Устройство для регулирования толщины проката

 

(i и 865459

ОП ИСАЙКИ

ИЗОБРЕТИ-Н ИЯ

К АетОвскОм СвидютельСтвМ

CoIo3 Сееетскив

Сек1ивпмстическив

Респубики! (61 } Дополнительное к авт. свид-ву—

{5! )М. Кл. (22) Заявлено 14. 01. 80 (21) 2867964/22-02 с присоединением заявки М—

В 21 В 37/00

Ввуаврвтюащ кеанвт иср

11е аввви взебуатакв11 и втерыпй (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.81. Бюллетень М 35

{53) УДК 621.771..01(088.8) Дата опубликования описания 26.09.81

Е.В.Леонидов-Каневский,. Н.Г.Ковал

Н.Н.Перепадя и В.П.К

Лысенкон, (72) Авторы изобретения

mcc

Киевский институт автоматики им. (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПРОКАТА

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к функциональным схемам регулирования толщины проката, которые могут быть использованы в автоматических системах управления работой станов холод" ной и горячей прокатки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности н достигаемому результату, является устройство, содержащее датчик положения нажимиого узла (нажимных винтов или плунжера нажимного устройства) и датчик усилия, соединенный через блок коррек ции с Одним из ВхОдОВ Вычислитель» ного блока, второй вход которого .соединен с выходом датчика положения нажимного узла,а выход — с привод6м нажимного узла. Это устройство регулирует толщину проката, используя косвенный метод измерения толщины измеряют положение нажимных винтов и усилие прокатки) .

Устройство содержит блоки,-позво=

- ляющне повысить точность регулирова, ния. Толщнномер на выходе и блок коррекции, включенный между датчиком

3 усилия прокатки и вычислительным блоком, при включении второго входа блока коррекции на выход толщиномера, позволяют увеличить точность регулирования толщины проката посредством

16 . корректировки показаний датчика усилий прокатки И.

Однако в устройстве коррекция сигнала датчиков усилия нри помощи толщиномера не обладает больмой точностью вследствие того, что мест." установки датчика давления и толщиномера разные и, кроме того, между изменением давления и изменением толщины на выходе клети нет однозначной зависимости.

26

Возмущение со стороны полосы — колебакие температуры, толщины подката и др. приводит к синфазному изменению давления и. толщины на выходе клети, а возмущение со стороны клети — наг865459 рев, износ, всплывание, эксцентриситет валков приводит к противофазному изменению давления и толщины на выходе клети.

Кроме того, коррекция сигналов датчиков усилий, установленных на всех клетях, кроме последней, невозможна практически, так как невозможно точно выделить долю каждого регулятора в формировании конечной толщины проката.

Цель изобретения - повышение точности регулирования толщины проката.

Для достижения этой цели в устройство для регулирования толщины проката, содержащее датчик положения нажимного узла, датчик усилия, соединенный через блок коррекции с одним из входов вычислительного бло- . ка, второй вход которого соединен с в ходом датчика положения нажимного узла, а выход — с приводом нажимного узла, дополнительно содержит первый и второй ключи, источник внешней команды на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор, логический блок, содержащий первый и второй инверторы, первый и второй элементы совпадения, первый пороговый элемент, триггер, причем вход первого порогового элемента является перовым входом логического блока, соединенным с дополнительным выходом блока коррекции, первые входы элемента совпадения соединены между собой и с выходом триггера, Вход которого является вторым входом логического блока, соединенным с источником внешней командуа на работы устройства в режиме настройки, выход первого элемента совпадения соединен с входом первого инвертора и является вторым выходом логического блока, выход первого порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента совпадения, со сбрасывающим входом триггера и через второй иивертор — со вторым входом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения является третьим выходом логического блока первый вход логического блока соединен со вторым выходом блока коррекции, второй вход соединен с внешним источником команды на работу устройст-, ва в режиме настройки, первый и второй выходы логического блока соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, 10

