Устройство для автоматического управления механизмами выходной стороны непрерывного трубопрокатного стана

 

"Уралчерметав томатика"

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

МЕХАНИЗМАМИ ВЫХОДНОЙ СТОРОНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ТРУБОПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к трубному производству. в частности к систе,мам автоматического управления непре рывными трубопрокатными станами при прокатке труб на длинных оправках.

Известно устройство, содержащее фотодатчик, контролирующий положение труб на выходе Hs стана, а также блок управления.шлеппером,.который по сигналу фотопатчика перемещает трубы с оправками к извлекатепю оправок 13 .

После извлечения оправки труба поступает для дальнейшей прокатки в редукционном ипи калибровочном стаИ

После прокатки в непрерывном стане трубы на оправке задняя часть пос" ледней в виде свободного конца дли20 ной 3сэ.выступает иэ трубы. Обозначим соответственно fjс и E ©вели чины длины свободйого конца оправки, при которых оправка нормально может

2 быть извлечена извлекателем оправок, при этом:

„„„ и -, - с g.щ кс (I)

При нарушениях условия (1) возникают авирийные ситуации, сущность которых заключается в слепуюшем". — при Всь 4 Всэ.н.мат.е. при слишком малой . длине 3с, . оправка не может быть зацеплена захватом оправкоизвлекателя и не извлекается. Такая ,оправка подлежит удалению из технологического потока (в противном случае при дальнейшей обработке трчбы в ре дукционном стане она вызовет йоломку валков редукпионного стана);. ри Ы Вн.юнас,т ком большой длине В часть ее конпевого участка может не выйти полностью иэ зоны непрерывного стана, что приведет к стыковке двух соседних труб и при транспортировке трубы с оправкой к оправкоизвлекателю может вызвать по" ломку транспортирующего механизма. матизируемым участком стана;на фиг.2схема источника модулированного излучения, фотодатчика и преобразователей сигнала фотодатчика; на фиг. 3схема элемента времени; на фиг. 4- схема релейного элемента.

Оборудование автоматизируемого участка, взаимодействующее с устройством, содержит заталкиватель 1 (фиг.l), непрерывный стан 2 с валками

3, оправку 4 с трубой 5, оправкоизвлекатель 6, привод 7 шлеппера 8, привод 7 шлеппера 8, привод 9 выбрасывателя 10.

Для фиксации горячей трубы 5 и оп. равки 4 на выходе непрерывного стана

2 на уровне оси прокатки по разные стороны относительно нее установлены источник модулированного излучения (осветитель) 11 и фотодатчик 12. Выход фотодатчика 12 подключен ко вхо" дам двух преобразователей 13 и 14.

На их выходах вырабатываются соответственно сигналы Х вЂ” от модулированного излучения прй засветке фотодатчика 12 осветителем ll к Xe — от

25 рован: при наличии в зоне работы фотодатчика горячей трубы выходное напряжение Хп отсутствует и наоборот; сигнал Х неинвертирован, т.е. пря- . мой).

Выход преобразователя 13 соединен с управляющими входами элементов

ЗАПРЕТ 15 н . 16, а выход преобразова- теля !4 — co ..входами элементов времени 17,18.и 19, форми1 ующих соот ветственно заданию короткий, нормаль ный и длинный интервалы времени. Выщнм входам элементов ЗАПРЕТ 15 и 16, а выход элемента времени !9 через элемент ИЛИ 20 — к запрещааицему входу элемента ЗАПРЕТ 21, управляющий вход которого подключен к выходу элемента времени 18.

Выходы элементов запрета 15 и 16 подключены соответственно .к запускающим входам триггеров 22 и 23, причем входы сброса этих триггеров подключены к выходу элемента времени 19..

Кроме того, сбрасывающйй вход триг3 869887

Известное устройство не обеспечива-, ет воэможности автоматического нредотвращения аварийных ситуаций. Вследствие этого известное устройство не обеспечивает надежности в работе стана

Целью изобретения является предотвращение аварийных ситуаций (стыковки между собой двух соседних прокатаиных труб и передачи в дальней- 10 ший поток труб с неизвлеченной оправкой) и повышение надежности в ра1 боте стана.

