Датчик наличия металла в валках прокатной клети

 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов , и может быть использовано в системах автоматизации и контроля процесса прокатки металла в режимах с разными, усилиями обжатия Цель - повышение надежности датчика за счет исключения ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усилиями обжатия. Датчик наличия металла в ватках прокатной клети содержит измеритель 1 тока якоря двигателя прокатной клети, низкочастотный фильтр 2, два однопороговых компаратора 3 и 4, триггер 5, генератор 6 импульсов делитель 7 частоты, аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 ввода, блок 10 установки кода, регистр 11 сдвига цифроаналоговый преобразователь 12, три линии 13-15 задержки, формирователь 16 импульсов, две схемы И 17 и 18 и схему ИЛИ 19. При захвате заготовки валками прокатной клети появляется единичный сигнал на прямом выходе триггера 5, а на однопороговом компараторе 3 с помощью аналого-цифрового преобразователя 8, блока 10 установки кода, регистра 11 сдвига и цифроаналогового преобразователя 12 устанавливается пороговое напряжение, величина которого равна половине величины сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки. Нулевой сигнал на прямом выходе триггера 5 свидетельствует об отсутствии заготовки в валках прокатной клети. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. сл С 5) о о ,о о

СО«ОЗ СОВГ ТСКИХ

СОЦИАЛИС4 И «ВСКИХ

РЕСПУБЛИК

«ч > В 21 В 37/00

l ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llo изОБРетениям и От(Рытиям

ПРИ ГК>«Т СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

С:, с)

Н о" ,43 (21) 4753963/02 (22) 30.10.89 (46) 15.09.91. Бюл. N . 34 (71) Челябинский политехнический институт им,Ленинского комсомола (72) В.А.Сычев, А.В.Старунский, М.Н.Черединов, А.С.Федосиенко и С.М.Черкасов (53) 621,3.084.8: 621.771.065 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

«"1. 1486198, кл. В 21 В 37/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N" 655443, кл.. В 21 В 37/00, 1976. (54) ДАТЧИК НАЛИЧИЯ МЕТАЛЛА В ВАЛКАХ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ (57) Изобретение относится к прокатному производству, в частности к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов. и может быть использовано в системах автоматизации и контроля процесса прокатки металла в режимах с разными усилиями обжатия. Цель — повышение надежности датчика за счет исклю «ения ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усилиями обжатия.

„„SU „„1676696 А1

Датчик наличия металла в валках прокатной клети содержит измеритель 1 тока якоря двигателя прокатной клети, низкочастотный фильтр 2, два однопороговых компаратора

3 и 4, триггер 5. генератор б импульсов, делитель 7 частоты. аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 ввода. блок 10 установки кода, регистр 11 сдвига. цифроаналоговый преобразователь 12, три линии 13 — 15 задержки, формирователь 16 импульсов, две схемы И 17 и 18 и схему ИЛИ

19. При захвате заготовки валками прокатной клети появляется единичный сигнал на прямом выходе триггера 5, а на однопороговом компараторе 3 с помощью аналого-цифрового преобразователя 8, блока 10 установки кода, регистра 11 сдвига и цифроаналогового преобразователя 12 устанавливается пороговое напряжение, величина которого равна половине величины сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки. Нулевой сигнал на прямом выходе триггера 5 свидетельствует об отсутствии заготовки в валках прокатной клети. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1676696

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов, и может быть использовано в системах автоматизации и контроля процесса про° катки металла в режимах с различными усилиями обжатия.

Цель изобретения — повышение надежности датчика за счет исключечия ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усилиями обжатия.

На чертеже изображена блок-схема датчика наличия металла в прокатной клети.

