Устройство для контроля усилия вытягивания непрерывнолитого слитка

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (111 (511 4 G 05 В 23(02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4156789/24-24 (22) 04.12.86 (46) 30.05.88. Бюл. Р 20 (71) Всесоюзный научно"исследователь(ский,и проектный институт систем автоматизации и управления (72) В.М.Шефтель и Г.П.Демин (53) 62.50(088.8) (56) Труды первой Всесоюзной конференции по непрерывной разливке стали.М.: АН СССР 1956, с,300.

Краснов Б.Н. Оптимальное управление режимами непрерывной разливки. стали. М.: Металлургия, 1975, с.200. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСИЛИЯ

ВЫТЯГИВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТОГО СЛИТКА (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности к логическим устройствам, и может быть использовано при индикации экстремальных значений технологических параметров при циклических . процессах. Цель изобретения - повышение надежности и точности устрой.ства и расширение его функциональных возможностей, Сигнал, пропорциональный усилию вытягивания непрерывнолитого слитка из кристаллизатора, с выхода датчика I проходит через фильтры: высокочастотный (фильтр 3) и низкочастотный {цепь: генератор 5кольцевой счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, регистры 9,10,11 и сумматор 121, Далее сигнал (Б) поступает на вход компаратора 16, на дру" гой вход которого через ключ 15 и регистр 14 поступает предыдущее измеренное значение {А) сигнала датчика I. Если А Б, то единичный сигнал появляется на втором выходе компаратора 16, если А Б — на первом выходе, если А(Б — на третьем. В последнем случае сигнал поступает на вход схемы индикации максимально" го сигнала, которая состоит из элемента И 24, триггера 17, элемента

ИЛИ 25, элемента И 23 и триггера 18..

Если сигнал действительно максимален, то с выхода элемента И 24 единичный сигнал проходит на управляющий вход

1399707 переключателя 31, пропуская этот максимальный сигнал с выхода регистра 14 в регистр 32 и далее на .индикационное табло 33. Аналогично работает схема индикации минимального сигнала, состоящая из триггера 26, элемента ИЛИ 30, элемента И 29 и тригИзобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности к логическим устройствам, и может быть использовано при индикации экстремальных значений техноло- 5 гических параметров при циклических процессах„

Целью изобретения является повышение надежности и точности устройства и расширение его функциональных воэможностей..

На фиг„! изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы работы основных элементов устройства.

Устройство содержит датчик (тензодатчик) 1, нормирующий преобразователь 2, фильтр 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, генератор

5, кольцевой счетчик 6, дешифратор

7, коммутатор 8, регистры 9 †.)1, сумматор !2, регистры 13 14, ключ !

5, компаратор 16, триггеры 17 и 18, элементы 19 и 20 временной задержки, элемент НЕ 21, элементы И 22 — 24, элемент ИЛИ 25, триггеры 26 и 27, элемент 28 временной задержки, элемент И 29, элемент ИЛИ 30, переключатель 3!, регистр 32, индикационное табло 33, регистр 34, индикационное табло 35, счетчик 36, компаратор 37, задатчик 38, триггер 39, элемент 40 временной задержки.

Устройство работает следующим образом. 35

При работе машины непрерывного литья заготовок (ИНЛЗ) закон изменения выходного сигнала датчика 1 близок к синусоидальному с периодом, соответствующим циклу качания кристал-40 лизатора, При вытягивании слитка иэ кристаллизатора возникает усилие трения, величина которого определяет экстремальную часть синусоиды, пригера 27. Единичный сигнал с выхода элемента И 29 проходит на другой управляющий вход переключателя 31, и минимальный сигнал из регистра 14 переносится в регистр 34, соединенный с индикационным табло 35.

2 ил. чем при нормально проходящем технологическом процессе этот экстремум выражается волнистой линией. Если в отдельный момент усилие трения возрастает, например, за счет местного приваривания корки заготовки к стенке кристаллизатора, то эта волнистость выражается в отдельных более высоких всплесках кривой. Полезную информацию о режиме литья несут максимальные и минимальные (за период цикла качания) значения усилия трения пары кристаллизатор-заготовка, Поэтому из всех значений непрерывного сигнала датчика 1, считываемых

АЦП 4 с частотой, задаваемой генератором 5, на индикационное табло 33 подаются лишь максимальные (за период) значения.