Указанная цель достигается тем. что в известное устройство дополни- I5 тельно введены источник модулированного излучнния, воздействующего на фотодатчик два преобразователя сигнала фотодатчика . прямой, для переменного сигнала от модулированного излучения, и инвертированнный, для постоянного сигнала от трубы, три элемента: ЗАПРЕТ, три элемента времени, два триггера1 элемент ИЛИ, блок аварийной сигнализации и блок управления выбрасывателем брака, причем выход фотодатчика соединен с излучения трубы (снгнал Ж„ инвертивходами первого и второго преобразо вателей,.выход второго преобразова-, теля соединен со входами трех элЬментов времени, выход первого iipe-, образователя соединен с первыми входами первого и второго элементов

ЗАПРЕТ, вторые входы которых соединены соответстветственно с выходами первого и второго элементов време35 ни, а выходы - с первыми входами соответственно первого и второго триггеров, вторые входы обоих триггеров соединены с выходом 1ретьего элемен- ходы элементов времени 17 и 18 подк

40 та времени и первым входом элемен- лючены соответственно к запрещаюта ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим входом второго триггера,, с выходом первого триггера и входом блока управления выбрасывателя брака, третий вход соединен свы ходом второго триггера и с первым . входом блока .унравления шлеппером, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединен с выходом второпо.:элемента времени..а вы-! ход.со втррым входом блока управления шлеппером и с входом блока аварийн и гера 23 соединен с выходом триггера сигнализации, выход которого .соединен, 22 и оба выхода .-триггеров соотве с блоком управления входной стороной 55 ственно соединены со вторым - и трестана. тьим входами элемента ИЛИ 20.

На фиг. 1 представлена блок-схе- Формируемые устройством управляющие ма устройства во взаимосвязи.с авто- Hi HBJIbl Yg подаются:У (" короткий", 10

15 ются.

Зо

3S

1

86 соответствчет случаю QcE „. .)с трнгФома. гера 22 в блок 24 управления йриаодом

9 выбрасывателя 10, сбрасывающего трчбы в карман брака; Y„ ("íoðìåëü- ный", соответствчет случаю 1 „ „ (@ .

4 ®„,„ триггера 23 в блок 2% управленйя шлеппером 8 для транспортировки трубы с оправкой к оправкоиз" влекателю 6. Ур (" длинный",соответствует случаю 3 > :1с элемента ЗАПРЕТ 21 в блок управления 25 для кратковременного включения шлеппера 8 и в блок 26 сигнализации об аварийном состоянии и подачи сигнала для выключения автоматики заталкивателя 1 на входной стрроне стана 2 (для прекращения подачи гильз в. стан).

Источник модулированного излучения

ll содержит установленные в фотоголовке светодиод 27 (фиг. 2), питаемый мультивибратором 28. Светодиод 27 из=. лучает модулированный сигнал с час.тотой следования импульсов модулятора.

Фотодатчик 12 представляет, собой установленные в фотоголовке юотодиод

29, подключенный по входу операционного усилителя 30 с резистором 31 в цепи обратной связи.

Преобразователь 13 содержит демодулятор 32, релейный элемент 33, . элементы НЕ 34, И 35, усилитель 36.

Демодулятор 32 имеет резисторы 37 и

38, конденсаторы 39 и 40,. диоды 41 и

42.

Преобразователь 14 имеет релейжай элемент 43, элементы НЕ 44 и 45, И 46, усилитель 47..

С помощью заталкивателя 1 входной . стороны в непрерывный стан 2 с валками 3 подается для прокатки на оправке 4 труба 5 таким образом, чтобы длина заднего свободного конца оправки была достаточной;.для последующего ее извлечения на оправкоизвлекателе 6. Прокатанная трчба 5 с оправкой 4 по инерции выходит за пределы стана 2, после чего приводом .7 шлеппера 8 транспортируется к оправкоизвлекателю 6.