Датчик наличия металла в валках прокатной клети содержит измеритель 1 тока якоря двигателя прокатной клети, низкочастотный фильтр 2, два однопороговых компаратора 3 и 4, триггер 5, генератор 6 импульсов, делитель 7 частоты, аналогоцифровой преобразователь 8, блок 9 ввода, блок 10 установки кода, сдвиговый регистр

11, цифроаналоговый преобразователь 12, три линии 13 — 15 задержки, формирователь

16 импульсов, две схемы И 17 и 18 и схему

ИЛИ 19.

Выход измерителя 1 кода якоря двигателя прокатной клети через низкочастотный фильтр 2 соединен с первым входом компаратора 3, входом второго компаратора 4 и третьим (информационным) входом аналого-цифрового преобразователя 8.

Выход генератора 6 импульсов через делитель 7 частоты подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя . 8, второй вход которого подсоединен к выходу генератора 6 импульсов непосредственно,Выходы первого и второго однопороговых компараторов 3 и 4 подсоединены соответственно к первому и второму входам триггера 5, первый (прямой) выход которого является выходом датчика наличия металла в валках прокатной клети и подсоединен к второму входу первой схемы И 17, а через первую линию 13 задержки подсоединен к входу формирователя 16 импульсов, выход которого подсоединен к третьему входу первой схемы И 17, второй (инверсный) выход триггера 5 подсоединен к первому входу второй схемы И 18; Первый (информационный) выход аналого-цифрового преобразователя 8 подсоединен к первому входу блока 10 установки кода, а второй (стробирующий) — к второму и третьему входам соответственно первой и второй схем И

17 и 18, второй вход второй схемы И 18 является входом датчика наличия металла в валках прокатной клети;

Выход первой схемы И 17 подсоединен к второму входу блока 10 установки кода и установки кода, При подготовке датчика наличия метал50 ла в валках прокатной клети к работе оператор набирает с помощью переключателей 26 блока 10 установки кода требуемый код, соответствующий нужному начальному пороговому напряжению Оз компаратора 3, Например, код 0100 0000 соответствует

0з=2В и оператор набирает его, переключая переключатели 26 так, что второй вход схемы И 23 оказывается соединенным с источником постоянного напряжения + 5 В, а вторые входы схемы И 23 заземлены..5

40 третьему входу схемы ИЛИ 19, а выход второй схемы И 18 подсоединен к третьему входу блока 10 установки кода и первому входу схемы ИЛИ 19, выход блока 9 ввода подсоединен к четвертому входу блока 10 установки кода и второму входу схемы ИЛИ

19, выход которой через вторую линию 14 задержки подсоединен к первому (установочному) входу сдвигового регистра 1.1 и входу третьей линии 15 задержки, выход которой подсоединен к второму (сдвиговому) входу регистра, третий (информационный) вход которого подсоединен к выходу блока 10 установки кода, а выход через цифроаналоговый преобразователь 12 — к второму входу первого однопорогового компаратора 3, Блок 9 ввода содержит последовательно соединенные переключатель 20 и формирователь 21 импульсов; выход которого является выходом блока 9 ввода.

Блок 10 установки кода содержит во- . семь групп логических элементов с переключателями, причем каждая из групп содержит по три схемы И 22-24. по одной схеме ИЛИ 25 и по одному переключателю

26. Первые входы первой и третьей схем И

22 и 24 каждой группы обьединены друг с другом и являются первым входом блока 1и установки кода, вторые входы первых схем

И 22 каждой группы соединены между собой и являются вторым входом блока 10 установки кода, а первые входы вторых схем

И 23 каждой группы объединены между собой и являются четвертым входом блока 10 установки кода, вторые входы которых подсоединены к выходам. соответствующих им переключателей 26, вторые входы третьих схем И 24 каждой группы объединены между собой и являются третьим входом, а вторые клеммы подключены к источнику постоянного напряжения блока 10 установки кода. Выходы первой. второй.и третьей схем И 22 — 24 каждой группы подсоединены соответственно к первым, вторым и третьим входам соответствующих им схем ИЛИ 25, выходы которых являются выходом блока 10

1676696

10

25

Датчик работает следующим образом.

