Система управления нажимным механизмом прокатного стана

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 908443 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву N 747 47 (22)Заявлено 18.01.80 (21) 2873233/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 28.02.82 (51) М. Кл.

Гасударственный квинтет

СССР

В 21 В 37/00 но ленам нзебретеннк н открытий (53) УДК 621.771. .01(088.8) 1

В.С. Костенко

1

Киевский институт автоматики им. съезда КПСС (72) Автор изобретения (7I) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАЖНМНЬ|М МЕХАНИЗМОМ

ПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов и предназначено для автоматизированного управления нажимными механизмами прокатных станов, в частности обжимных и балочных.

По основному авт.св. 747547 известна система управления нажимным механизмом прокатного стана.

Для обеспечения надежности в известной системе запрещается прохождение очередного задания на перемещение нажимного винта до окончания отработки предыдущего задания.

Однако отказы и сбои устройства формирования задания, заключающиеся в несвоевременной выдаче задания на отработку очередного перемещения после окончания отработки предыдуще го перемещейия нажимного механизма, но до окончания прокатки слитка с установленным раствором валков, неконтролируемы и для многих типов станов,в частности обжимных и балочных, могут привести к прекращению автоматического управления, возникновению аварийных ситуаций или к выпуску бракованной продукции.

Цель изобретения — повышение надежности системы.

Для достижения поставленной цели система дополнительно снабжена преобразователем код-временной интервал, регистром, схемой ИЛИ, схемой запрета, формирователем, схемой совпадения, триггером и схемой блокировки, причем первый выход регистра соединен с первым входом дополнительного преобразователя код-временной интервал,.второй выход регистра соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом дополнительного греобразователя кодвременной интервал, выход схемы ИЛИ соединен со вторым входом дополнительной схемы запрета и с входом дополнительного формирователя, выход дополнительной схемы запрета сое90844

20 динен с управляющим входом схемы блокировки, информационный вход схемы блокировки соединен с первым выходом блока позиционного регулирования, второй вход дополнительного преобразователя код-временной интервал.соединен с выходом схемы запрета и с первым входом триггера, выход дополнительного формирователя саединен с первым входом дополни- 10 тельной схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым входом дополнительной схемы запрета,выход дополнительной схемы совпадения соединен с вторым входом триггера,выход триггера соединен с третьим вхо( дом устройства формирования задания.

С помощью схемы блокировки запрещается прохождение в электропривод сигнала управления перемещением нажимного механизма при наличии на выходе дополнительной схемы запрета сигнала, формируемого при поступлении на первый вход дополнительной схемы запрета сигнала наличия усилия прокатки металла в валках и отсутствии сигнала на втором входе дополнительной схемы запрета, причем сигнал на второй вход дополнительной схемы запрета поступает через схему ИЛИ в случае наличия сигнала на втором выходе регистра либо при наличии на выходе дополнительного преобразователя код-временной интервал импульса, передний фронт которого формируется

35 по сигналу с выхода схемы запрета, а длительность пропорциональна коду, поступающему с первого выхода регистра на первый вход дополнительного преобразователя код-временной интервал .

На дополнительный вход устройства формирования задания принимается запоминаемый в триггере признак нарушения ограничений выдачи задания на отработку перемещений нажимного меха45 низма при наличии усилия прокатки, для чего триггер сбрасывается в начальное состояние при каждом занесении уставки в блок позиционного регулирования импульсом с выхода схе50 мы запрета и устанавливается в состояние, соответствующее нарушению названного ограничения, в случае наличия усилия прокатки и прохождения через дополнительную схемы совпадения на второй вход триггера импульса, 55 формируемого дополнительным формирователем по заднему фронту импульса на выходе схемы ИЛИ. Тем самым после ис3 4 течения с момента выдачи команды на начало перемещения нажимного механизма фиксированного временного интервала запрещается отработка перемещения нажимного механизма при наличии усилия прокатки металла в валках, инициируется оперативное восстановление работоспособности, повышается надежность (безотказность) системы управления нажимным механизмом эа счет блокировки недопустимых защемлений металла в валках и за счет устранения без существенных отклонений процесса автоматического управления последствий нарушений работоспособности данного вида, вызванных сбоями устройства формирования задания, сбоями датчиков и статистической неопределенностью информации, используемой при определении момента выдачи задания на перемещение нажимного механизма.

На чертеже изображена структурная схема системы управления нажимным механизмом прокатного стана.