В исходном состоянии, когда на выходе стана отсчтствует тРуба 5 с оправкой. 4, фотодатчик 12 принимает модулированное излучение от осветителя 11 и на выходе преобразователей 13 и 14 имеются единичные сигма" лы Х„ и Y Ïðè этом íà выходах элементов времени )7, 18 и 19 на эан9887 6 рещающих входах элементов ЗАПРЕТ 15

l6 и 21 и входах. сброса триггеров 22. и 23 сигналы также равны единице. Поэтому на выходах триггеров 22 и 23 и элемента ЗАПРЕТ 21 выходные сигналы V<, 711 и У11 равны нулю, никаких управляющих воздействий от блоков управления 24, 25 и 26 не вырабатывается. При перемещении оправки 4 в зоне действия фотодатчика 12 модулиро-" ванное излучение от осветителя ll прерывается, сигнал Х преобразователя 13 исчезает. Однако на выходах остальных узлов схемы сигнала, в том числе сигналы У1, У11и У0,не изменяПри дальнейшем движении оправки

4 с трчбой 5 в зонч действия 4отодатчика 12 входит горячая труба 5 вследствие излучения которой на выходе преобразователя 14 сигнал Х (инвертированный) становится равным нулю. Сигналы на выходах элементов времени 17, 18 и !9 и на запрещающих входах элементов ЗАПРЕТ 15, 16 и 21 также становятся нулевыми и тем самым разрешается прохождение управляющнх сигналов через элементы ЗАПРЕТ.

Но, так как сигнал Х11 и сигнал на выходе элемента 18 равны нулю, сигналы

У, У„и Y>ïo-прежнему равны нчлю.

Когда задний конец трубы 5 .уходит из поля зрения фотодатчика 12, сигнал преобразователя 14 становится равным "1" и запчскает элементы времени 17, 18 и 19 таким образом что через различные интервалы времени последовательно на их выходах

Н И появляются сигналы 1 °

Кроме того через интервал времени, определяемый длиной свободного заднего конца оправки 4, после ухода ее из зоны действия источника модулированного излучения 11 ш фотодат»: чика 12 появляется выходной сигнал преобразователя 13 X =l, который воздеиствует на схему и вырабатывает один из управляющих сигналов Y,Ïðè этом возможны три оежнма работы схе- мы °

В первом случае, когда длина заднего свободного конца оправки 4 недостаточна для извлечения оправки на извлекателе, т, е. пРи 3 1 4 ЗК сиг.нал Х появляется раньше, чем законИ чится выдержка элемента времени 17, вследствие чего этот сигнал проходит через элемент ЗАПРЕТ 15, запускает триггер 22, сигнал У» становится рав-, 87 8

7 8698 ным "1". Последний блокирует триггер

23 и элемент ЗАПРЕТ 21 (через элемент ИЛИ 20), в. результате чего сигналыМ и (остаются равными нулю. Кроме того, сигнал У1 1 подается в блок управления 24 приводом 9 и выбрасывателя 10 для сбооса трчбы с оправкой в карман брака. .Во втором случае, когда длина свободного заднего конца оправки 4 10 является нормальной. т.е. при(с „ „,щ4 ф < „,,сигнал Х появляется раньше, чем закончится выдержка элемента времени 18, формирующего норма.льный временной интервал, соответ- 15 ствующий Ф „ „ .Нри этом с выхода элемента времени 17 запрещающий сигнал закрывает элемент ЗАПРЕТ 15, поэтому сигнал Х,я проходит через эле мент ЗАПРЕТ 16 и запускает триг-. гер 23.

