Устройство для контроля и управления работой механизма качания кристаллизатора машин непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к области автоматизации и может быть применено для контроля и управления работой машин непрерывного литья заготовок (ШЛЗ). Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения им функции управления работой механизма качания кристаллизатора М1ШЗ. Сигнал, пропорциональный УС1ШИ10 вытягивания непрерывно-литого слитка из кристаллизатора , с выхода датчика 1 проходит через фильтры высокочастотных (апериодическое звено Я) и низкочастотных (цепь генератор 5 - кольцевой счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, регистры 9, 10, 11 и сумматор 12) сигналов. Далее сигнал .(Б) поступает на вход компаратора 16, на другой вход которого через ключ 15 и регистр

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТЦЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4164341/24-24 (22) 19.12,86 (46) 07,12.88. Бюл. 9 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт систем автоматизации и управления (72) В.М.Шефтель и Г.П. Демин (53) 62.50(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

В 685421,, кл. В 22 D 11/16, 1977.

Авторское свидетельство СССР

11(1399707, кл. G 05 В 23/02, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ МЕХАНИЗМА КАЧАНИЯ КРИСТАПЛИЗАТОРА МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к области автоматизации и может быть примене„„SU» 1442 7

<б11,1 G 05 В 23/02, 1 I /16 но для контроля и управления работой машин непрерывного литья заготовок МНЛЗ) . Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения им функции управления работой механизма качания кристаллизатора М1ШЗ. Сигнал, пропорциональный усилию вытягивания непрерывно-литого слитка из кристаллизатора, с выхода датчика 1 проходит через фильтры высокочастотных (апериодическое звено 3) и низкочастотных

{цепь генератор 5 — кольцевой счетчик б, дешифратор 7, коммутатор 8, регистры 9, 10, 11 и сумматор 12) сигналов. Далее сигнал .(Б) поступает

Cl на вход компаратора 16, на другой вход которого через ключ 15 и регистр

1442977

l 4 поступает предыдущее измеренное значение (А) тензодатчика 1. Если

А=Б, то единичный сигнал появляется на первом выходе компаратора 16, если

А>Б — на втором, и если А Б — на третьем. В последнем случае сигнал с третьего выхода поступает на вход схемы индикации максимального сигнала, которая состоит из элемента И 24, триггера 18, элемента ИЛИ 25, элемента И 23 и триггера 17. Если сигнал действительно максимален, что опреде! ляется и данной схеме, то с выхода элемента И 23 через элемент 20 временной задержки единичный сигнал проходит на управляющий вход 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 И29 и триггера 27. Единичный сигнал с выхода элемента И 29 проходит на другой управляющий вход

Изобретение относится к области автоматизации и может быть применено для контроля и управления работой машин непрерывного литья заготовок 5 (ИНЛЗ), Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения им функции управления. 10

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — диа- граммы работы основных элементов устройства в темпе работы генератора тактовых импульсов; на фиг. 3 — диа- 15 граммы работы соответствующих элементов в темпе работы механизма качания кристаллизатора МНЛЗ.

Устройство содержит датчик (тензо-20 датчик) 1, нормирующий преобразова" тель 2, фильтр 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4,.генератор

5, кольцевой счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, регистры 9-11, суммапереключателя 31, и минимальный сигнал из регистра 14 переносится в регистр 34, соединенный с индикационным табло 35. Элемент 41 временной задержки, элементы НЕ 42 и И 43, компаратор 44, регистры 45 и 46 и ключ

47 предназначены для индикации тенденции изменения усилия вытягивания слитка. Компаратор 48, задатчик 49, элемент ИЛИ 50, счетчик 51, задатчик

52; компаратор 53, элемент И 54 и триггер 55 предназначены для выработки управляющего сигнала при превышении в течение определенного времени уровня усилия вытягивания слитка.