IS

30 третий выход соединен с третьим входом блока коррекции, а второй вход блока коррекции соединен с датчиком положения нажимного узла, информационный вход первого ключа соединен с выходом вычислительного блока, информационный вход второго ключа соединен с источником внешней команды на работу устройства в режиме настройки, а выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первь.м и вторым входами первого сумматора, а блок коррекции содержит второй, третий, четвертый, пятый, шестой алегебраические сумматоры, первый второй, третий, четвертый интеграторы, третий, четвертый, пятый, шестой ключи, нуль-орган, блок умножения, второй пороговый элемент, задатчик коэффициента, причем первый вход второго сумматора является вторым дополнительным входом блока коррекции, соединенным с выходом датчика перемещения нажимного узла, выход второго сумматора ооединен ео входом второго порогового элемента и через третий ключ и первый интегратор — со вторым входом второго сумматора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом второго сумматора, выход третьего сумматора через четвертый ключ и второй интегратор соединен со вторым входом третьего сумматора и является дополнительным выходом блока коррекции, первый вход четвертого сумматора соединен с выходом третьего сумматора, а выход четвертого сумматора через пятый ключ и третий интегратор соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком коэффициента, а выход соединен с первым входом блока умножения, первый вход шестого сумматора является входом блока коррекции, на который включен датчик усилия, и соединен со входом куль-органа, а выход шестого сумматора соединен со вторым входом блока умножения и через шестой ключ и четвертый интегратор соединен со

S0 вторым входом шестого сумматора, выход блока умножения соединен со вторым входом четвертого сумматора и является первым выходом блока коррекции, соединенным со входом вычис злительного блока, выход нуль-органа соединен с управляющим входом третьего ключа; инверсный выход второго порогового элемента соединен с управ8654

25 ляющими входами четвертого и шестого ключей, управляющий вход пятого ключа, являющийся первым дополнительным входом блока коррекции, соединен с третьим выходом логйческого блока. 5

На чертеже представлена функцио-. нальная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 положения нажимного узла 2, датчик 3 усилия, соединенный через блок 4 коррекции с одним из взводов вычислительного блока 5. Вычислительный блок 5 формирует управляющий сигнал на нажимной узел в соответствии с принципом СимсаГоловина, другой вход вычислительного блока 5 соединен с выходом датчика 1 положения нажимного узла 2, а выход — . с приводом нажимного узла 2, Кроме того, устройство содержит первый ключ

6, информационный вход которого сое-. динен с выходом вычислительного блока 5, второй ключ 7, информационный вход которого соединен с источником

8 внешней команды, на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор 9, входы которого соединены срответственно с выходами первого и второго ключей 6 и 7, логический блок 10, содержащий первый 11 и второй 12 инверторы, первый 13 и второй

14 элементы совпадения, первый пороговый элемент 15 и триггер 16; причем вход первого порогового элемента

-. 15 является первым входом логического блока 10, первые входы элементов

13 и 14 совпадения соединены между собой и с выходом триггера .16, вход . которого является вторым входом логического блока 10, выход первого элемента 13 совпадения соединен со входом первого инвертора 1! и являет40 ся вторым выходом логического блока

10, выход первого инвертора 11 является первым выходом логического блока 10,- выход первого порогового элемента 15 соединен со вторым входом элемента 14 совпадения, со сбрасывающим входом триггера 16 и через второй инвертор 12 — со вторым входом пер, вого элемента 13, выход второго элемента

14 совпадения является третьим выходом 59 логического блока. 10 и. соединен со вторым выходом блока 4 коррекции, второй вход соединен с внешним источником 8 команды на работу устройства в режиме настройки, первый и второй 55 входы логического блока 10 соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей б и 7, тре59 б тий выход соединен с третьим входом блока 4 коррекции, а второй вхо!1 блока 4 коррекции соединен с датчиком

1 положения нажимного узла 2.