Появляется. управляющий сигнал Y> „ который через элемент ИЛИ 20 блокирует элемент ЗАПРЕТ 21, в результате чего сиги л У23 .Как и сигнЫ Уку ос- 25 таются равными нулю. Сигнал У подается в блок управления 25, который включает привод 7 шлеппера 8, вследствие чего труба с оправкой транспортируется в оправкоизвлекатель 6. 30

В третвем случае, когда длина заднего конца оправки 4 длиннее

- допустимой (т.е при .3 я, .вследствие чего оправка может йе выйти

as стана, что может привести к аварии,35 сигнал Х появляется после истече- . ния нормального временного интервала элемента. времени 18. В этом случае . элементы ЗАПРЕТ 15 и 1р будут заперты, сигналы У< и Уи.останутся рав-.. 40 ными нулю, так же как и на всех входах элемента ИЛИ 20 и на запрещающем входе элемента ЗАОРЕТ 21,.Поэтому появившийся на выходе. элемента .времени 18 сигнал проходит через элемейт ЗАПРЕТ 21 и становится равншм "

"1" сигнал Y . Последний поступает на вход блока управления 25, в результате чего включается кратковременно-привод 7 шлеппера 8, в ре50 зультате чего включается кратковременно привод 7 шлеппера 8. который убирает. трубу с оправкой с оси стана, исключая стыковку труб.

Одновременно сигнал У> подается в блок сигнализации 26, который выра= 55 батывает сигнал оповещения персонала о нарушении технологического процесса и отключает заталкиватель

l стана 2 тем саум предотвращая дальнейшее поступление труб в стан.

После того, как выработан один из управляющих сигналов У, или

У,или У» в момент истечения рабочего временного интервала, формируемого элементом времени 19, сигнал на выходе последнего сбрасывает триггеры 22 и 23, запирает элемент ЗАПРЕТ 21, в результате чего схема в звоащается в исходное состояние.

На выходе операционного усилителя 30 в исходном состоянии (т.е при отсутствии трубы и оправки в рабочей зоне фотодатчика) имеются импульсы усиленного фототока (с частотой

f ), возникающего в фотодиоде в результате воздействия на него модулированного излучения от светодиода 27.

При наличии горячей трубы в резуль тате воздействия излучения трубы на фотодиод 29 на выходе усилителя 30 появляется постоянный ток (уровень напряжения).

При наличии оправки, перекрывающей источник модулированногоеизлучения, на выходе усилителя 30 тока нет, так как фотодиод 29 ничем не засвечен.

При воздействии на фотодиод 29 модулированного излучения ll импульсы фототока проходят через резистор

37 и конденсатор 39, далее отрицательные полуволны импульсов.шунтируются диодом 41, а положительные проходят через диод 42 и заряжают конденсатор 40, постоянная времени которого определяется величиной .параллельно подхлюченного .резистора 38. Напряжение с выхода демодулятора 32 поступает на вход релейного элемента 33.

При отсутствии трубы с оправкой на выходе стана, т.е. при наличии переменного тока на выходе опеоационного усилителя 30 и .тем самым на входе демодулятора 32, на выходе релейного элемента 33 имеется единичный сигнал, на выходах элемента НЕ 34, И 35, усилителя 36 — нулевой сигнал (Х„„- О).

При наличии оправки на выходе стана отсутст* ует сигнал на выходе усилителя 30, демодулятора 32; репейного элемента 33 и, наоборот, имеется единичный сигнал на выходах элементов НЕ 34. И 35.и усилителя 36 (Х = .

При наличии трубы на выходе стана на выходе усилителя 30 имеется пос869887

1о

3О

40

50

55 тоянный ток и единичный сигнал на выходах релейного элемента 43, элементов НЕ 44, И 46, и на выходах элемента HE 45 и усилителя 47 - нулевые сигналы (Х=О).

При отсутствии трубы сигналы элементов 43, 44, 45 и 46 изменяются на обратные, поэтому на выходе усилителя 47 - единичный сигнал (Х 1, т.е. сигнал Х инвертирован) °

Блоки 24 и 25 управления электроприводами представляют собой извест ные тиристорные или контакторные схемы, включающие и отключающие электроприводы по сигналам, поступающим на входы блоков. Аналогично блок

26 включает звуковой и световой сигнал при поступлении единичного сигнала на вход блока.

Элементы времени 17, 18 и 19 (фиг. 1) обеспечивают появление выходного сигнала Х с выдержкой времени (которая опрелеляется устанкой) после подачи входного сигнала на один из входов элемента.