Оператор подает на датчик напряжение питания (источник и цепи питания не показаны). На однопороговый компаратор 4оператор подает пороговое напряжение 04 =

=0,4 В (вход компаратора 4, на который оператор подает напряжение, источник напряжения и связь между источником и входом не показаны), При отсутствии заготовок в валках прокатной клети выходной сигнал измерителя 1 тока якоря двигателя прокатной клети бли3оК к нулю, так как двигатель работает практически на холостом ходу, Этот небольшой, порядка 0,1 В сигнал, сглаживаясь в низкочастотном фильтре 2, поступает на вход компаратора 4, первый вход компаратора 3 и третий (информационный) вход аналого-. цифрового преобразователя 8. Поступающий на вход компаратора 4 сигнал оказывается меньше его порогового напряжения U4 и на выходе компаратора 4 появляется сигнал, который поступает на второй вход триггера 5, переключая его прямой выход В нулевое состояние, а инверсный — в единичное. На выходе компаратора 3 нулевой сигнал, так как на него еще не подано пороговое напряжение 0з.

С генератора б импульсов поступают импульсы на второй вход аналого-цифрового преобразователя 8 и через делитель 7, частоты — на его первый вход. При появлении сигнала на третьем (информационном) входе аналого-цифрового преобразователя

8 последний начинает его преобразование в сигнал B двоичном коде (двоичный код). По окончании каждого цикла преобразования, длительность которого определяется частотой импульсов, приходящих на первый и второй входы преобразователя 8, и составляет в данном случае 48 мкс, на первом (информационном) выходе преобразователя 8 появляется сигнал в двоичном коде, зависящем от величины сигнала на третьем (информационном) входе преобразователя

8, а на втором (стробирующем) выходе преобразователя 8 появляется импульс конца . преобразования длительностью 4 мкс. Сигнал в двоичном коде поступает на первые входы схем И 22 и 24 блока 10 установки кода, но дальше не проходит иэ-эа отсутствия сигналов на их вторых входах. Импульс конца преобразования поступает на первый вход схемы И 17 и на третий вход схемы И

18, но не проходит через них, так как сигналы есть не на всех их входах. То, что на первом входе схемы И 18 присутствует еще и единичный сигнал с второго (инверсного) выхода триггера 5, недостаточно для открывания этой схемы. Сигналы на входах и выходах остальных блоков датчика равны нулю.

Далее оператор с помощью переключателя 20 блока 9 ввода кратковременно подключает вход формирователя 21 импульсов к источнику постоянного напряжения, a результате формирователь 21 формирует импульс, который проходит на первые входы схем И 23, разрешая прохождение набранного оператором двоичного кода через схемы И 23 и ИЛИ 25 на Вход сдвиГОВОГО регистра 11, Однако запись этого кода в сдвиговый регистр 11 осуществляется с задержкой времени после того. как тот же импульс с выхода формирователя 21 импульсов пройдет через схему ИЛИ 19 и с задержкой на 2 мкс через линию 14 задержки поступит на установочный вход сдвигового регистра 11.

Двоичный код записывается в регистр

11. Импульс с выхода линии 14 задержки поступает также на вход линии 15 задержки, и, задержавшись в ней на 4 мкс, проходит на сдвиговый вход регистра 11, вызывая сдвиг вправо на один разряд записанного в нем двоичного кода, который теперь имеет вид 00100000. Этот сдвиг вызывает уменьшение числа, первоначально записанного в регистре 11 в виде двоичного кода в два раза. Сигнал в виде двоичного кода

00100000 с выхода регистра 11 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 12 и преобразуется в аналоговый сигнал, величина которого в данном случае равна 2В.

Этот сигнал поступает на второй вход однопорогового компаратора 3, устанавливая начальное значение его порогового напряжения 0з равным 2Â. Датчик готов к фиксации захвата и выброса заготовок валками прокатной клети.

