за счет минимизации остатков слитка при раскрое.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для оптимального раскроя слитка в машине непрерывной разливки металла; на фиг. 2 — внутренняя структура блока раскраиваемой длины слитка; на фиг. 3 — внутренняя структура блока оптимального раскроя; на фиг. 4 — внутренняя структура одного иэ программных блоков.

91 4 соединены с третьим входом (входом управления) коммутатора 7 и с вторым входом (входом сброса) счетчика 11.

Блок 4 раскраиваемой длины слитка (фиг. 2) содержит элемент И 16 с первым и вторым вхоцами которого соединены выходы соответственно датчика

1 положения стопора и датчика 2 скорости вытягивания слитка. Блок 4 со10 держит также задатчик 17 конструктивной длины (от мениска кристаллизатора до начального положения МГР), выход которого соединен с первым входом сумматора 18, второй вход

15 сумматора 18 соединен с выходом счетчика 9 текущей длины слитка. Выход сумматора 18 соединен с первым входом

Устройство для оптимального раскроя слитка в машине непрерывной разливки металла (фиг. 1) содержит датчик 1 положения стопора, датчик 2 скорости вытягивания слитка и импульсный датчик 3 длины слитка. Датчики и 2 подсоединены соответственно к первому и второму входам блока 4 раскраиваемой длины слитка. Выходы задатчиков 5 и 6 мерных длин заготовок соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора 7, выход которого соединен с первым входом компаратора 8, второй вход которого соединен с выходом счетчика 9 текущей длины заготовки (от переднего конца слитка до начального положения машины газовой резки слитка, (не показано), своим первым входом

35 соединенным с датчиком 3 длины слитка. Выход компаратора 8 связан с входом блока 10 управления реэом, с первым входом счетчика 11 числа отрезанных заготовок и с вторым входом

40 (гасящим) счетчика 9 текущей длины заготовки. Блок 12 оптимального раскроя имеет и выходов, каждый из которых подсоединен к первому входу соответствующего программного блока

13 из группы 14 программных блоков.

Количество и программных блоков 13 выбирается по условиям конкретного производства в пределах 5-25 и зависит от количества вариантов для заданной совокупности отрезаемых длин.

Вторые входы программных блоков 13 соединены с выходом счетчика 11 числа отрезанных заготовок, а третьи входы программных блоков 13 соединены с вторым выходом блока 4 раскраи.ваемой длины слитка, выходы программных блоков 13 через элемент ИЛИ 15 выключателя 19, выход которого является первым выходом блока 4. Выход элемента И 16 соединен с вторым входом (управляющим) выключателя 19 и с одной из клемм конденсатора 20, другая клемма которого является вторым выходом блока 4.

Структура блока 12 оптимального раскроя (фиг. 3) основана на следующем. При раскрое слитка длиной L> обычно требуется получить заготовки заданной мерной длины 1. . Допускается также получение заготовок второй заданной мерной длины (г, число которых иногда ограничивается. Таким обраром, L > = K, 1, + K 1-г где К и К вЂ” количество мерных заt готовок длиной соответственно (и

1г, Ь вЂ” остаток слитка, который следует минимизировать за счет подбора оптимального соотношения К < и Кг.Количество возможных (реальных для задачи) соотношений К „ и К находится (как показывает опыт) в пределах 5

25 в зависимости от величин L< и 1г .

Блок 12 содержит группу 21 вьиислительных блоков 22. 1,..., 22.п, группу сумматоров 24.1,...,24n, группу 25 компараторов 26.1,...,26п, группу 27 выключателей 28.1,...,28n, блок 29 селектирования, генератор 30 импульсов, счетчик 31 импульсов, дешифратор 32, группу 33 выключателей

34.1,...,34п, компаратор 35 и группу

36 элементов И 37.1,...,37n.

Каждый иэ вьиислительных блоков

22 предназначен для выполнения функции вычисления L; = К, L< + К 1 для различных соотношений К и К . Для ввода заданных значений мерных длин каждый вычислительный блок 22 первым

1212691 и вторым входами подсоединен к выходам задьтчиков 5 и 6 мерных длин 1, и

l . Для определения разности (1. -1. ) первый выход блока 4 раскраиваемой длины 1,Р и выход. каждого иэ вычислительных блоков 22.1,...,22п соединены соответственно с первым и вторым входами соответствукицего сумматора

24.1,...,24n из rpуппы сумматоров 23, 10 выход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего выключателя 28.1,...,28п иэ группы 27 выключателей. Для определения знака остатка слитка h.-= -L - L. по кажДо- 15

P 1 му из вариантов расчета служат компараторы 26.1,...,26п из группы 25 компараторов, первый и второй входы которых соединены соответственно с выходом блока 4 и соответствующего 2п вычислительного блока 22.1,...,22n, а выход компаратора 26.1,...,26n из группы 25 компараторов соединен с вторым управляющим входом первого соответствующего выключателя 25

28. 1...,, 28n.