В устройстве с помощью этих блоков определяется количество циклов кристаллизатора, в течение которых наблюдается контролируемая тенденция изменения максимального за цикл значения усилия вытягивания, и вырабатывается по этому показателю управляющее воздействие на исполнительный механизм системы управления кристаллизатором, 3 ил, тор 12, регистры 13 и 14 ключ 15, компаратор 16, триггеры .17 и 18, элементы 19 и 20 временной задержки, элемент HE 21, элементы И 22-24, элемент ИЛИ 25, триггеры ?6 и 27, элемент 28 временной задержки, элемент

И 29, элемент ИЛИ 30, переключатель

3l, регистр 32, индикационное табло

33, регистр 34, индикационное таб". ло 35, счетчик 36, компаратор 37, задатчик 38, триггер 39, элементы 40 и 41 временной задержки, элемент НЕ

42, элемент И 43, компаратор 44, регистры 45 и 46, ключ 47, компаратор 48, задатчик 49, элемент ИЛИ 50, счетчик 51, задатчик 52, компара" тор 53, элемент И 54 и триггер 55 °

Устройство работает следующим образом.

При работе МНЛЗ закон изменения выходного сигнала тенэодатчика 1 близок к синусоидальному с периодом, соответствующим циклу качания кристаллизатора. Полезную информацию о рез 144297 жиме работы кристаллизатора несут максимальные и минимальные (за период цикла качания) значения усилия вытягивания. Поэтому из всех значений не5 прерывного сигнала датчика 1, считываемых АЦП 4 с частотой, задаваемой генератором 5, на индикационное табло 33 нужно подать лишь максимальные (за период) значения. На индикацион- >0 ное табло 35 нужно подать соответственно минимальные значения. Таким образом, значения на индикационных табло 33 и 35 должны обновляться с частотой качания кристаллизатора, кд-. 15 . торая изменяется в диапазоне 20120 цикл/мин.

Управляющий сигнал (в систему по-., дачи смазки в кристаллизатор, в сис— тему изменения скорости, в систему 20 сигнализации и т.д.) вырабатывается в том случае, если максимальные (за цикл качания кристаллизатора) значения усилия вытягивания непрерывно увеличиваются в течение заданного ко- 25 личества циклов, а абсолютное значение усилия вытягивания при этом превышает заданную величину.

При включении устройства в работу все триггеры, счетчики и регистры 30 устройства обнуляются подачей кратковременного импульса от кнопки опе. ратора (не показана). Кольцевой счетчик 6, дешифратор 7 и коммутатор 8 выполняют функцию распределителя, осуществляющего передачу последовательных (с циклом генератора 5) измерений АЦП 4 поочередно на регистры

9-!1 таким образом, что на выходе сумматора 12 всегда присутствует ве- 4р личина, равная сумме текущего изме-. ренного значения и двух предыдущих.

Благодаря этому обеспечивается сглаживание основного периодического сигнала за счет усреднения паразитных низкочастотных отклонений. Природа

1 помех этого диапазона может быть как электрическая (наводки в,линиях .связи с датчиком 1), так и механическая (неисправности в механизмах

ИНЛЗ). После обнуления при пуске устройства первые три периода генератора 5 являются нерабочими, так как происходит поочередное заполнение информацией регистров 9-11,и в сумма- 55 торе .12 результат увеличивается вне зависимости от сигнала тензодатчика 1, С целью исключения ложного срабатывания компаратора 16 и тригге7

4 ра 18 в этот период сигнал с выхода компаратора 16 поступает на вход триггера 18 через элемент И 23, дру— гой вход которого связан с выходом триггера 39. В свою очередь триггер

39 включается только на четвертом (с 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 фильтрации, реализуемого устройством, Поскольку регистр 13 подключен непосредственно к выходу сумматора 12, в л омент появления тактового импуль— са (на выходе генератора 5) записанная в нем величина обновляется и со". ответствует сумме|с текущим (последним) измерением АЦП 4. По истечении выдержки времени, установленной на эпементе 19 задержки и равной 1/4 периода генератора 5 (при скважнос— ти импульсов 0,5), на управляющем входе ключа 15, соединенном с выходом элемента 19 задержки, появляется еди ичный сигнал, ключ 15 включается, и содержимое регистра 13 переписывается в регистр 14. Таким образом, первая четверть периода каждого цикла измерения является для устройства