Перед началом стационарной работы прокатной клети в новом режиме всегда пропускают2 — 3 пробные заготовки для проверки усилий обжатия и настройки прочих рабочих параметров.

При захвате валками заготовки, прокатываемой со значительным усилием обжатия, ток якоря прокатного электродвигателя (не показан) резко возрастает, Измеритель

1 тока якоря двигателя прокатной клети вырабатывает сигнал, пропорциональный току якоря прокатного электродвигателя. Сигнал с измерителя 1 тока якоря двигателя прокатной клети, сглаживаясь в низкочастотном фильтре 2, поступает на вход компаратора

4, первый вход компаратора 3 и информационный вход аналого-цифрового преобразователя 8.

Этот сигнал гораздо больше порогового напряжения Оа поэтому на выходе компа1676696

10

30

55 ратора 4 сигнал пропадает и, следовательно, снимается обнуляющий сигнал с второго входа триггера 5. При достаточно большом усилии обжатия заготовки этот сигнал превышает пороговое напряжение Оз и на выходе компаратора 3 появляется сигнал, переключающий прямой выход триггера 5 в единичное состояние, что свидетельствует о захвате валками прокатной клети заготовки.

На инверсном выходе триггера 5 сигнал становится равным нулю,.

Аналого-цифровой преобразователь 8, на первый и второй входы которого постоянно поступают импульсы с генератора 6 импульсов через делитель 7 частоты или непосредственно, постоянно осуществляет преобразование поступающего на его информационный вход аналогового сигнала в сигнал в двоичном коде, поступающий на первые входы схем И 22 и 24, В конце каждого цикла преобразования на стробирующем выходе преобразователя 8 появляется импульс конца преобразования длительностью 4 мкс, Появившийся на прямом выходе триггера 5 сигнал поступает на второй вход схемы

И 17, задержавшись на 0,1 с в линии 13 задержки, на вход формирователя 16 импульсов, который по фронту сигнала формирует импульс длительностью 2 мкс и посылает его на третий вход схемы И 17;

Дублирование поступления на схему И 17 сигнала с прямого выхода триггера 5 с задержкой времени 0,1 мкс осуществляется с целью исключения влияния на работу датчика случайного переключения триггера 5 от помех. При поступлении на первый. вход схемы И 17 очередного импульса конца преобразования со стробирующего выхода преобразователя 8 этот импульс проходит через схему И 17 на вторые входы схем И 22, разрешая прохождение сигнала в двоичном коде через эти схемы и схемы ИЛИ 25 на вход регистра 11 сдвига.

Одновременно импульс с выхода схемы

И 17 проходит через схему ИЛИ 19 и линию

14 задержки, задержавшись в ней на 2 мкс, на установочный вход регистра 1. По этому импульсу осуществляется запись в регистр

11 сигнала в двоичном коде, поступающего на его вход, после чего импульс с выхода линии 14 задер>кки, задержавшись в линии

15 задержки на 4 мкс, приходит на сдвиговый вход регистра 11, в результате чего происходит сдвиг вправо на один разряд записанного в нем двоичного кода, что равносильно делению на два. Сигнал в виде двоичного кода поступает с выхода регистра

11 на вход цифроаналогового преобразова.теля 12, где преобразуется в аналоговый сигнал, проходящий на второй вход компаратора 3 и устанавливающий новую величину порогового напряжения Оз. Величина этого сигнала, а следовательно и порогового напряжения Оз, в результате осуществленных преобразований сигнала получается равной половине уровня сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки, что обеспечивает надежную регистрацию захвата заготовок датчиком.

Единичный сигнал на выходе триггера 5 сохраняется все время, пока в валках прокатной клети присутствует заготовка.