Выходы всех и выключателей

28. 1,...,28n .подключены к соответствующим входам блока 29 селектирования и к вторым входам соответствующих выключателей 34. 1,...,34n, начиная с первого из группы 33, выходы которых объединены и соединены с вторым входом компаратора 25. Первый вход компаратора 35 соединен с выходом бЛока 29 селектирования, а выход равенства входных величин компаратора 35 подключен к управляющему входу генератора 30 импульсов, выход которого через второй вход счетчика 40, 3 1 связан. с входом дешифратора 32, имеющего и выходов, Каждый выход, начиная с первого, дешифратора 32, I соединен с первым (управляющим) входом соответствующего выключателя 45

34.1,...,34п, начиная с первого из группы 33 выключателей и с первым входом соответствующего элемента И

37.1,,37п, начиная с первого, из группы 36. Вторые входы каждого выключателя 34.1,...,34n, начиная с первого из группы 33, соединены с выходом соответствующего выключателя

28.1,...,28n, начиная с первого из группы 27 выключателей.

Второй вход счетчика 31 (вход гашения) соединен с вторым выходом блока 4. Вторые входы всех элементов И

37.1,...,37n соединены с выходом компаратора 35. Выходы элементов И

37,1,...,37n являются выходами блока

12 оптимального раскроя .

Каждый из программных блоков

13.1,..., 13n группы 14 (фиг. 4),предназначенный для воспроизведения найденного оптимального плана раскроя слитка, содержит коммутатор 38, первый выход которого подключен к определенному входу шифратора 39, а второй выход к определенному входу шифратора 40. Выходы указанных шифраторов соединены с соответствующими первым и вторым входами коммутатора

4 1, своим выходом связанного с первым входом компаратора 42, второй вход которого подключен к выхоДу счетчика 11 числа отрезанных заготовок, выход компаратора 42 соединен с первым входом (счетным). триггера

43 и с первым входом элемента И 44, выход триггера 43 через элемент HE 45 связан с вторым входом элемента И 44.

Выход последнего соединен с вторым (управляющим) входом коммутатора 38 и с третьим (управляющим) входом коммутатора 41 и является выходом программного блока 13. Вход гашения второй вход триггера 43 соединен с вторым выходом блока 4.

Устройство работает следующим образом.

В момент закрытия стопора, перекрывающего подачу жидкой стали в кристаллизатор, и остановки тянущих клетей на выходах датчиков 1 и 2 появляются единичные сигналы, что обуславливает появление на выходе элемента И 16 стробирующего сигнала, обеспечивающего включение выключателя 19.

В результате сложения текущего значения длины заготовки 1, посту-. пающего со счетчика 9, и установленной в задатчике 17 конструктивной длины слитка L„ на выходе сумматора

18 получается значение общей длины слитка L p, подлежащей раскрою.Заданные значения мерных длин заготовок (основная) и 1.z (дополнительная) устанавливаются в эадатчиках 5 и 6 до начала процесса разливки. Значения L и 1 поступают одновременно на входы всех вычислительных блоков

22.1,. ° .,22n, где вычисляется величина L (суммарная длина всех загото1212691 вок, нарезанных из L>), получающаяся при различных вариантах раскроя, запрограммированных в этих блоках путем. установки различньи коэффициенS тов К и К . Результат вычисления каж1 2 дого блока 22.1,...,22n поступает на второй вход соответствующего алгебраического сумматора 24, на первый вход,которorо поступает значение Ь . с первого выхода блока 4. На

Р выходе сумматоров 24.1,...,24n получаются значения разности Ь -L причем эти значения могут быть как положительными, так и отрицательными.

Так как решения с отрицательным остатком лишены физического смысла, такие результаты из дальнейшего рассмотрения исключаются. Это осуществляется следующим образом. Выходы

20 блоков 22.1,...,22n и 4 подключены к входам каждого соответствующего компаратора 26, 1. ., 26n таким образом, что íà его выходе появляется единичный сигнал лишь в случае, если L. Ь

Этим сигналом отключается соответствующий выключатель 28„ из группы 27 выключателей. Таким образом, на вход блока 29 селектирования поступают лишь положительные значения указанной разности и на его выходе появляется значение наименьшего из них.

