Устройство для автоматического регулирования толщины проката

 

О П И С А Н И Е (>9808цо

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

* с.

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнитедъное н авт. с вид-ву (22) Заявлено 03,02. 81 (21) 324556//22-02 с присоелинением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 1 5, 12 . 82 . Бюллетень Рй 46 (5l)M. Кл.

В 21 В 37/02 гасударственный каинтет

СССР ло делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 621.771, .065(088.8) Дата опубликования описания 15 . 12 .82

Н, Г тЛйсерткое;.=

" ";т:.:":"-, т

Н, Г.Ковалев, Е ° B.ÏåoíèäoB-Каневский

Н,Н,Перепадя и Л,Т.Ставнийчук (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Киевский институт автоматики им.XXV (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПРОКАТА

Изобретение относится к прокатному производству и может .быть использовано в автоматических системах управления работой прокатных станов, Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического регулирования толщины проката, содержащее датчики наличия металла, положения нажимных винтов, давления и раствора валков, датчик положения нажимных винтов через первый элемент сравнения текущего параметра с заданным и первый усилитель соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через. блок управления соединен с приводом нажимных винтов, выход датчика давления через второй элемент сравнения текущего параметра с заданным соединен со входом второго усилителя, выход датчика раствора валков через третий элемент сравнения текущего параметра с заданным соединен с входом третьего усилителя, логический и вычислительный блоки, второй сумматор, блок умножения, третий сумматор, причем выход датчика наличия металла соединен со входом логического блока, выход которого соединен с первым входом вы" числительного блока, второй вход вычислительного блока соединен с вы" ходом третьего усилителя, третий

10 вход вычислительного блока соединен с выходом третьего сумматора, выход вычислительного блока соединен с первым входом второго сумматора, 15 выход которого соединен с первым вхо. дом блока умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом третьего усилителя, выход блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго усилителя, выход третьего сумматора соединен с вторым входом первого сумматора и с третьим вхоU =К„bP

К") (<) где И, 4

К

3 9808 дом вычислительного блока, при этом вычислительный блок содержит два блока выделения эксцентриситета, второй блок умножения, ключ, интегратор, причем вход первого блока вы" деления эксцентриситета соединен с выходом третьего сумматора, выход первого блока выделения эксцентриситета соединен с первым входом sa.oрого блока умножения, второй вход 10 которого соединен с выходом второго блока выделения эксцентриситета, вход которого соединен с выходом третьего усилителя в цепи датчика раствора валков, выход второго блока ум- д ножения соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом логического блока, а выход соединен с входом интегратора, выход которого является выходом вычислительного блока t,t j.

Устройство работает следующим об" разом.

Перед началом проката для определенного сортамента задают положение у нажимных винтов, давление, раствор валков и передаточный коэффициент по каналу раствора. При входе полосы в клеть датчик наличия металла через логический блок включает вычислитель" зо ный блок. В вычислительный блок поступают сигналы с выхода третьего усилителя и третьего сумматора, Сигнал на выходе третьего усилителя содержит составляющую, обусловленную отклонением толщины полосы от заданного значения и составляющую,. обусловленную возмущением со стороны клети. Рассмотрим только составляющую со стороны клети: сигнал на выходе третьего усилителя; отклонение толщины полосы на выходе клети, вызванное возмущением со стороны клети, передаточный коэффициент канала. ,SO

Отклонение толщины может быть выражено через эквивалентное перемещение нажимных винтов, которое вызывает такое же отклонение толщины: ц„= } К„= бэ K» (2)

m 1-9, где й5 - эквивалентное перемещение нажимных винтов

90 ф

m - модуль клети; с - коэффициент пластической деформации полосы, Сигнал на входе третьего сумма" тора (выход первого блока умножения)

l1l.kh

U -k — дб

14 п1, Эр (g) где К - сомножитель, определяемый выходным сигналом второго сумматора.

Выходной сигнал второго усилителя до начала работы регулятора содержит составляющую, обусловленную отклонением давления в результате возмущения со стороны полосы, и составляющую, обусловленную отклонением давления в результате возмущения со стороны клети, Также рассмотрим только составляющую со стороны клети.

Сигнал на выходе второго усилителя где 0 - сигнал на выходе второго

7 усилителя, .К - передаточный коэффициент канала;

5 Р - отклонение давления.

Отклонение давления можно выразить через эквивалентное перемещение нажимных винтов, т.е, такое перемещение, которое вызывает отклонение давления на величинуД P:

U7=Kл1 р=-" р.,п < э ()

Сигнал на выхооде третьего сумматора

vn К}, п

Необходимо, чтобы составляющая, обусловленная возмущениями со стораны клети, была равна нулю (=О), Это условие достигается, если

"и

К К К,„g ипО К = — „с .