При выбросе заготовки из валков прокатной клети ток якоря прокатного электродвигателя резко уменьшается. Сигнал на выходе измерителя 1 кода якоря двигателя прокатной клети также резко уменьшается и, сглаживаясь в низкочастотном фильтре 2, поступает на вход компэратора 4, первый вход компаратора 3 и информационный вход аналого-цифрового преобразователя

8. Этот сигнал, практически соответствующий току холостого хода прокатного электродвигателя, по величине меньше пороговых напряжений Оз и Оа, вследствие чего сигнал на выходе компаратора 3 пропадает, а нэ выходе компаратора 4 появляется

Этот сигнал проходит на второй вход триггера 5, переключая его прямой выход в нулевое состояние, а инверсный — в единичное. Нулевой сигнал на выходе триггера 5 свидетельствует об отсутствии заготовки в валках прокаткой клети.

Пороговое напряжение Оз компэраторэ

3 сохраняется постоянным, так как сигнал в двоичном коде, записанный в регистре 11.. не изменяется и, следовательно, поддерживается неизменным выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 12. При захвате следующей заготовки валками прокатной клети работа датчика происходит описанным образом, и на прямом выходе триггера 5 появляется единичный сигнал, свидетельствующий о наличии заготовки в валках прокатной клети. Далее работа датчика проходит аналогично описанному, При изменении режима работы и, в частности, уменьшении усилия обжатия заготовок увеличение сигнала на выходе измерителя 1 и, соответственно фильтра 2 при захвате заготовки может оказаться недостаточным для появления сигнала на выходе компаратора 3. Это приводит к тому, что триггер 5 не переключается и на его прямом выходе сохраняется нулевой сигнал, а на инверсном — единичный, как будто заготовки в валках нет. В этом случае при выходе переднего конца заготовки из последней клети срабатывает фотодатчик (не

55 показан) и сигнал с него поступает на второй вход схемы И 18, на первом входе которой присутствует сигнал с инверсного выхода триггера 5. Очередной импульс конца преобразования, поступающий со стро= бирующего выхода преобразователя 8 на третий вход схемы И 18, проходит через нее на вторые входы схем И 24, разрешая прохождение сигнала в двоичном коде через схемы И 24 и ИЛИ 25 на вход сдвигового регистра 11.

Одновременно импульс с выхода схемы

И 18 проходит через схему ИЛИ 19 и линию

14 задержки, задерживаясь в ней на 2 мкс, на установочный вход регистра 11, По этому импульсу осуществляется запись в регистр

11 сигнала в двоичном коде, поступающего на его вход, после чего импульс с выхода линии 14 задержки, задержавшись на 4 мкс в линии 15 задержки, приходит на сдвиговый вход регистра 11 сдвига, В результате происходит сдвиг вправо на один разряд записанного в регистре 11 двоичного кода, то есть деление на два. После этого сигнал в виде двоичного кода проходит на вход цифроаналогового преобразователя 12, преобразуется в нем в аналоговый сигнал, который поступает на второй вход компаратора 3, устанавливая новую, меньшую величину порогового напряжения Оз. Величина его также равна половине уровня сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате данной заготовки и обеспечивает надежную регистрацию описанным образом захвата и выброса следующих заготовок, прокатываемых в этом режиме. Пропуск датчиком первой заготовки при малом усилии обжатия не приводит к ухудшению над е ж н о с т и е г о р а б.о т ы, т а к к а к и р и изменении режима работы прокатного стана 2-3 заготовки пускают пробными для отладки режимов обжатий, а в стационарных режимах работы датчик сбоев не дает.

Таким образом, появление единичного сигнала на прямом выходе триггера 5 свидетельствует о захвате заготовки валками прокатной клети, а появление нулевого сигнала на этом выходе — о выбросе заготовки, В случае изменения усилия обжатия заготовок валками прокатной клети преобразования сигнала, производимые аналого-цифровым 8 и цифроаналоговым 12 преобразователями, блоком 10 установки кода и регистром 11 сдвига, позволяют поддерживать пороговое напряжение 0з компаратора 3 равным половине уровня сигнала на выходе низкочастот-. ного фильтра 2 при захвате заготовки, обеспечивая тем самым надежную регистрацию захвата заготовок валками прокатной клети.