На индикационное табло 35 подают ся соответственно минимальные значения, Таким образом, значения на индикационных табло 33 и 35 обновляются с частотой качения кристаллиэатора, которая в при технологическом процессе изменяется в диапазоне 20120 цикл(мин. При включении устройства в работу все триггеры, счетчики и регистры устройства обнуляются подачей кратковременного импульса от кнопки оператора (не показана!. Кольцевой счетчик 6, дешифратор 7 и коммутатор 8 выполняют функцию распределителя, осуществляемого передачу по" следовательных (с циклом генерато-: ра 5) измерений АЦП 4 поочередно на регистры 9 — l! таким образом, что на выходе сумматора 12 всегда присутствует величина, равная сумме текущего измеренного значения и двух предыдущих. Благодаря этому обеспечивается сглаживание основного периодического сигнала за счет усреднения параэитных низкочастотных отклоз 1399707 нений. Природа помех этого диапазона может быть как электрическая (наводка в линиях связи с тензодатчиком I) так и механическая (люфты в механизмах !1НЛЗ и др.). После обнуления при пуске устройства первые три периода генератора 5 являются нерабочими, так как происходит поочередное заполнение информацией регистров 9 — 1! и в сумматоре 12 резельтат увеличивается вне зависимости от сигнала датчика 1. С целью исключения ложного срабатывания компаратора 16 и триггера 18 в этот период, сигнал компаратора 16 поступает на вход триггера !8 через элемент

И 23, который соединен с выходом триггера 39. В свою очередь, триг" гер 39 включится только на четвертом (c момента пуска) импульсе генератора 5,. так как именно это число установлено в задатчике 38, соединенном с компаратором 37, другой вход которого соединен со счетчиком 36 числа импульсов генератора 5. В общем случае в задатчике 38 устанавливается число на единицу большее модуля филь трации, реализуемого устройством.

Поскольку регистр 13 подключен непосредственно к выходу сумматора

12, в момент появления тактового импульса (на выходе генератора 5) величина, записанная в нем, обновляется и соответствует сумме с текущим (последним) измерением АЦП 4, По истечении выдержки времени, установленной на элементе 19 временной задержкой и равной 1/4 периода генератбра 5 (при скважности импульcoy 0,5) на управляющем входе ключа .15, соединенном с выходом элемента 19 временной задержки, появляется един ный сигнал, ключ 15 включается и содержимое регистра 13 переписывается в регистр l4 Таким образом, первая четверть периода каждого цикла измерения является для устройства рабочей, так как на один из выходов компаратора 16 (вход Б} с регистра 13 поступает текущее значение суммы трех последовательных измерений, а на дру гой вход (вход А) с регистра !4 значение, соответствующее предыдуще му циклу измерения. Соответственно остальные 3/4 периода генератора 5 являются служебными (см.диаграммы на фиг,2). Для того, чтобы в служебный период выходной сигнал компаратора 16 с выхода А=В не воспринимался последующей схемой, укаэанный сигнал проходит через элемент И 22. На

5 другой вход элемента И 22 с выхода элемента НЕ 21 поступает единичный сигнал только в первую четверть периода, пока на выходе элемента 19 временной задержки сигнал отсутствуlð ет. На первом входе элемента И 22 единичный сигнал присутствует также только в первую четверть измерительного цикла, но поступает не одновременно с началом генератора 5, а с

l5 задержкой элементом 40. Это сделано потому, что переключение компаратора 16 в новом цикле измерения, а, следовательно, и выход иэ служебной фаэь произойдет не одновременно с

20 передним фронтом импульса генератора

5, а через сумматорное время переключения элементов с 6 по 16.

В рассматриваемый момент (первый импульс на диаграмме 5, фиг.2) уст25 ройство находится в фазе увеличения усилия вытягивания, т.е. предыдущее значение сигнала, измеренное АЦП 4, меньше текущего. Тогда записанное в регистре 14 значение меньше, чем

30 записанное в регистре 13, и единичный сигнал присутствует на выходе компаратора 16 с индексом А < В.

Поскольку нерабочий период (первых 3 измерительных цикла после пус35 ка устройства) уже завершился, на входе элемента И 23, связанным с триггером 39, присутствует сигнал логической единицы. Поэтому указанный выходной сигнал компаратора 16 ! р пройдет на вход триггера 18 и включит его, Второй (диаграмме на фиг.2) измерительный цикл характеризуется ич- также увеличением сигнала тензодатчика 1 и поэтому состояние триггера, 18 не изменится. В третьем (рабочем) измерительном цикле очередной от, счет оказался равным предыдущему, При этом на выходе компаратора 16 с . индексом А В появится единичный сигнал в рабочей фазе, когда он про ходит через элемент И 22 и включает триггер 17. В четчертом (рабочем) измерительном цикле текущее значение на Б-входе компаратора 16 оказалось