Для определения блока 22.1,...22n, давшего наилучший результат раскроя, найденный минимальный остаток пода35 ется на первый вход компаратора 35.

На второй вход компаратора 35 поочередно подключаются (посредством выключателей 34. 1,...,34n) значения остатков по каждому каналу расчета с выхода выключателей 28.1,...,28n.

Очередность опроса обеспечивается тем, что на управляющие входы выключателей 34.1,...,34n подаются импульсы с выходов распределителя, состоящего иэ дешифратора 32, счетчика 31 и генератора 30 импульсов. В момент совпадения значений на входах компаратора 35 его выходной сигнал останавливает генератор 30 и таким обра зом на соответствующем выходе дешиф50

: ратора 32 фиксируется единичный сигнал (при нулевых сигналах на остальных выходах). Поступление этого сигнала на один из входов соответствующего элемента И 37.1,...,37п обес55 печивает появление единицы на выходе данного элемента, так как на другом .его выходе в этот момент присутствует единичный сигнал с выхода компаратора 35. Таким образом, на соответствующем выходе блока 12 фиксируется единичный сигнал, индицирующий номер блока 22, с оптимальным планом раскроя. На остальных выходах блока 12 сигналы равны нулю.

Пример. Реализация конкретного оптимального плана раскроя.

Если в результате описанной процедуры оптимизации единичный сигнал появляется на втором (i = 2) выходе блока 12 оптимизации, то это означает, что оптимальным является план раскроя 41. + 31.. Во втором, блоке

13.2 иэ группы 14 (фиг ° . 4) в соответствии с его номером (i =,2) первый выход коммутатора 38 подпаян к четвертому входу шифратора 39, а второй выход коммутатора 38 — к третьему входу. шифратора 40. Таким образом, факт появления единичного сигнала на входе программного блока 13.2 означает, что на выходе его первого шифратора 39 всегда представлено число 4 (Bдвоичном коде),Ri на выходе его второго шифратора 40 (после переключения коммутатора 38) всегда представлено число 3.

В начальный момент сигнал..; на управляющем входе коммутатора 38 равен нулю и поэтому входной единичный сигнал проходит через первый выход. коммутатора на четвертый вход шифратора 39, на выходе которого появляется. число 4. Это значение через коммутатор 41 оказывается поданным на первый вход компаратора 42.

Коммутатор 7 при нулевом сигналена управляющем входе находится в положении, при котором на его выход проходит информация, соответствующая величине 1 . На второй вход компаратора 8 непрерывно поступает информация о текущей длине заготовки lc выхода счетчика 9. При.совпадении. значений 1, и 1 на выходе компаратора 8 появляется единичный сигнал, являющийся командой для блока 10 управления резом ИГР. Одновременно этим же сигналом записывается единица в счетчик 11 числа заготовки и обнуливается счетчик 9. С этого момента в счетчике 9 начинается процесс контроля длины 1. новой заготовки

Информация,о текущем количестве отрезанных заготовок длиной 11 со счетчика 11 поступает на второй вход компаратора 42. Как только поступает команда на рез четвертой заготовки, на выходе компаратора 42 появляется единичный сигнал, который поступает на. первый вход элемента

И 44 и на счетный (первый) вход триггера 43. При этом на выходе триггера единичный сигнал отсутствует,что соответствует наличию единицы на выходе элемента HE 45. Таким образом, E pac M TpH eMM o eH HB BblXOpå . элемента И 44, а также и на управляющих входах коммутаторов .38; 41 и 7 появляется единичный сигнал, при котором указанные коммутаторы устанавливаются во второе положение. При этом единичный сигнал оказывается поданным к третьему входу шифратора 40

12691 1О и на первом входе компаратора 42 фиксируется код, соответатвукнций числу

3. Одновременно с помощью коммутатора 7 на первый вход компаратора 8 обеспечивается поступление сигнала, соответствующего дополнительной мерной длине 1 (с задатчика- 6) . Аналогично описанному теперь осуществляется процесс отрезания-трех заготовок

10 длиной l При формировании команды на рез третьей заготовки длиной появившийся на выходе триггера 43 единичный сигнал обеспечивает исчезновение сигнала на управляющих входах

15 коммутаторов 38, 41 и 7, подготовив, тем самым, схему к новому циклу °

Устройство реализуется на серийно выпускаемых стандартных блоках.

1212691

Фиг.2

1212691

1212691

Составитель А. Сергеев

ТехРед 3.Палий Корректор В. Синицкая г т

Редактор Е. Папп

Заказ 697/ 18 Тираж 757 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