Система управления содержит устройство 1 формирования задания,блок

2 позиционного регулирования, ключ первый вход которого соединен с выходом устройства 1 формирования задания, а выход — со входом блока 2 позиционного регулирования, формирователь 4, схему 5 совпадения, схему 6 запрета, преобразователь 7 кодвременной интервал, дополнительный преобразователь 8 код-временной интервал, регистр 9, схему ИЛИ 1О,дополнительную схему 11 запрета, дополнительный формирователь 12, дополнительную схему 13 совпадения, триггер 14 и схему 15 блокировки, причем выход устройства 1 формирования задания соединен с входом формирователя 4, выход которого соединен с вторым входом схемы 5 совпадения и с первым входом схемы 6 запрета, выход схемы 6 запрета соединен с вторым входом преобразователя 7 код-временной интервал, первый вход которого соединен с вторым выходом блока 2 позиционного регулирования, выход преобразователя 7 код-временной интервал соединен с вторым входом схемы 6 запрета, с вторым входом ключа 3 и с первым входом схемы 5 совпадения, выход которой соединен с входом устройства

1 формирования задания. первый выход регистра 9 соединен с первым входом

5 9084 дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал, а второй выход — с первым входом схемы ИЛИ 10, второй вход которой соединен с выходом дополнительного преобразователя Ц код-временной интервал,выход схемы ИЛИ 1О соединен с вторым входом дополнительной схемы 11 запрета и с входом дополнительного формирователя 12, выход дополнитель- 10 ной схемы 11 запрета соединен с управляющим входом схемы 15 блокировки, информационный вход которой соединен с первым выходом блока 2 позиционного регулирования, второй вход дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал соединен с выходом схемы 6 запрета и с первым входом триггера 14, выход дополнительного формирователя 12 сое- 20 динен с первым входом дополнительной схемы 13 совпадения, второй вход которой соединен с первым входом дополнительной схемы 11 запрета, выход дополнительной схемы 13 совпа- 25 дения соединен со вторым входом триггера 14, выход которого соединен с дополнительным входом устройства 1 формирования задания.

Система управления нажимным ме- 30 ханизмом прокатного стана работает следующим образом.

В устройстве 1 формирования задания на основании информации от обслуживающего персонала, датчиков и других устройств формируется задание на отработку очередного перемещения и определяется момент выдачи этого задания через ключ 3 в блок 2 позиционного регулирования. 40

43 6

В блоке 2 позиционного регулирования в соответствии со значением полученной от устройства 1 формирования задания уставки и значением кода текущего положения нажимного

45 механизма, поступающего в блок 2 позиционного регулирования от датчика положения, формируется аналоговый сигнал управления, выдаваемый из него в электропривод нажимного механизма через схему 15 блокировки.

Аналоговый сигнал управления формируется как функция вычисленного и поданного на дополнительный выход блока 2 позиционного регулирования кода рассогласования между требуемым согласно задания и текущим положением нажимного механизма.

Для реализации функции блока 2 позиционного регулирования могут быть использованы как специализированные устройства, так и стандартные

УВИ, микропроцессоры и система на их базе.

В преобразователе 7 код-временной интервал, запускаемом по заднему фронту импульса, сформированного в формирователе 4-при завершении выдачи задания на отработку, формируется импульс, длительность которого определяет линейно зависимый от вычисленного в блоке 2 позиционного регулирования кода рассогласования временной интервал.

В течение данного временного интервала запрещается передача в блок

2 позиционного регулирования через ключ 3 задания на отработку следующего перемещения, с помощью схемы 6 запрета запрещается повторный -запуск преобразователя 7 код-временной интервал на отработку временного интервала, определяемого отличным от ранее принятого для преобразования кодом рассогласования.

При. поступлении в течение данного временного интервала нового задания на отработку импульс, сформированный в формирователе 4, через схему 5 совпадения поступает в устройство 1 формирования задания в качестве признака нарушения работоспособности данного вида, а отработка такого задания не начинается, так как уставка не проходит в блок 2 позиционного регулирования.

Задание на отработку, поступившее не во время действия импульса, формируемого преобразователем 7 кодвременной интервал, проходит в блок

2 позиционного регулирования, а по заднему фронту импульса, сформированного в формирователе 4, запускается преобразователь 7 код-временной интервал.

Благодаря применению перечисленных схем и устройств, запрещается формирование на выходе блока 2 позиционного регулирования аналогового сигнала управления при поступлении из устройства 1 задания на отработку очередного перемещения до окончания отработки предыдущего.

