Устройство автоматического регулирования толщины прокатываемой полосы
Союз Советских
Социалистических
Республик (ii >929264 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 20, 10 .80 (23) 323 1773/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.
В 21 В 37/02
Всударстмниьй квинтет
СССР ао делам нмбретеннй н открытий
Опубликовано 23.05.82. Бюллетень М 19
Дата опубликования описания 23.05.82
РЦ УД е21.7».
° 23-503 ° 51 (088.8) . (ГЛ-Б.П. Перов и Н.П. Терешин
1 !
{72) Авторы изобретения
Р
Киевский институт автоматики им. X)V съезда КПСС (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТОЛЦИНЬ3 ПРОКАТЫВАЕИОЙ ПОЛОСЫ
Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для автоматизации прокатных станов, в частности непрерывных станов холодной прокатки.
Известно устройства, автоматичес.кого регулирования толщины прокатываемой полосы, содержащие измеритель
Р толщины полосы на выходе стана, измеритель отклонения толщины полосы от заданного значения, регулятор, контур управления обратной связью по выходному параметру с блоком счета запаздывания ° Обеспечение прокатки полос в минусовом поле допусков по толщине при использовании устройства может быть достигнуто смещением задания по толщине в сторону нижней границы поля допусков на определенную величину с помощью ручного задатчика толщины Недостатком такого устройства является то, что не учитывается в тем пе с процессом прокатки распределение отклонения толщины полосы от за-. данного значения по длине прокатые ваемой полосы. В результате этого значительное количество полосы прокатывается с толщиной, отличающейся от минимально,-допустимой величины. в
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее измеритель отклонений толщины, регулятор толщины, регулятор уставки толщины, элемент срав нения, источник сигнала смещения и
cy àòîð Г23.
Недостатками данного устройства являются, то, что регулирование уставки толщины осуществляется по отклонению от заданного значейия выходного сигнала измерителя распределения длины полосы по зонам отклонений толщины- без учета, суммарного pacnpe j деления длины по зонам; а также то, что динамическая стабилиЗация взаимо действия контура регулирования тол929
3 щийы и контура регулирования уставки толщины полосы осуществляется дополнительной связью между этими кон турами, .усложняющей устройство, устройство не использует всех возможностей по снижению металлоемкости готовой продукции.
Цель изобретения - снижение металлоемкости прокатанной полосы.
Поставленная цель достигается тем, что устройство автоматического регулирования толщины прокатываемой полосы, содержащее элемент сравнения сумматор, регулятор толщины, регулятор уставки толщины, измеритель отклонения толщины полосы, вход которого соединен с измерителем толщины, а выход - с первым входом сумматора выход которого соединен с входом регулятора толщины, дополнительно содержит блок вычисления оптимального номинала толщины, задатчик нижней границы минусового поля допусков по толщине, датчик импульсов на ролике перед моталкой стана, причем выход измерителя толщины полосы соединен с первым входом элемента сравнения и с первым входом блока вычисления оптимального номинала, второй вход которого соединен с задатчиком нижней границы минусового поля допусков, третий вход блока вычисления оптимального номинала соединен с выходом датчика импульсов, а выход его соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом регулятора уставки толщины полосы; выполненного дискретным, второй вход которого соединен с выходом датчика импульсов, а выход соединен с вторым входом сумматора.
На фиг.1 приведена блок-схема .устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока вычисления оптимального номинала толщины.
Выход измерителя 1 толщины соединен с первым входом блока 2 вычисления оптимального номинала толщины и с первым входом элемента 3 сравнения. Второй вход блока 2 соединен с выходом датчика 4 импульсов, установленного на ролике 5 за послед ней клетью стана. Третий вход блока
2 соединен с задатчиком б нижней гра ницы минусового поля допусков, а выход блока 2 соединен с вторым входом элемента 3 сравнения. Выход элемента 3 сравнения соединен с входом
264 4 дискретного регулятора 7, выход
Которого соединен с первым входом сумматора 8 регулятора 9 толщины, воздействующего через систему 10 управления на скорости приводных двигателей клетей, уменьшая диапазон возможных отклонений толщины полосы.
Второй вход сумматора 8 соединен с выходом компаратора 11 отклонения толщины.
Входными сигналами блока вычисления оптимального номинала толщины являются: сигнал, пропорциональный текущему значению толщины, с выхода измерителя толщины; сигнал с выхода датчика импульсов, который появляется на выходе датчика импульсов в моменты времени, соответствующие прохождению заданного мерного отрезка полосы под измерителем толщины; сигнал, пропорциональный значению толщины полосы, соответствующему нижней границе поля допуска, с выхода датчика нижней границы минусового поля допусков.
