Устройство для коррекции кинематических погрешностей механизма перемещения вакуум-камеры

 

Изобретение относится jc автоматизации процесса вакуумирования стали в вакуумных установках порционного типа и предназначено для использования в программных системах управления для коррекции кинематических погрешностей механизма перемещения вакуум-камеры. Цель - упрощение устройства и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит вакуум-камеру 1 с всасывающим патрубком 2, погружаемым в ковш 3 с металлом , механизмом 4 перемещения, редуктор 5, датчик 6 импульсов, счетчик 7 положения, 5лок 8 памяти, сумматор-вычитатель 9, первый вычитатель 10 и сумматор 11, восемь компараторов 12-19, первый элемент :/1ЛИ 20, счетчик 21 интервалов, дешифратор 22, второй элемент ИЛИ 23, элемент НЕ 24, третий элемент ИЛИ 25, второй и третий вычитатели 26 и 27, сумматоры 28 и 29, Ё Ч| О О о о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 21 С 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛbCTBV (21) 4773848/02 (22) 26.12,89 (46) 23,12.91. Бюл, № 47 (75) А.M,Äóáîâåö и В.М,Дубовец (53) 669.187.982 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 470793, кл. G 05 В 19/32, 1975, Авторское свидетельство СССР

¹ 1224792, кл. G 05 В 19/18, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1482957, кл. С 21 С 7/101, 1989. (54) УСТРОЙСТВОДЛЯ КОРРЕКЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПОГРЕШКОСТЕЙ МЕХАНИЗМА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВАКУУМ-КАМЕРы (57) Изобретение относится к автоматиза-. ции процесса вакуумирования стали в ваку„„Я „„1700063 А1 умных установках порционного типа и предназначено для использования в программных системах управления для коррекции кинематических погрешностей механизма пеоемещения вакуум-камеры, Цель — упрощение устройства и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит вакуум-камеру 1 с всасывающим патрубком 2, погружаемым в ковш 3 с металлом, механизмом 4 перемещения, редуктор

5, датчик 6 импульсов, счетчик 7 положения, блок 8 памяти, сумматор-вычитатель. 9, первый вычитатель 10 и сумматор 11, восемь компараторов 12 — 19, первый элемент

ИЛИ 20, счетчик 21 интервалов, дешифратор 22, второй элемент ИЛИ 23, элемент НЕ

24, третий элемент ИЛИ 25, второй и третий вычитатели 26 и 27, сумматоры 28 и 29, чет1700063

50 вертый элемент ИЛИ 30. Устройство может быть применено на микропроцессорных комплексах аппаратным или программным способом. Экономическая эффективность достигается за счет увеличения выхода годИзобретение относится к автоматизации процесса вакуумирования стали в вакуумных установках порционного типа сталеплавильного производства и предназначено для компенсации систематических ошибок положения конечных звеньев механизма перемещения вакуум-камеры, вызванных, например, кинематическими погрешностями передач, нелинейностью характеристик и систематической погрешноСтью датчиков положения в системах.программного управления.

Цель изобретения — упрощение устройства, расширение функциональных возможностей обеспечения коррекции нелинейности датчика положения патрубка;

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — граф-схема алгоритма работы устройства.

Устройство содержит вакуум-камеру 1 с всасывающим патрубком 2, погружаемым в ковш 3 с металлом, механизм перемещения, состоящий из коромысла с укрепленной на нем вакуум-камерой, ось которого через рычажно-кулисное звено 4 и редуктор 5 кинематически связана с датчиком 6 импульсов, первый выход которого соединен с R-входом счетчика 7 положения, суммирующий (+) и вычитающий (— ) входы соответственно соединены с вторым и «ретьим входами датчика 6 импульсов.

В устройство дополнительно введены блок 8 памяти, сумматор-вычитатель 9, первый вычитатель 10, первый сумматор 11, с первого по восьмой компараторы 12 — 19, первый элемент ИЛИ 20, счетчик 21 интервалов, дешифратор 22, второй элемент ИЛИ

23, элемент НЕ 24, третий элемент ИЛИ 25, второй и третий вычитатели 26 и 27, второй и третий сумматоры 28 и 29, четвертый элемент ИЛИ 30, причем выход первого разря-. да счетчика 7 положения соединен с управляющим входом блока 8 памяти, информационный, выход которого соединен с вторым входом сумматора-вычитателя 9, I, j-выходы блока 8 памяти соединены с вторыми входами соответственно первого вычитателя 10 и первого сумма гора 11, Первые входы первого вычитателя 10 и сумматора