\ рабочей, так как на один из входов компаратора 16 (вход Б) с регистра

13 поступает текущее значение суммы трех последовательных измерений, а на другой вход (вход А) — с регистра

14 значение, соответствующее предыдущему циклу измерения. Соответственно остальные 3/4 периода генератора

5 являются служебными (фиг.2). Для того, чтобы в служебный период выходной сигнал компаратора 16 с выхода А=Б не воспринимался последующей схемой,. указанный сигнал проходит через элемент И 22. На другой вход элемента И 22 с выхода элемента

НЕ 21 поступает единичный сигнал только в первую четверть периода, пока на выходе элемента 19 задержки сигнал отсутствует. На третьем входе элемента И 22 единичный сигнал при". сутствует также только s первую четверть измерительного цикла, но поступает не одновременно с началом импульса генератора 5, а с задержкой элементом 41, так как переключение

42977 6

5 14 компаратора 16 в новом цикле измерения, а следовательно, и выход из служебной фазы происходят не одновременно с передним фронтом импульса генератора 5, а через суммарное время переключения элементов 6-16.

В рассматриваемый момент (первый импульс на диаграмме 5, фиг.2) устройство находится в фазе увеличения усилия вытягивания, т.е, предыдущее значение сигнала, измеренное АЦП 4, меньше текущего. Тогда записанное в регистре 14 значение меньше, чем записанное в регистре 13, и единичный сигнал присутствует на выходе компаратора 16 с индексом A+8. Так как нерабочий период (первые три измерительных цикла после пуска устройства) уже завершился, на выходе элемента И 24, связанном с триггером 39, присутствует сигнал логичсской единиць>. Поэтол1у указанный выходной сиг-. нал компаратора 16 проходит на ьход триггера 18 и включает его. Второй (по диаграмме фкг,2) измерительный цикл характеризуется также увеличением сигнапа тензодатчика 1, и поэтому состояние триггера 18 не изме-няется. Б третьем (рабочем) измерительном цикле очередной отсчет оказывается равным предыдущему.При этом на выходе компаратора 16 с индексом А=-Б появляется единичный сигнал в рабс.-чей фазе,. когда Он проходит через элемент И 22 и вкл>очает триггер 17.

В четвертом (рабочем) измерительном цикле текущее значение на входе Б компаратора 16 оказывается меньше предыдущего,. следовательно„ предыдущее значение следует считать макси-мальным в данном цикле качания крис" таллизатора. Поэтому в течение рабочей фазы четвертого измерительного цикла следует передать число, записанное в регистре 14, на. выход. устройства, т.е. на индикационное табло 33.,Это осуществляется следующим образом. При появлении единичного сигнала на выходе компаратора 16 с индексом АоБ соответствующий вход элемента И 23 оказывается под единичным потенциалом. Второй вход элемента И 23 к этому моменту также находится под единичным потенциалом, так как триггеры 17 и 18 включены.

Следовательно, на выход элемента И 23 проходит сигнал логической. единицы, обеспечивающий включение нереключа20

ЗО ч

40 ф5

55 теля 31 в положение, при котором его вход соединен с входом регистра 32.

При этом осуществляется передача информации из регистра !4 в регистр 32, после чего по.истечении времени, установленного на элементе 20 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 17 может и не включиться при максимальном сигнале. Однако надежность индикации экстремума в этом случае гарантируется тем, что триггер 18 в предыдущей фазе (фазе возрастания сигпала >ензодз.i Йка) пе Мо жет не включиться, а его выходной сигнал. через элемент ИЛИ 25 также поступает на вход элел1ента* И 23. Необходимость наличия в схеме триггера 17 > .индицирующегo I Tpe> GHB пизируемого c:-тиала, обусловлена тем, что иногда момент вкл|очепия устройства может совпасть с экстремумом, когда информцция о предшествовавшей фазе апализа спгпала с тензодатчика 1 в элементах устройства отсутствует.