Выходным. сигналом блока вычисления оптимального номинала толщины является сигнал, соответствующий вычисленному значению задания толщины, при котором обеспечивается оптимальное смещение выходной толщины полосы к минусовой границе поля допуска.
Структура блока вычисления оптимального номинала толщины представляет вариант с тремя контролируемыми интервалами значений толщины полосы: первый интервал - толщина полосы имеет значения от нижней границы поля допуска h, до величины
h р+Ь, где Ь - ширина интервала, второй интервал - от h „+Ь до h +2Ь, третий интервал - от h«+2b до
hcp+3b
На входе блока вычисления оптимального номинала толщины установлены три парафазных компаратора 11.13., на входы которых подается сигнал текущего значения толщины hT, сигнал нижней границы толщины в сумме с соответствующим для каждого интервала сигналом Ь, 2Ь и 3Ь. Компараторы осуществляют сравнение текущего значения толщины с ее значениями, соответствующими трем выбранным интервалам. Если текущее значение толщины находится в каком-то из выбранных интервалов, то на выходе соответствующего данному интервалу компара929264
55 тора появляется сигнал логической единицы.
Выходы компараторов подключены соответственно к входам счетчиков 1.4
16 импульсов, которые стробируются сигналами датчиками импульсов (ДИ ).
Таким образом, количество импульсов, насчитанное счетчиком, равно количеству мерных отрезков полосы на определенной ее длине, толщина полосы которых находится в соответствующем интервале. После прохождения
° под измерителем толщины отрезка полосы определенной длины, счетчики
14 - 16 сбрасываются в исходное нулевое состояние, и продолжается аналиэирование распределения толщины по следующему участку прокатываемой полосы. Сигнал сброса счетчиков в исходное состояние вырабатывается схемой отсчета заданной длины полосы, которая выполнена на двоичном счетчике 16 и схеме 18 совпадения
И1. Причем импульсом сброса в исходное состояние устанавливается и счетчик 17. Количества импульсов д „, g и д с выходов соответствую- . щих счетчиков 14 — 16 поступают в параллельном виде непрерывно на входы соответствующих цифровых компараторов 19 - 21. Первый цифровой компаратор имеет код, соответствующий шестерке, второй - одиннадцати и третий - шестнадцати. Если сравниваемое количество импульсов, насчитанное счетчиком, меньше выбранного кода цифрового компаратора, то на его выходе будет сигнал логической единицы, если оно равно или больше — сигнал логического нуля. Выходы цифровых компараторов подключены к схеме
22 совпадения И2, которая управляет двухвходовым перекидным ключом 23.
Числа, соответствующие количеству импульсов счетчиков 14 - 16, через множительные схемы 24 - 28 поступают на сумматоры 29 и 30, которыми реализуются выражения
3g<+ 2g<+ g > (1)
100-6д + 3g<+ 2g>. (2)
С выходов сумматоров 29 и 30 сигналы поступают, соответственно, на делительные устройства 31 и 32, с выходов которых сигналы поступают на перекидной ключ 23. Выход ключа
23 подключен на один вход сумматора
33, на второй вход которого подключен выход управляемой схемы 34
) 5
t0
40 запоминания. Вход схемы 3А запоминания подключен к выходу сумматора
33, и по сигналам сброса с выхода схемы 18 совпадения производится запоминание расчетного значения оптимального задания толщины, рассчитанного по распределению толщины полосы на предыдущем заданном ее отрезке. В исходном состоянии в схему запоминания заносится .сигнал толщины нижней границы допуска.
Устройство работает следующим Образом.
При прокатке полосы на рабочей скорости блок 2 осуществляет накоп- ление числа попаданий д ... g зна1 чений текущих толцин Ь. (и) с выходаизмерителя 1 в заданные интервалы шириной, например 0,005 мм на определенном отрезке полосы, равном, например, 100 м, через равные промежутки длины полосы, отсчитываемые датчиком 4 импульсов, связанным с роликом 5.
Первый интервал выбирается равным h
+ib,ãäå h<> - значение толщины полосы, соответствующее нижней границе минусОВОГО поля дОпускОв и ввО димое в блок 2 от эадатчика 6; Ьширина интервала толщины.
После прокатки полосы определен.1 ной длины, например равной 100 м, осуществляется вычисление блоком 2 оптимального номинала толцины (например при трех интервалах толщины):
) ().,(- ) ° ();- )-) ) . ) при g y6 или g
Ъ ()())-)-()--Я ):)) )») при g 6 и д, <11 и g> а16, (где h „ и h0+k-1) - значения опти- .