В предлагаемой системе отработка перемещения нажимного механизма в соответствии с сформированным в блоке

2 позиционного регулирования анало45

7 908443

rоным r.èã.íàëoì управления имеет место только при отсутствии сигнала на управляющем входе схемы 1 блокировки. Этот запрешающий отработку сигнал поступает с выхода дополнительной схемы 11 запрета, в том случае, когда на ее первом входе имеется сигнал наличия усилия прокатки металла в валках, а на второй ее вход не поступает через схему ИЛИ 10 1о сигнал со второго выхода регистра

9 или формируемый дополнительным преобразователем 8 код-временной интервал импульс, Длительность данного импульса пропорциональна значению, кода на первом выходе регистра передний фронт совпадает с моментом начала формирования аналогового сигнала управления в блоке 2 позиционного регулирования. 20

При каждом занесении уставки в блок 2 позиционного регулирования триггер 14 устанавливается в исходное состояние импульсом с выхода схемы б запрета. В состояние, соответствующее нарушению ограничений выдачи задания на отработку перемещений при наличии условия прокатки металла в валках, триггер 14 устанавливается в том случае, если 30 после истечения с момента очередного занесения уставки в блок 2 позиционного регулирования фиксированного временного интервала, задаваемого с помощью регистра 9 и дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал, импульс, сформированный дополнительным формирователем 12 по заднему фронту названного временного интервала, совпадает по времени с сигналом наличия усилия прокатки металла в валках и на второй вход триггера 14 поступает импульс с выхода дополнительной cxBHbl 13 совпадения.

Признак нарушения ограничений выдачи задания на отработку перемещений при наличии усилия прокатки металла в валках с выхода триггера

14 поступает на дополнительный вход

50 устройства 1 формирования задания.

Внутренняя структура и алгоритмы функционирования предлагаемого устройства 1 формирования задания и, известного идентичны в части всех

55 функций, решаемых известным устроиством формирования задания. Отличие состоит только н том, что предлагаемое устройс: во ф< вмятин.яания задания имеет дополнительный вход, наличие которого обеспечивает прием в него сигнала с выхода триггера 14 и инициализацию оперативного восстановления его работоспособности и системы в целом при гоступлении этого сигнала.

Конкретная реализация приема сигнала на дополнительный вход устройства 1 формирования задания и инициализация оперативного восстановления системы может быть выполнена как решение известной технической задачи с помощью известных технических средств.

Для этого в составе предлагаемого устройства 1 формирования задания может быть дополнительно использован узел ввода, абсолютно идентичный соответствующему узлу ввода, применяемому в известном устройстве формирования задания для приема сигнала с выхода схемы 5 совпадения. Действия по оперативному восстановлению системы в случае поступления признака нарушения работоспособности с выхода триггера 14 аналогичны приведенным в описании известной системы операциям восстановления, инициируемым при поступлении признака нарушения работоспособности с выхода схемы 5 совпадения. Например, при использовании в качестве устройства 1 формирования задания УВМ типа М6000, м7000 ACBT-М таким узлом ввода в ее составе является стандартный модуль ввода инициативных сигналов МВ вИС А

622-4, а оперативное восстановление работоспособности системы заключается в запуске программы с контрольной точки, тестировании и программном переключении отказавших датчиков.

Технические решения дополнительных преобразователя 8 код временной интервал, формирователя 12, схемы !3 совпадения и схемы 11 запрета могут быть идентичными соответствуюшим по названию устройствам известной системы. В качестве схемы 15 блокировки может быть использовано электромагнитное реле, с управляющей обмоткой которого соединен выход дополнительной схемы 11 запрета.

В качестве сигнала наличия усилия прокатки металла в валках может быть использована информация датчиков-месдоэ, датчиков деформации станины клети, датчика-измерителя

Оперативное разрешение или запрещение блокировки отработки перемещения нажимного механизма по сигналу наличия усилия при прокатке металла в валках, а также оперативное изменение длительности формируемого пре9 90844 статического момента на валу главного привода. Информация такого вида повсеместно используется в

АСУ ТП прокатки при решении различных функциональных задач. 5

Регистр 9 представляет собой схему для запоминания и оперативного изменения кода на первом выходе и. значения сигнала на втором выходе, например клавишное наборное поле, 10 тумблерный регистр и др.

Для того, чтобы реализуемые в системе блокировки перемещения нажимного механизма не приводили к уменьшению производительности стана при 15 использовании алгоритмов формирования команды на начало перемещения нажимного механизма с упреждением, учитывающим инерционность основного электромеханооборудования (порядка 20 нескольких датчиков миллисекунд для современных приводов) и допустимое время обжатия концов заготовки (до нескольких сотен миллисекунд), на время такого упреждения, определяе- 25 мое импульсом на выходе дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал, блокировка выдаваемого в электропривод аналогового сигнала управления запрещается.