Аналогично работает схема индикации минимума входногО сигнала, сос-" тоящая из элементов 26-30. При этом выходным единичным сигналом элемента

И 29 (аналог элемечта И 23) переключатель 31 включается в положение, при котором информация из регистра 14 переносится в регистр 34. Таким образом, в регигтрах 32 и 34 и на индикационных табло 33 и 35 вгегда присутствует последнее измеренное значе— ние (соответственно максимальное и минимальное) усилия вытягивания слитка. Кроме того, к выходам переключателя 31 может подключаться цифроиечатающее устройство {ЦПУ), на котором. получают две кривые (из напечатанных значений усилия вытягивания) измерения соответствующих значений усилия вытягиваний слитка во времени.

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

Дпя определения тендвнции изменения (от цикла к циклу) максимального значения усилия вытягивания зта величина с первого выхода переключателя 31 поступает также в регистр 46, 1442977 подключенный к входу Б компаратора 44. На входе А компаратора 44 в этот момент присутствует максимальное значение усилия вытягивания, соответствующее предыдущему циклу качания кристаллизатора. В рассматриваемый момент максимальное значение усилия вытягивания равно х (диаграмма 1 на фиг.3), соответствующее эна- 10 ! .чение в предшествующем цикле качания кристаллизатора меньше. Тогда на выходе А Б (компаратора 44 появляется,,единичный потенциал (диаграмма 44

А Б на фиг.3), который записывается 15 .в счетчике 5) в виде единицы счета (диаграмма 51 на фиг.3). Через время, установленное на элементе 41 задержки, выходным сигналом элемента 41 задержки включается ключ 47, и содер- 20 жимое регистра 46 переписывается в регистр 45 (диаграммы 45 и 46 нафиг.3).

Фаза цикла качапия кристаллизатора от момента окончания перезаписи содержимого регистра 46 в регистр 45 до появления очередного единичного потенциала на выходе элемента И 23 является для компаратора 44 нерабочей, и поэтому диаграмма состояния выхода А=Б на диаграмме 44 (АгБ) за- 30 штрихована.

Допустим, что значение х, усилия вытягивания в очередном цикле качания кристаллизатора меньше х . Тогда в момент появления единичного импульса на. выходе элемента И 23 на выходе компаратора 44 (А)Б) появляется единичный сигнал, который проходит через элемент ИЛИ 50 на вход сброса счетчика 51 и обнуляет его. Если бы х„. ока- 40 залось равным хо, то в рассматриваемый момент появился бы единичный потенциал на выходе А=Б компаратора 44.

Этот сигнал также прошел бы на вход сброса сче чика 51 через элементы 45

И 43 и ИЛИ 50. Прохождение в рассмат-. риваемый момент указанного сигнала через элемент И 43 обусловлено тем, что в рабочей фазе компаратора 44 . выходной сигнал элемента 41 задержки еще отсутствует и, следовательно, присутствует единичный сигнал на выходе элемента НЕ 42, на третьем входе элемента И 43 также присутствует выходной единичный сигнал элемента

И 23;

Например, по технологическим условиям работы данного кристаллизатора для выработки управляющего сигнала на исполнительный механизм необходимо трехкратное повторение ситуации АаБ на компараторе 44. Тогда в задатчике 52 устанавливается число 3. Как видно на диаграмме (фиг. 3), последовательные циклы качания кристаллизатора после х, характеризуются монотонным увеличением максимального значения, т.е. х, х х ах . Тогда., В каждый последующий цикл анализа компаратором 44 значений, поступающих в регистр 46, сопровождается увеличением содержимого счетчика 51 на единицу счета. В момент индикации значения х+ на выходе компаратора 53 появляется единичный потенциал. Если при этом компаратором 48 установлено, что значение х превышает заданную в задатчике 49 критическую (назначается технологом) величину усилия вытягивания,, то выходной сигнал компаратора 53 проходит через элемент И 54 и включает триггер 55, выходной сигнал которого является выходным сигналом устройства и используется для приведения в действие необходимых технологических органов управления рехимом работы кристаллизатора.