11 объединены и соответственно соединеного металла из-за сокращения времени вакуумирования, так как используется достоверная информация о положении торца патрубка вакуум-камеры на всех циклах вакуумирования. 2 ил, ны с первым входом сумматора-вычитателя

9 и с первым входом соответственно первого, второго, третьего и четвертого компараторов 12, 13, 14 и 15, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого вычитателя 10 и первого сумматора 11, а также с первыми входами соответственно пятого, шестого, седьмого и восьмого компараторов 16, 17, 18 и 19, второго вычитателя 26 и второго сумматора 28, третьего вычитателя 27 и третьего сумматора 28, а < i-выход первого компаратора 12 и а > j-выход второго компаратора 13 соединены через первый элемент ИЛИ 20 с управляющим входом третьего компаратора 14, а < i-выход которого соединен с вычитающим (— ) входом счетчика 21 интервалов, а а

>I-выход — с управляющим входом четвертого компаратора, :, а >,j-выход которого соединен с суммирующим (+) входом счетчика 21 интервалов, выход которого соединен с входом адреса блока 8 памяти, а через дешифparop 22 и второй элемент ИЛИ 23 и элемент

НЕ 24 — с первым входом третьего элемента

ИЛИ 25, второй и третий входы которого соединены соответственно с а I-выходом первого компаратора 12 и à < j-выходом второго компаратора 13, Четвертый и пятый входы третьего элемента ИЛИ 25 соединены соответственно с выходами пятого и шестого компараторов 16 и 17, вторые входы которых соединены соответствен,о с выходами второго и третьего вычитателей

26 и 27. Вторые входы их объединены и соединены с выходом второго элемента

ИЛИ 23 и с вторыми входами второго и третьего сумматоров 28 и 29, третьи входы которых обьединены с третьими входами второго и третьего вычитателей 26 и 27 и соединены с К-выходом блока 8 памяти.

Выходы второго и третьего сумматоров

28 и 29 соединены соответственно с вторыми входами седьмого и восьмого компараторов 18 и 19, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входа ли четвертого элемента ИЛИ 30. третий вход которого соединен с а < j-выходом четвертого компаратора 15, а выход — с суммирую щим (+) входом сумматооа-вычитятеля о, 1700063 тервала

5Î вычитающий (— ) вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ 25, выход сумматора-вычитателя 9 соединен с выходом устройства.

Механизм перемещения с рычажно-кулисным звеном 4 может иметь различные модификации. Рычажно-кулисное звено 4 предназначено для увеличения угла отсчета перемещения коромысла, на котором установлена вакуум-камера.

В качестве датчи а 6 импульсов могут быть применены датчики типа ПДФ-3, ДИФ-5М и др тие, преобразующие линейные перемеи ения вакуум-камеры с помощью передаточного звена 4 и редуктора

5 во вращательное движение датчика импульсов, Датчик 6 импульсов встроен в путевой выключатель типа БГФ11-01 с несколькими зонами отсчета. Это упрощает установку датчика на заданное положение и его настройку и позволяет выставить любые значения реперных точек при наладке.

Счетчик 7 положения может быть выполнен на микросхеме К155ИЕ6.

Блок 8 памяти можно реализовать на

ППЗУ типа К573РФ21, К588РР11 и др.

Сумматор-вычитатель 9 можно выполнить на микросхемах К555ИМ6, К1500И М180. В ыч итатели 10,26 и 27 легкс реализуются на микросхемах К155ИМ3, К555ИМ6. Сумматоры 11, 28, 29 можно выполнить на микросхемах К555ИМ6, компараторы 12 — 19 можно выполнить на микросхемах К555СП1, а счетчик 21 интервалов — на микросхеме К155ИЕ6.

Дешифратор 22 можно реализовать на микросхеме К155ИДЗ, элемент НŠ— на

К155Л Н2, Устройство может быть выполнено как на аппаратных, так и на программируемых средствах с применением микропроцессорной техники.

Устройство для коррекции кинематических погрешностей механизма перемещения вакуум-камеры работает следующим образом.

Из исходной позиции вакуум-камера 1 с всасывающим патрубком 2 погружается в ковш 3 с металлом при помощи механизма

4 перемещения, рычажно-кулисное звено которого через редуктор 5 связано с датчи.ком 6 импульсов.