1 ь альнйх толщин в миллиметрах на
К-ом и К"1-ом шагах соответственно
0,015 и 0,005 - константы в миллиметрах.
Дискретный регулятор 7, аппаратурной базой для которого может быть использована микроэвм, осуществляет расчет регулирующего воздействия по формуле (например при пропорционально-интегральном законе регулирования)
u(n) u(n-1)+А„ (п)+А У(п-1), 926ч
7 92 где U(n) и 0(п) - регулирующие воздействия на и и и-1-м шагах, подаваемые на вход сумматора 8 и обеспечивающие с помощью регулятора 9 и системы 10 поддержание толщины полосы на выходе стана с минимальным отклонением от оптимального номинала; ч (и) и Ч(п-1) — сигналы рассогласования на и и и-1-м шагах, вырабатываемые элементом сравнения 3: Р(п) = Ь„пт(п)-hT(n), У(п-1) = Ь „,(и-1)-Ь (n-1), А и Aq- коэффициенты разностного уравнения регулирования.
При необходимости сигнал с выхода измерителя 1 толщины, поступающий на входы блока 2 и элемента 3 сравнения, усредняется и линеаризуется с тем, чтобы нелинейность выходной характеристики измерителя 1 не влияла на то ность работы предлагаемого устройства;
В дальнейшем циклы расчета гистограммы продольной разнотолщинности и оптимального номинала толщины, а также расче а и выдачи на вход элемента 3 сравнения регулирующего воздействия повторяются.
Расчет и выдачу на сумматор 9 регулирующего воздействия дискретный регулятор 7 осуществляет через, равные отрезки длины полосы, отсчитываемые датчиком ч .импульсов, причем величина одного отрезка может быть подобрана, например, изменением дискретности датчика импульсов таким образом, чтобы обеспечивать необхо димую степень динамической стабилизации контура регирования толщины и контура регулирования уставки толщины
Зффективность предлагаемого устройства заключается в уменьшении иеталлоемкости продукции. Сжидаемый годовой экономический эффект,от внедрения устройства на непрерывном стане холодной прокатки с годовей производительностью 1 млн. т составляет около )06,0 тыс. руб. формула изобретения
1. Устройство автоматического регулирования толщины прокатываемой полосы, содержащее элемент сравнения, сумматор, регулятор толщины, регулятор установки толщины, измеритель отклонения толщины полосы, вход которого соединен с измерителем толщины, а выход — с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом регулятора толщины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью .уменьшения металлоемкости прокатанной полосы, оно дополнительно содержит блок вычисления оптимального номинала толщины, задатчик нижней границы минусового поля допусков по толщине, датчик импульсов на ролике перед моталкой стана, причем выход измерителя толщины полосы соединен с первым входом элемента сравнения и с первым входом блока вычисления оптимального номинала, второй вход которого соединен с задатчиком нижней границы минусового поля допусков, третий вход блока вычисления оптимального номинала соединен с выходом датчика импульсов а выход его соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом регулятора уставки толщины полосы, выполненного дискретным, второй вход которого соединен с выходом датчика импульсов, а выход соединен с вторым входом сумматора.
2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления оптимального номинала толщины содержит три парофазных компаратора, четыре счетчика импульсов, две схемы совпадения, три цифровых компаратора, ключ, пять множительных схем, три сумматора, два делительных устройства и схему запоминания, причеФ выходы парофазных компараторов соединены с первыми входами первого, второго и третьего счетчика, вторые входы которого и вход четвертого счетчика соединены с выходом датчика импульсов, выходы первого, второго .и третьего счетчи<а соединены с первыми входами цифровых компараторов, вторые входы которых соединены с задатчиками кодов,, а выходы соединены с входами второй схемы совпадения, выход которой соединен с управляющим входом ключа, кройе того, выходы этих счетчиков
9 через множительные схемы соединены с входами первого и второго сумматоров, выходы которых через соответствующие делительные устройства со
9 929264 }0 динены с входами ключа, выход кото-,торой соединен с вторыми входами рого соединен с одним из входов тре- этого. счетчика и схемы запоминания. тьего сумматора, на второй вход ко- Источники информации, торого подключен выход схемы запо- принятые во внимание при экспертизе минания, вход которой соединен с 1. Авторское свидетельство СССР выходом этого сумматора, выход чет- М 383421, кл. В 21 И 37/02, 1971. вертого счетчика соединен с входом 2. Авторское свидетельство СССР первой схемы совпадения, выход ко- У 621412, кл. 8 21 8 37/02, 1976.