Блок 4 коррекции служит для изменения передаточного коэффициента между датчиком усилий и входом вычислительного блока 5. Он содержит второй

17, третий 18, четвертый !9, пятый

20; шестой 21, алгебраические сумматоры, первый 22, второй 23, Третий

24, четвертый 25 интеграторы, третий

26, четвертый 27 пятый 28, шестой

29 ключи, нуль-орган 30, блок 31 умно»

I жения, второй пороговый элемент 32 и задатчик 33 коэффициента, причем первый вход второго сумматора 17 является вторым входом блока 4 кор. рекции, выход второго сумматора 17

; соединен со входом второго порогового элемента 32 и через третий ключ 26 и первый интегратор 22 — со вторым входом второго сумматора 17. Первый вход третьего сумматора 18 соединен с выходом второго сумматора 17»" выход третьего сумматора 18 через четвертый ключ 27 и второй интегра.» тор 23 соединен со вторым входом третьего сумматора 18 и является,вторым выходом блока 4 коррекции. Первый вход четвертого сумматора 19 соединен с выходом третьего сумматора 18, а выход четвертого сумматора !9 через пятый ключ 28 и третий интегратор 24 соединен с первым входом пятого сумматора 20, второй вход которого соединен с задатчиком 33 коэффициента, а выход соединен с первым входом блока 31 умножения. Первый вход шестого сумматора 21 является первым входом блока 4 коррекции и соединен со входом нуль-органа 30, выход сумматора

21 соединен со вторым входом блока

3l умножения и через ключ 29 и интегратор 25 соединен со вторым входом сумматора 21. Выход. блока 31 умножения соединен со вторым входом сумматора 19 и является выходом блока 4 коррекции, выход нуль-органа 30 соединен.с управляющим входом ключа 26.

Инверсный выход второго порогового элемента 32 соединен с управляющими входами четвертого 27 и шестого 29 ключей. Управляющий вход пятого ключа

28 является третьим входом блоха 4 коррекции.

Сущность изобретения заключается в использовании для настройки передаточного коэффициента между датчи«ом усилий и вычислительным блоком упругих свойств клети, которые практически не изменяются во времени.

Работа устройства заключается в спедующем и описывается уравнениями

° U1Ô К1 аа;0ГК1 11О "а"-1.!

86545

- -о;о =к,ьь-к к .аР=0 где U1 - сигнал на выходе третьего 16 .сумматора, пропорциональный перемещению нажимного узла;

К1 — коэффициент пропарциональности между перемещением нажимного узла и сигналом на выходе третьего сумматора;

U — сигнал на выходе блока умножения пропорциональ щ ный изменению усилия;

65 — перемещение нажимного узла;

ЬР— изменение усилия;

К вЂ” коэффициент пропорциональности между усилием и сигналом датчика усилия;

К вЂ” величина сомножителя на. входе блока умножения, определяемая сигналом с выхода шестого сумматора, К К )+ ь К

% - сигнал с Выхода задатчика, поступающий на первый вход пятого сумматора;

ЬК вЂ” сигнал с выхода третьего интегратора, изме--няющийся до тех пор,пока на выходе четвертого сумматора не станет ноль, поступает на вто40 рой вход пятого сумматора1

U — сигнал на выходе четверф того сумматора.

Для настройки устройства в паузе между прокаткой от источника 8 внешней команды включают устройство в режим настройки — взводится триггер 16 в логическом блоке 10. Логическая единица с выхода триггера 16 поступает 6 на входы схем 13 и 14 совпадения. На втором входе схемы 14 совпадения сигиал отсутствует, так как на выходе порогового элемента 15 также нет сигнала. На втором входе схемы 13 55 совпадения присутствует логическая единица, так как он соединен через кивертор 12 с выходом порогового

9. 8 элемента 15.-Схема 13 совпадения чеpcs инвертор 11 закрывает ключ 6, отключая выход вычислительного блока 5 от входа сумматора 9 и. открывает ключ 7 для прохождения команды от источника 8 на вход сумматора 9 привод нажимного устройства 2 начинает сближать валки. При сближении валков с выхода датчика 1 положения на вход второго сумматора 17 блока

4 коррекции поступает сигнал пропорциональный изменению положения валков. Однако, на выходе сумматора 17 сигнал отсутствует, так как его выход через ключ 26 и интегратор 22 соединен со своим вторым входом.

Ключ 26 открыт сигналом нуль-органа

30 до тех пор, пока валки не соприкоснутся. Когда валки соприкоснутся, на выходе датчика 3 усилия появляется сигнал и срабатывает нуль-орган

30, который отключает ключ 26. При этом на выходе сумматора 17 начинает возрастать сигнап пропорционально изменению положения нажимного узла.