Так как передаточные коэффициенты каналов давления .и раствора валков постоянны, то компенсация возмущения со стороны клети на входе регулятора толщины при величине К пропорциональна коэффициенту пластической деформации полосы, Установка требуемого коэффициента производится автоматически, В вычислительном блоке блоками выделения эксцентриситета выделяются эксцентриситетные составляющие, поступающие от третьего усилителя и тре9808 и =К (9) 25

5 ть его сумматора. Эти составляющие поступают на входы второго блока умножения. Величина сигнала на выходе второго блока умножения определяется отклонением коэффициента К от требу- S емого значения. Выходной сигнал второго блока умножения через ключ поступает на вход интегратора. Выходной сигнал интегратора через второй сумматор изменяет сомножитель первого блока умножения, т.-е. величину

К таким образом, чтобы сигнал на входе интегратора стал равным нулю, В результате возмущения со стороны полосы давление возрастает на величину дР, Возрастание давления на величину ЬР приводит к увеличению щели между валками и росту толщины..

ДР

hh= —. (8) 20

При отсутствии канала раствора валков сигнал на входе регулятора толщи ны а в конце отработки возмущения увели чивается в (1+(),)in) раз и равен ((к ((44 к 4 () 4 Р ((îl

При наличии канала раствора, если согласно (7) К=К и ф сигнал на .выходе третьего сумматора равен

0,=u Ь„,= р«„ п=К„„Д °

+К .k — - k др+1 — (° др

h т п1 h К „Ч

3S (3 9)др (м) т.е„ равен сигналу, который должен быть на входе регулятора толщины пос

40 ле отработки возмущения. Этот сигнал в конце отработки будет такой же, (так как сигнал по каналу давления растет (падает), а по каналу раствора падает (растет), Это означает, что при правильной настройке К полностью исчезает положительная обратная связь, присущая устройствам, выполненным по способу Симса-Головина, что обеспечивает высокое быстродействие и точность регулирования толщины, Однако известное устройство обладает тем недостатком, что на входе регулятора толщины отсутствуют все возмущения со стороны клети (эксцент- Э5 риситетная составляющая опорных валков, изменение межвалкового зазора при переменной скорости прокатки, вы

90 6 званное измерением масляной пленки в подиипниках жидкостного трения опорных валков), как это видно иэ уравнения (6), Если эксцентриситетная составляющая (высокочастотная) мала и ее практически трудно устра" нить нажимными винтами из-эа ограни1 ченной полосы пропускания позиционной системы нажимных винтов, то изме нение масляной пленки в подшипниках опорных валков при переменной скорости прокатки довольно значительно (достигает в конце полосы 0,15 мм) и имеет низкочастотный характер.

Целью изоЬретения является увеличение точности регулирования толщины полосы на выходе клети.

Поставленная цель достигается тем, что s устройство, содержащее датчик наличия металла и датчики положения нажимных винтов, давления и раствора валков, причем датчик положения нажимных винтов через первый элемент сравнения текущего параметра с заданным и первый усилитель соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через блок управления соединен с приводом нажимных винтов, выход датчика давления через второй элемент сравнения текущего параметра, с заданным соединен с входом второго усилителя, выход датчика раствора валков через третий элемент сравнения текущего пара. метра с заданным соединен с входом третьего усилителя, выход датчика наличия металла соединен с входом логическоro блока, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход вычисли. тельного блока соединен с выходом третьего усилителя, третий вход вычислительного блока соединен с выходом третьего сумматора, выход вычислительного блока соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход пер вого блока умножения соединен с выходом третьего усилителя, выход первого блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго усилителя, выход тре" тьего сумматора соединен с вторым входом первого сумматора и с третьим входом вычислительного блока, вычисли. тельный блок содержит первый блок выделения эксцентриситета, вход которо7 9808 го соединен с выходом третьего сумма" тора, выход первого блока выделения эксцентриситета соединен с первым входом второго блока умножения, вто" рой вход которого соединен с выходом второго блока выделения эксцен. триситета, вход которого соединен с выходом третьего усилителя в цепи датчика раствора валков, выход второго блока умножения соединен с пер" Î вым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом логического блока, а выход соединен с входом ин,тегратора, выход которого является выходом вычислительного блока и сое-,15 динен с первым входом второго сумматора, дополнительно введены блок приращения скорости, третий блок умножения, блок задания, второй интегратор, четвертый и пятый сумматоры, 20 причем выход блока определения приращения скорости соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, вход вто- 25 рого интегратора соединен с выхо" дом третьего усилителя в цепи датчика раствора, а выход второго интегратора соединен с вторым входом четвертого сумматора и с первым вхо- Зо дом пятого сумматора, второй вход которого соединен с блоком задания, а выход его соединен с вторым входом третьего блока умножения, выход четвертого сумматора соединен с третьимз входом первого сумматора.