При опускании вакуум-камеры 1 на втором и третьем выходах датчика 6 импульсов формируются сигналы. Эти сигналы поступают соответственно на суммирующий (+) и вычитающий (— ) входы счетчика 7 положения. На разрядных выходах счетчика 7 формируется код, пропорциональный величине перемещения вакуум-камеры 1. С первого разряда счетчика 7 положения поступает сигнал на управляющий вход блока 8 памяти, На разрядных выходах счетчика 7 положения формируется код, пропорциональный величине перемещения всасывающего патруб ка 2 вакуум-каме ры. Исходную за висимость положения вакуум-камеры разбивают на разные интервалы р. Число интервалов р выбирают исходя из требуемой точности воспроизводимой функциональной зависимости, В данном случае число интервалов р принято равным 30 с нулевой точкой посередине. Это значительно упрощает устройство в целом. Каждый интервал ограничен! — нижней границей и j— верхней границей. Каждая точка интервала исх дной зависимости имеет соответствующее корректирующ е число Qp, а каждый интерва-:имеет опре:деленную длину k.

Эти величины исходной зависимости положе;"èë =:"-.куум-камеры составляют программу коррекции нелинейности и кинематических погрешностей механизма перемещения.

Программа состоит из определенного числа управляющих слов, которые имеют четь1:е зоны и бывают пяти видов: команда з-;п.:си нижней границы! корректирующего ин-ер»=:àëà; команда записи верхней грани .: j корректирующего интервала; команда

-.«.à=-:ãèñè р —; команда записи k — длины интервала; команда записи

Qp — корректирующего числа для каждого интервала.

Вход программы в блок 8 памяти производится с помощью специального устройства (не показана) Записанная программа в блоке 8 памяти хранится до следующей записи.

Разряды первых информационных l-выходов образуют первую зону памяти, которая предназначена для хранения i — нижней границы корректирующего интервала. Разряды вторых информационных j-выходов образуют вторую зону памяти, которая предназначена для хранения j — верхней границы корректирующего интервала, Разряды третьих информационных Qp-выходов образуют третью зону, которая предназначена для хранения величины корректирующего числа Q> для каждого интервала.

Разряды четвертых информационных К-выходов образуют четвертую зону, которая предназначена для хранения k — длины инАдресация и чтение содержимого всех четырех зон выполняется параллельно в соответствии с кодом адреса.

1700063

Операторы алгоритма, представленные на фиг, 2, выполняют; контроль текущего положения вакуум-камеры в пределах границ I и /; контроль текущего (а) положения за i — нижнюю границу; контроль текущего (а) положения за J — верхнюю границу; счетчик интервалов производит отсчет интервалов р, причем при опускании вакуум-камеры интервалы убывают, а при подъеме вакуумкамеры возрастают, Это продолжается до тех пор, пока i — нижнюю границу не займет

/ — верхняя граница интервала и, наоборот, / — верхйюю границу не займет I — нижняя граница интервала при опускании вакуумкамеры. В каждом корректирующем интервале и при выходе из корректирующего интервала производится коррекция текущего (а) положения путем прибавления к нему корректирующего числа Q> при опускании вакуум-камеры или вычитания от него Qp и ри подъеме вакуум-камеры.

Цикл коррекции нелинейности и кинематических погрешностей механизма перемещения вакуум-камеры начинается после ввода программы в блок 8 памяти, в сумматоре-вычитателе 9 производится суммирование или вычитание корректирующей величины Q> в зависимости от направления перемещения вакуум-камеры.

В первом вычитателе 10 определяется текущая нижняя граница интервала, а в первом сумматоре 11 — текущая верхняя граница интервала. С помощью первого и второго компараторов 12 и 13 контролируется нахождение текущего положения вакуум-камеры в пределах I u /. Если текущее положение (а) вакуум-камеры находится в пределах границ! и J, то к нему прибавляется или вычитается корректирующая величина Qp на этом интервале.

Если текущее положение (а) вакуум-камеры переходит через границу i или J, то запускается третий или четвертый компаратор 14 или 15 и включается в работу пятый, шестой, седьмой и восьмой компараторы

16, 17, 18 и 19, Сигнал с выхода первого элемента ИЛИ 20 включает третий компаратор 14. Если текущее положение (а) вышло за I — нижнюю границу, то сигнал с а <

I-выхода третьего компаратора 14 из счетчика 21 интервалов производит вычитание од-. ного интервала. В том случае, когда текущее положение (а) вышло за J-верхнюю границу, то сигнал с а >/-выхода четвертого компаратора 15 в счетчике 21 интервалов производит прибавление одного интервала. Код с выхода счетчика 21 интервалов поступает на вход адреса блока 8 памяти. Адресация и чтение содержимого четырех зон блока 8 памяти выполняется параллельно в соответствии с кодом, поступающим с выхода счетчика 21 интервалов.