Релейные элементы 33 и 43 (фиг.2) преобразуют плавно изменяющийся вход-. ной сигнал в дискретный выходной сигнал установленного уровня. Они имеют релейную характеристику "входвыход" и представляют собой несимметричный триггер на основе двухкаскадного усилителя.

На фиг. 3 и 4 приведены соответственно схемы элемента времени и релейного элемента.

Элемент времени содержит транзисторы 48-51 (фиг. 3), диоды 52-57, резисторы 58-68, конденсатор 69. Выдержка времени определяется временем разряда конденсатора 69 на резисторы 63 и 64. Регулируемым резистором 64 изменяется уставка элемента времени. В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала транзистор 48 заперт, а транзисторы 49,50 и 51 открыты, при этом транзисторы

49 и 50 насыщены благодаря базовым сопротивлениям 63 и 64, последователь" но подключенным к источнику Оп, а транзистор 51 насыщен благодаря его связи через резистор 62 с закрытым транзистором 48. При появлении входного сигнала на одном из входных диодов .52-54 транзистор 48 открывается. Конденсатор 69 разряжается на сопротивления 63 и 64, вследствие чего транзисторы 49 и 50 закрываются, и через диод 57 транзистор

51 поддерживается в открытом состоя- нии (т.е. в .состоянии насыщения).

После окончания разряда конденсатора 69 транзисторы 49 и 50 снова открываются, а транзистор 51 закрывается, в результате чего на его вьг ходе появляется единичный сигнал (Х = 1) .

Релейный элемент содержит двухкаскадный усилитель на транзистопах

69 и 70 (фиг. 4) с положительной об" ратной связью. Схема релейного элемента содеожит также резисторы 71-81, диоды 82 и 83. Порог срабатывания релейного элемента регулируется в широких пределах изменением входного ре-. зистора 71. Коэффициент возврата релейного элемента может устанавливаться в пределах 0,75-0,95. переменным резистором 80.

Использование данного устройства позволяет исключить аварийные состояния на стане, повысить надежность в работе автоматизированного оборудования стана, Формула изобретения

Устройство для автоматического управления механизмами выходной стороны непрерывного трубопрокатного стана, содержащее фотодатчик, установленный на выходе стана, блок управления шлеппером, перемешающим трубы с оправками от стана к оправкоизвлекателю, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью предотвращения аварийных ситуаций и повышения надежности в работе стана, в него дополнительно введены источник модулированного излучения, два преобразователя сигнала фотодатчи. ка — прямой для переменного сигнала от модулированного излучения и инвертированный для постоянного сиг" нала от трубы, три элемента ЗАПРЕТ три элемента времени. два триггера, . элемент ИЛИ,: блок аварийной сигнализации и блок управления выбрасывателем брака. причем выход фотодатчика соединен с входами первого и второго преобразователей, выход второго преобразователя соепинен со входами тоех элементов времени выход первого преобразователя соединен с первыми входами первого и второго элементов

ЗАПРЕТ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов времени, а вы11 8698887 12 Моды - с первыми входамн соответст-,вход которого соединен с выходом венно первого и второго":триггеров, второго элемента времени, а выход со вторые входы обоих триггеров соедине- вторым входом блока управления ны с выходом третьего элемента време- щлеппером и с входом блока аварийни и первым входом элемента ИЛИ, вто- > ной сигнализации, выход которого рой вход которого соединен с третьим соединен с блоком управления входной

4 входом второго триггера, с выходом стороной стана. первого триггера и входом блока управления выбрасывателем брака, третий Источники информации, вщщ соединен с выходом второго тригт 10 принятые во внимание при экспертизе гера и с первым входом блока управле-. l. Озоль В. Л. и Марцинчик ф. Б. ния ифдпп6ром., выход элемента Механизация и автоматизация трубных

ИЛИ соединен с первым входом цехов. М.. ."Металлургия", 1964, третьего элемента ЗАПРКТ, вторбй с. 80-81.