Сигналы на выходе сумматоров 18 и

25 продолжают отсутствовать, так как входы этих сумматоров через ключи 27 и 29 и интеграторы 23 и 25 замкнуты на свои выходы. Ключи 27 и

29 открыты сигналом с инверсного выхода порогового элемента 32. Когда на выходе сумматора 17 появится сигнал, пропорциональный перемещению нажимного узла 2 примерно на

1 мм, соприкоснутся валки йсработает пороговый элемент 32, который закрывает ключи 27 и 29. Уровень срабатывания порогового элемента 32 выбирают таким, чтобы при сжатии элементов клети миновать нелинейный участок и войти в зону линейного упругого растяжения. При закрытии ключей сигналы на выходе сумматоров

18 и 2 1 возрастают пропорционально изменениям положения и усилия сжатия валков от нуля в момент срабатывания порогового элемента 32. Сигнал с выхода сумматора 18 поступает на первый вход сумматора 19, а сигнал с выхода сумматора 21 через блок 31 умножения поступает- на.второй вход сумматора 19, где вычитается из первого сигнала. На второй вход блока

31 умножения с задатчика 33 через . сумматор 20 подают сигнал, пропорциональный предполагаемому коэффициенту передачи. Когда сигнал на выходе сумматора 18, пропорциональный

Первым и .вторым ключами вместе с первым сумматором устройство переключают из рабочего режима в р;жим настройки и наоборот.

Триггер логического блока переклю чает устройство в режим настройки.

При.помощи первой схемы совпадения и первого инвертора логического блока в начале настройки производится переключение первого и второго ключей в режим настройки. Это обеспечивается также первым пороговым элементом и вторым иивертором. Вторая схема совпадения логического блока обеспечивает корректировку коэффициента в блоке коррекции при наличии сигнала с выхода триггера и первого порогового элемента посредством включения пятого ключа в блоке коррекции, обеспечивающего прохождение .сигнала . на вход четвертого интегратора.

Таким образом, введение в устройство для регулирования толщины дополнительных блоков и связей позволяет устранить погрешность прч регулировании толщины проката, возникающую при отклонении характеристики датчика усилия от первоначальной в процессе эксплуатации путем настройки устройства без снятия датчиков усилия для калибровки. Это повышает точность проката и дает возможность приблизить центр распределения отклонений толпу ни к нижней границе минусового допуска. Это позволяет получать полосы большей длины и сляба того же веса, что дает значительную экономию металла при прокатке. Как показали предварительные расчеты, экономический эффект, ожидае мый от использования заявляемого устройства составит не менее 270 тыс. руб. в год для стана с производительностью 5 млн.тонн.

Формула изобретения

1.Устройство для регулирования толщины проката, содержащее датчик положения нажимиого узла, датчик усилия, соединенный через блок коррекции с одним иэ входов вычислительного блока, второй вход которого соединен с

86 5459 )0 изменению положения нажимного узла 1, пропорциональные изменению положения изменится на. заданную величину (на-, нажнмного узла и усилия сжатия валпример на 1 мм), срабатывает порого- ков и корректировать передаточный вый элемент )5 логического блока )0, коэффициент между датчиком усилия и который через схему 14 совпадения вычислительным блоком. включает ключ 28 блока 4 коррекции, который пропускает сигнал на вход интегратора 24. Сигнал е выхода интегратора 24 поступает на вход сумматора 20, корректируя коэффициент, по- )ð ступающий. с задаячика 33 таким образом, чтобы на выходе сумматора 19 получить„О» Пороговый элемент )5 с задержкой сбрасывает триггер .16 в исходное положение и на выходе элемента 13, совпадения исчезает сигнал.

При исчезновении сигнала на выходе элемента 13 совпадения закрывается ключ 17 и открывается ключ б. Так корректируется передаточный коэффициент между датчиком 3 усилия и вычислительным блоком 5, и нажимной узел 1 возвращается в исходное положение.