Сброс триггера 55 и, следовательно, приведение устройства в исходное состояние происходят как от. кнопки оператора (на фиг.1 не показана), так и сигналом обратной связи от воспринимающего его исполнительного механизма управления режимом работы кристаллизатора.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для контроля,и управления работой механизма качания крис-. таллизатора машин непрерывного литья заготовок, содержащее генератор, первый счетчик, первый ключ, аналогоцифровой преобразователь, кольцевой счетчик, дешифратор, коммутатор, семь регистров, сумматор, два компаратора, пять триггеров, четыре элемента И, первый элемент НЕ, четыре элемента временной задержки, два элемента ИЛИ, первый задатчик, переключатель, два индикационных табло и последовательно соединенные датчик, нормирующий преобразователь и фильтр, подключенный выходом к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, 1442977

I v выход которого соединен с информационным входом коммутатора, первый, второй и третий выходь1 которого подключены через соответственно, первый, второй и третий регистры к соответст- венно первому, второму и третьему входам сумматора, выход которого подключен к входу четвертого регистра, подключенного выходом к второму вхо- 1О ду первого компаратора и к информационному входу первого 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 таб- 2g ло, выход генератора подключен через последовательно соединенные кольцевой счетчик и дешифратор к управляющему входу коммутатора, а непосредственно — к управляющему входу аналого- 25 цифрового преобразователя, к входам первого и четвертого элементов временной задержки и к входу первого счетчика, подключенного выходом.к первому, входу второго компаратора, ЗО подключенного вторым входом к выходу первого 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 входом третьего элемен- 40 та И, подключенного выходом к перво-. му управляющему входу переключателя и к входу второго элемента временной задержки, выход которого соеди1 нен с входом сброса второго триггера и с входом сброса первого триггера, подключенного выходом к второму входу первого элемента ИЛИ, а установочным входом — к выходу первого элемента И и к установочному входу четвер-. того 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 второго 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 первого элемента

НЕ, подключенного входом к выходу первого элемента временной задержки и к управляющему входу первого ключа, первый вход первого элемента И соединен с выходом четвертого элемента временной задержки, третий выход первого компаратора подключен к вторым входам второго и четвертого элементов И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с: целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены пятый элемент временной задержки, второй элемент НЕ„ пятый и шестой элементы И, третий, четвертый и пятый компара— торы, восьмой и девятый регистры, второй ключ, второй и третий задатчики, третий элемент ИЛИ, второй счетчик и шестой триггер, выход кото-, рого является выходом устройства, причем первый выход переключателя соединен с входом девятого регистра, подключенного выходом к второму входу третьего компаратора H к информационному входу второго ключа, выход которого через восьмой регистр соединен с первым входом .третьего компаратора, первый выход которого подключен к первому входу третьегО элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого подключен к второму выходу третьего компаратора, третий выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, подключенного входом сброса к выходу третьего элемента ИЛИ, а выходом — к первому входу пятого компаратора, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика, а выход пятого компаратора подключен к первому входу mecmro элемента И, выход которого соединен с входом установки..шестого триггера, а второй вход шестого элемента И подключен к выходу четвертего компаратора, подключенного вторым входам.. к выходу второго задатчика, а первым входом — к входу первого индикационного табло, первый. управляющий вход

1442977 переключателя соединен с входом пятого элемента временной задержки и с вторым входом пятого элемента И, третий вход которого соединен с выходом

Ц

Ф1 н(гч) ф// асаф ий)6!

Фиг,У

ВНИИЛИ Заказ 6384/45 Тираж 866 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1б(пб)

7б(Я = bi

1б (Ф(б)

ZZ

17

18

Л

Л1 -I

zz,и второго элемента НЕ, noäêëþ÷åííoãо входом к выходу пятого элемента временной задержки и к управляющему вхо" ду второго ключа.