Применение датчика наличия металла в валках прокатной клети обеспечивает надежность в работе, позволяет повысить надежность фиксации момента входа металла в прокатную клеть за счет исключения ложных срабатываний и пропусков заготовок. прокатываемых с небольшим усилием обжатия, Формула изобретения

1. Датчик наличия металла в валках прокатной клети, содержащий измеритель тока якоря двигателя прокатной клети, триггер, генератор импульсов и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности датчика за счет исключения ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усилиями обжатия, в него введены низкочастотный фильтр, два однопороговых компаратора, делитель частоты, блок ввода, блок установки кода, сдвиговый регистр, цифроаналоговый преобразователь, три линии задержки, формирователь импульсов, две схемы И и схема

ИЛИ, причем выход измерителя тока якоря двигателя прокатной клети через низкочастотный фильтр соединен с первым входом первого компаратора, входом второго компаратора и третьим (информационным) входом аналого-цифрового преобразователя, выход генератора импульсов через делитель частоты подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов непосредственно, выходы первого и второго однопороговых компараторов подсоединены соответственно к первому и второму входам триггера, первый (прямой) выход которого является выходом датчика наличия металла в валках прокатной клети и подсоединен к второму входу первой схемы И, а через первую линию задержки подсоединен к входу формирователя импульсов, выход которого подсоединен к третьему входу первой схемы И, второй (инверсный) выход триггера подсоединен к первому входу второй схемы

И, первый (информационный) выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к первому входу блока установки кода, а второй (стробирующий) — к второму и третьему входам соответственно первой и второй схемы И, второй вход второй схемы

И является входом датчика наличия металла в валках прокатной клети, выход первой схемы И подсоединен к второму входу блока установки кода и третьему входу схемы

ИЛИ, а выход второй схемы И подсоединен к третьему входу блока установки кода и первому входу схемы ИЛИ, выход блока вво16 66о6

Составитель А,Сергеев

Редактор М.Кобылянская Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 4606 Тираж Подписное

БНИИПИ Го . дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

>13035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5 и а;пельский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул,Гагарин». 101

Про,". i. да подсоединен к четвертому входу блока установки кода и второму входу схемы ИЛИ, выход которой через вторую линию задержки подсоединен к первому (установочному) входу сдвигового регистра и входу третьей 5 линии задержки, выход которой подсоединен к второму (сдвиговому) входу регистра, третий (информационный) вход которого подсоединен к выходу блока установки кода, а выход через цифроаналоговый преоб- 10 разователь — к второму входу первого однопорогового компаратора.

2, Датчик по п1, отл и ч а ю щи йся тем, что блок ввода содержит последовательно соединенные переключатель и фор- 15 мирователь импульсов, выход которого является выходом блока ввода, 3. Датчик по п.1, отличающийся тем; что блок установки кода содержит во- 20 семь групп логических элементов с переключателями, причем каждая из групп содержит по три схемы И. по одной схем

ИЛИ и по одному переключател о. при этом первые входы первой и третьей схем И каждой группы объединены друг с другом и являются первым входом блока установки кода, вторые входы первых схем И каждой группы объединены между собой и являются вторым входом блока установки кода. первые входы вторых схем И каждой группы объединены между собой и являются четвертым входом блока установки кода. ВТо рые входы которых подсоединены к выходам соответствующих им переключателей, вторые входы третьей схемы И, каждой группы объединены между собой и являются третьим входом блока установки кода, выходы первой, второй и третьей схем И каждой группы подсоединены соответственно к первым, вторым и третьим входам соответствующих им схем ИЛИ,выходы которых являются. выходом блока установки кода.