Для отдельных прокатных станов, в частности обжимных и балочных, в зависимости от настройки системы управления электроприводом и параметров механооборудования клети

35 формирование сигналов управления на отработку перемещений нажимного механизма при наличии металла в валках может не являться нарушением работоспособности. Например, в зависимости от соотношения допустимой и фактической величины отдачи нажимных винтов может возникнуть необходимость комгенсации такой отдачи за счет перемещения нажимного механизма после захвата металла валками.

Причем целесообразность или нерациональность такого режима может устанавливаться в процессе работы системы, например посге профилактических ремонтов электромеханооборудования клети.

3 1Î обраэователем 8 код-временной интервал импульса за счет установления в регистре 9 соответствующего значения сигнала на втором выходе и кода на первом выходе позволяет использовать предлагаемые схемы контроля и блокировки при различных режимах работы системы и алгоритмах формирования команды на начало перемешения нажимного механизма.

Таким образом, с помощью предлагаемых схем фиксируются нарушения работоспособности системы управления нажимным механизмом прокатного стана, заключающиеся в формировании сигнала управления перемещением нажимного механизма при наличии усилия прокатки металла в валках,блокируется отработка таких перемещений и инициируется оперативное восстановление системы управления нажимным механизмом.

Огеративное восстановление системы управления нажимным механизмом прокатного стана позволяет ликвидировать последствия обнаруженных нарушений работоспособности без прерыьания. и существенных нарушений процесса автоматического управления, если такие нарушения вызваны сбоями устройства формирования задания, сбоями, устранимыми отказами датчиков и статистической неопределенностью информации, используемой при определении момента выдачи задания на перемещение.

Таким образом, повышение надежности системы управления нажимным механизмом прокатного стана достигается за счет расширения области контролируемых нарушений работоспособности (дополнительное ограничение на временное положение уставок, посту-, пающих из устройства 1 формирования задания) и устранения последствий больней части выявленных нарушений, происходящих вследствие сбоев устройства 1 формирования задания,сбоев, устранимых отказов датчиков и статистической неопределенности информации, используемой гри определении момента выдачи в блок 2 позиционного регулирования уставки на отработку очередного перемещения.

В случае использования устройств и алгоритмов формирован я задания и позиционного регулирования, систем управления электроприводом, при рабо908443 те которых нарушения работоспособности рассмотренного вида принадлежат множеству наиболее опасных отказов (например, при автоматическом выборе момента начала отработки количество нарушений работоспособности дан. ного типа соизмеримо с общим числом нарушений работоспособности), наработка на отказ, приводящий к прекращению автоматического управления 16 или к возникновению аварийных ситуаций, может быть увеличена в несколь ко раз по сравнению с известной системой.

Расчетное значение экономической эффективности, достигаемой за счет тако-о повышения надежности при использовании предлагаемой системы управления нажимным механизмом прокатного стана в составе АСУ режимами обжатий высопопроизводительного блюминга с годовой экономической эффективностью 500 тыс.руб., составляет не менее 12 тыс.руб. в год с учетом только одной из составляющих зкономии — уменьшения суммарного времени отключения системы из режима автоматического управления после отказов наиболее опасного вида, приводящих к возможности возникновения аварийных ситуаций или выпуска брака.

Зкономическая эффективность, связанная с повышением надежности системы управления нажимным механиз33 мом прокатного стана, возрастает при недопустимости ручного управления и длительных отключений АСУ.

12

Формула изобретения

Система управления нажимным механизмом прокатного стана по авт.св.

V 747547, отличающаяся тем, что, с целью повышения надеж-. ности системы, она дополнительно содержит преобразователь код-временной интервал, регистр, схему ИЛИ, схему запрета, формирователь, схему совпадения, триггер и схему блокировки, причем первый выход регистра соединен с первым входом дополнительного преобразователя код-временной интервал, второй выход регистра соединен с первым входом схемы ИЛИ,второй вход котором соединен с выходом дополнительного преобразователя код-временной интервал, выход схемы

ИЛИ соединен с вторым входом дополнительной схемы запрета и с входом дополнительного формирователя, выход дополнительной схемы запрета соединен с управляющим входом схемы блокировки, информационный вход схемы блокировки соединен с первым выходом блока позиционного регулирования, второй вход дополнительного преобразователя код-временной интервал соединен с выходом схемы запрета и с первым входом триггера,. выход дополнительного формирователя соединен с первым входом дополнительной схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым входом дополнительной схемы запрета, выход дополнительной схемы совпадения соединен с вторым входом триггера, выход триггера соединен с третьим входом устройства формирования задания.

908443

Составитель В. Авакова

Техред P.Îëèÿí Корректор А. Дзятко

Редактор А. Лежнина

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 692/10 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, К-35, Раушская наб., д. 4/5