Дешифратор 22 и второй элемент ИЛИ

23 служат для расшифровки корректирую5 щего интервала. Элемент НЕ 24 предназначен для введения коррекции при достижении торцом патрубка исходного положения или нулевой позиции, т,е. уровня металла — в этих точках счетчик 21 интерва10 лов имеет нулевой код.

Сигнал на выходе третьего элемента

ИЛИ 25 определяет подъем вакуум-камеры и поэтому сумматор-вычитатель 9 производит вычитание от текущего положения (а)

15 величины коррекции Qp.

Второй и третий вычитатели 26 и 27 служат для смещения корректирующего интервала при подъеме вакуум-камеры, а второй и третий сумматоры 28 и 29 — для смещения

20 корректирующего интервала при опускании вакуум-камеры. Наличие сигнала на выходе четвертого элемента ИЛИ 30 определяет опускание вакуум-камеры. По этому сигналу в сумматоре-вычитателе 9 производится

25 суммирование текущего положения (а) и величины коррекции Qp. Ha выходе сумматора-вычитателя 9 получается код откорректированного текущего положения.

Структурная схема устройства позволя30 ет расширить его функциональные возможности, линеаризовать выходные характеристики устройства и компенсировать ошибки положения торца патрубка вакуумирования на всем диапазоне перемещения

35 при отработках циклов вакуумирования.

Применение устройства позволяет повысить точность позиционирования торца патрубка вакуум-камеры, упростить настройку. Упрощение достигается за счет то40 ro, что диапазон разбит на две симметричные части с нулевой точкой посередине.

Реализация устройства позволит значительно повысить точность позиционирова45 ния торца патрубка вакуум-камеры, оптимизировать процесс вакуумирования за счет достоверности информации в каждом цикле вакуумирования. Экономическая эффективность достигается за счет увеличе50 ния выхода годного металла вследствие повышения точности позиционирования торца патрубка вакуум-камеры, что, в свою очередь, сокращает время вакуумирования, Формула изобретения

55 Устройство для коррекции кинематических погрешностей механизма перемещения ваккум-камеры, преимущественно с вакуум-камерой с васывающим патрубком, погружаемым в ковш с металлом, механизмом перемещения, состоящим из коромыс1700063

10 ла с укрепленной на нем вакуум-камерой, содержащее датчик импульсов, соединенный кинематически через редуктор и рычажно-кулисное звено с осью коромысла, первый выход которого соединен с R-входом 5 счетчика положения, суммирующий и вычитающий входы соответственно соединены с вторым и третьим входами датчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, расширения функ- 10 циональных возможностей, в него введены блок памяти, сумматор-вычитатель, первый вычитатель, первый сумматор, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой компараторы, первый 15 элемент ИЛИ, счетчик интервалов, дешифратор, второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, третий элемент ИЛИ, второй и третий вычитатели, второй и третий сумматоры, четвертый элемент ИЛИ, причем выход первого 20 разряда счетчика положения соединен с управляющим входом блока памяти, информационный выход которого соединен с вторым входом сумматора-вычитателя, а первый и второй выходы блока памяти соединены с 25 вторыми входами соответственно первого вычитателя и первого сумматора, первые входы первого вычитателя и сумматора объединены и соответственно соединены с первым входом сумматора-вычитателя и с 30 первым входом соответственно первого, второго, третьего и четвертого компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого вычитателя и первого сумматора, а также с первыми 35 входами соответственно пятого, шестого, седьмого и восьмого компараторов, второго вычитателя и второго сумматора, третьего . вычитателя и третьего сумматора, первый выход первого компаратора и первый выход 40 второго компаратора соединены через первый элемент ИЛИ с управляющих входом третьего компаратора, первый выход которого соединен с вычитающим входом счетчика интервалов, а второй выход — с управляющим входом четвертого компаратора, первый выход которого соединен с суммирующим входом счетчика интервалов, выход которого соединен с входом адреса блока памяти, а через дешифратор и второй элемент ИЛИ и элемент НŠ— с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым выходом первого компаратора и вторым выходом второго компаратора, четвертый и пятый входы третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами пятого и шестого компараторов. вторые входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего вычитателей, вторые входы которых объединены и соединены с выходом второго элемента ИЛИ и с вторыми входами второго и третьего сумматоров, третьи входы которых объединены с третьими входами второго и третьего вычитателей и соединены с третьим выходом блока памяти, выходы второго и третьего сумматоров соединены соответсгвенно с вторыми входами седьмого и восьмого компараторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с вторым выходом четвертого компаратора, а выход— с суммирующим входом сумматора-вычитателя, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а выход сумматОра-вычитателя — с выходом устройства.

1700063

Составитель А,Абрасимов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4444 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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