Введение в устройство блока коррекции обеспечивает постоянный в процессе эксплуатации передаточный коэффициент между датчиком усилий и вычислительным блоком при переменной характеристике датчика усилия. Контур блока коррекции из второго сумматора, третьего ключа, первого интегратора и нуль-органа позволяет зафиксировать касание валков н обес- нечить возрастание от нуля сигнала

35 положения нажимного узла с момента касания валков.

Контур из третьего сумматора, четвертого ключа, второго интегратора и второго порогового элемента блока коррекции обеспечивает нарастание сигнала от нулевого уровня после срабатывания второго порогового элемента. Уровень срабатывания второго порогового элемента определяется

4$ выходом на линейный участок характеристики клети (например мм).

Контур из третьего сумматора, шестого ключа и четвертого интегратора блока коррекции обеспечивает возрастание от нуля сигнала, пропорцнональ56 ного усилию сжатия валков после срабатывания второго порогового элемента.

Контур из четвертого сумматора, пятого ключа, третьего интегратора, пятого сумматора, задатчика коэффициента и блока умножения, блока коррекции позволяет обрабатывать сигналы, 11 86 восходом датчика положения нажимного узла, а выход — с приводом нажимногоуэла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности регулирования толщины проката, оно дополнительно содержит первый и второй ключи, источник внешней команды на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор, логический блок, содержащий первый и второй инвертары, первый и второй элементы совпадения, первый пороговый элемент и триггер. причем вход первого порогового элемента является первым входом логического блока, первые входы элементов совпадения соединены между собой и с выходом триггера, вход которого является вторым входом логического блока, выход первого элемента совпадения соединен со входом первого инвертора и является вторым выходом логического блока, выход первого инвертора является первым выходом логического блока; выход первого порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента совпадения, . со сбрасывающим входом триггера и через второй инвертор - со вторым входом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения . является третьим выходом логического блока, причем первый вход логического блока соединен со вторым выходом блока коррекции, второй вход соединен с внешним источником команды на работу устройства в режиме настройки, первый и второй выходы логического блока соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, третий выход соединен с третьим входом блока коррекции, а второй вход блока коррекции соединен с датчиком положения нажнмного узла, Ь информациоиный вход первого ключа соединен с выходом вычислительного блока, информационный вход второго ключа соединен с источником внешней команды на работу устройства s режиме настройки, а выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора.

5459

5 !

26

И

36

46

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е 6 я тем, что блок коррекции содержит второй, третий, четвертый, пятый шестой алгебраические сумматоры, первый, второй, третий, четвертый интеграторы, третий, четвертый, пятый, шестой ключи, нульорган, блок умножения, второй пороговый элемент и задатчик коэффициента, причем первый вход второго сумматора является вторым входом блока коррекции, выход второго сумматора соединен со входом. второго порогового элемента и через третий ключ и первый интегратор - со вторым входом второго сумматора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом второго сумматора, выход третьего сумматора через четвертый ключ и второй интегратор соединен со вторым входом третьего сумматора и является вторым выходом блока коррекции, первый вход четвертого сумматора соединен с выходом тр этьего сумматора, а выход четвертого сумматора через пятый ключ и третий интегратор соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком коэффициента, а выход с первым входом блока умножения, первый вход шестого сумматора является первым входом блока коррекции и соединен со входом нульоргана, выход шестого сумматора соединен со вторым входом блока умноже- ния и через шестой ключ и четвертый интегратор соединен со вторым входом шестого сумматора, выход блока умножения соединен со вторым входом четвертого сумматора и является первым выходом блока коррекции, выход нуль-органа соединен с управляющим входом третьего ключа, инверсный выход второго порогового элемента соединен с уйравляющими входами четвертого и шестого ключей, управляющий вход пятого ключа является третьим входом блока коррекции, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США В 3802236, кл. В 21 В 37/00, 1976.

865459

Составитель В.Авакова

Редактор Т.Киселева Техред С. ИигуноваКорректор H.Äåè÷éê

Филиал ППП Патент", r.унгород,ул.Проектная,4

Заказ 7935/16 Хнраж 891

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений

113035, Москва, N-35, Подписное комитета СССР и открытий

Раушская наб., д.4/5