> меньше предыдущего, следовательно, / предыдущее значение следует считать максимальным в данном цикле качания кристаллизатора, Поэтому в течение рабочей фазы четвертого иэмеритель139970 ного цикла следует передать число, записанное в регистре 14 на выход устройства, т.е, на индикационное табло 33, Осуществляется за следующим образом, При появлении единичного сигнала на выходе компаратора 16 с индексом А Б соответствующий вход элемента И 23 оказывается под единич- 10 ным потенциалом, Второй вход элемен" та И 23 к этому моменту также находится под единичным потенциалом, так как триггер 1? и 18 включены. Следовательно, на выходе элемента И 23 проходит сигнал логической единицы, обеспечивающий включение переключателя 31 в положение, при котором его фход соединен с входом регистра 32, При этом осуществляется передача ин- 20 ормации иэ регистра 13 в регистр 32, осле чего, по истечении времени, становленного на элементе 20 временой задержки, происходит сброс триггеров 17 и 18 выходным сигналом элемента И 23, и схема индикации максимума (элементы 17, 18, 20, 23 и 25} возвращается в исходное состояние. В некоторых реальных случаях триггер" 7 может и не включиться при 30

Максимальном сигнале. Однако надежность индикации экстремума в этом случае гарантируется тем, что триг1 ер 18 в предыдущей фазе (фазе возрастания сигнала датчика 1) не может е включиться, а его выходной сигнал

35 через элемент ИЛИ 25 также поступает а вход элемента И 24. Необходимость аличия в схеме триггера 17, индициующего экстремум анализируемого сиг- 40 ала, обусловлена тем, что иногда

Момент включения устройства может совпасть с экстремумом, когда инфорМация о предшествовавшей фазе анализа сигнала с датчика 1 в элементах устройства отсутствует, Лналогично работает схема индикации минимума входного сигнала, состоящая из элементов 26 " 30. При этом

Выходным единичным сигналом элемента И 29 (аналог элемента И 24) пере"

5G ключатель 31 включается в положение, при котором информация из регистра 14 переносится в регистр 34.

Таким образом, на индикационных табло 33 и 35 всегда высвечивается последнее измеренное значение(соответственное максимальное и минимальное) усилия вытягивания слитка. Кроме

7 б того, к выходам переключателя 31 может по вызову подключаться цифропечатающее устройство (ЦПУ), на котором получают две кривые (из напечатанных значений усилия вытягивания) измерения соответствующих значений усилия трения вытягивания слитка во времени.

Последнее обеспечивается тем, что место печати конкретного значения в строке ЦПУ делается зависимым от его абсолютной величины.

Формула изобретения

Устройство для контроля усилия вытягивания непрерывнолитого слитка, содержащее датчик, фильтр„ генератор, счетчик и ключ, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности и точности устройства, в него дополнительно введены нормирующий преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, кольцевой счетчик, дешифратор, семь регистров, сумматор, два компаратора, пять триггеров, четыре элемента И, элемент НЕ, четыре элемента временной задержки, два элемента ИЛИ, задатчик, переключатель и два индикационных табло, причем выход датчика через последовательно соединенные нормирующий преобразователь и фильтр подключен к информационному входу аналого-цифрово-, го преобразователя, выход которого соединен с информационным входом коммутатора, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами соответственно первого, второго и третьего регистров„ выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора> выход которого подключен к входу четвертого регистра, подключенного выходом к второму входу первого ком1 паратора и к информационному входу ключа, информационный выход которого соединен через пятый регистр с первым входом первого компаратора и с информационным входом переключателя, первый и второй выходы которого подключены через соответственно шестой и седьмой регистры к входам соответственно первого и второго индикационных табло, выход генератора подключен через последовательно соединенные кольцевой счетчик и дешифратор к управляющему входу коммутатора, а непосредственно — к управляющему вхоl399707

19

13 юй.Ж

Ю(Д=а)

/ИА <б)

22

17

2З

З1-7

32, ЗЗ ду аналого-цифрового преобразователя, к входам первого и четвертого элементов временной задержки и к входу счетчика, подключенного выходом к первому входу второго компаратора, подключенного вторым входом к выходу задатчика, а выходом — к установочному входу пятого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к установочному входу второго триггера, подключенного выходом к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым вхо- 5 дом третьего элемента И, подключен-. ного выходом к первому управляющему входу переключателя и к входу второго элемента временной задержки, выход которого соединен с входом сбро- 2п са второго триггера и с входом сбро са первого триггера, подключенного выходом к второму входу первого элемента ИЛИ, а установочным входом— к выходу первого элемента И и к ус- 25 тановочному входу четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым управляющим входом переключателя и с входом третьего элемента временной задержки, подключенного выходом к входу сброса четвертого триггера и к входу сброса третьего триггера, подключенного выходом к первому входу BTopoFQ элемента ИЛИ, а установочным входом — с вторым входом третьего элемента И и с первым выходом первого компаратора, второй выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, подключенного входом к выходу первого элемента временной задержки и к управляющему входу ключа, первый вход первого элемента

И соединен с выходом четвертого элемента .временной задержки, третий выход первого компаратора подключен к вторым входам второго и четверого элементов