Дополнительно введенные блоки, а именно блок приращения скорости, третий блок умножения, блок задания, второй интегратор, четвертый и пя- gg тый сумматоры, соединенные соответствующим образом, позволяют устранить влияние изменения толщины масляной . пленки в подшипниках жидкостного трения. опорных валков при переменной скорости прокатки на толщину полосы на выходе клети, что обеспечивает ,увеличение точности регулирования толщины полосы на выходе клети.

Сигнал, пропорциональный отклонению скорости от заправочной с блока определения приращения скорости поступает на первый вход третьего блока умножения, на втором входе которого через пятый сумматор задают сомножитель от блока задания коэффициента, сигнал с выхода. третьего блока умножения через четвертый сумматор по. ступает на третий вход первого сумма

90 8 тора для компенсации всплывания опор" ных валков (т,е. изменения толщины, масляной пленки в подшипниках жидкостного трения) при переменной скорости прокатки Если на выходе третьего усилителя присутствует сигнал, . пропорциональный низкочастотной составляющей отклонения зазора валков, то интегратор изменяет свой сигнал, который поступает на первый вход пятого сумматора, корректируя сомножитель третьего блока умножения, и на второй вход четвертого сумматора, компенсируя постоянную составляющую отклонения межвалковго зазора, пропорциональную скорости нарастания изменения толщины, вызванной всплыванием валков, На чертеже приведена блок-схема устройства, Выход датчика 1 положения нажимных винтов 2 через первый элемент 3 сравнения, второй вход которого соединен с шиной заданного значения, и первый усилитель 4 соединен с первым входом первого сумматора 5, Выход второго элемента 6 сравнения через второй усилитель 7, третий сумматор

8 соединен с вторым входом первого сумматора 5. Выход датчика 9 давления соединен с первым входом второго элемента 6 сравнения, второй вход которого соединен с цепью заданного значения давления. Выход первого сумматора 5 через блок 10 управления соединен с приводом 11 нажимных винтов 2. Выход третьего элемента

12 сравнения через третий усилитель

13 соединен с вторым входом первого блока 14 .умножения, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 8. Выход датчика 15 раствора валков соединен с первым входом третьего элемента 12 сравнения, второй вход которого соединен с шиной заданного значения, Выход датчика

16. наличия металла через логический блок 17 соединен с первым входом вычислительного блока 18, выход вычислительного блока 18 соединен с первым входом второго сумматора 19, второй вход которого соединен с шиной задания передаточного коэффициента.

Вычислительный блок 18 содержит первый блок 20 выделения эксцентриситета, вход которого является вторым входом вычислительного блока 18 и соединен с выходом третьего сумматора 8, а выход блока 20 соединен

980890 10 умножения 14, на втором входе которого присутствует сигнал, пропорцио нальный передаточному коэффициенту к,„

"S к„

Сигналы с выходов второго усилителя 7 и первого блока умножения 14

ЗФ да третьего сумматора 8 и третьего усилителя 13. Сигналы с выходов первого и второго блоков 20 и 22 выделения эксцентриситета поступают на входы второго блока 21 умножения, выполняющего рол ь фазового ди скримина тор а, С выхода второго блока 21 умножения через ключ 23 сигнал по" ступает на вход интегратора 24, кос первым входом второго блока 21 умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока 22 выделения эксцентриситета, вход которого является третьим входом вычис лительного блока,18 и соединен с вы" ходом третьего усилителя 13. Выход второго блока 21 умножения соединен с первым входом ключа 23, второй вход которого является первым входом вычислительного блока 18 и соединен с выходом логического блока

17, Выход ключа 23 через интегратор 24, выход которого является выхо. дом вычислительного блока 18, соединен с первым входом второго сумматора 19, Выход блока 25 приращения скорости соединен с первым входом третьего блока 26 умножения, выход которого через четвертый сумматор 27 соединен с третьим входом первого сумматора 5, Выход второго интегратора 28 соединен с вторым входом четвертого сумматора 27 и соединен с первым входом пятого сумматора 29, второй вход которого соединен с выходом блока 30 задания, а выход пятого сумматора 29 соединен с вторым входом третьего блока 26 умножения, Устройство работает следующим образом.

Перед началом прокатки дпя определенного сортамента задают положение нажимных винтов 2, давление, раствор валков> передаточный коэффициент по каналу раствора, выходной сигнал блока 30 задания, При входе полосы в клеть по сигналу датчика

16 наличия металла в клети логический блок 17 включает вычислительный блок 18, В вычислительный блок 18 поступают сигналы с выхода усилителя 13 и третьего сумматора 8. Сигнал на выходе усилителя 13 содержит составляющую, обусловленную отклонением толщины от заданной, и составляющую, обусловленную возмущением со стороны клети . Выходной сигнал второго усилителя 7 содержит до начала движения винтов составляющую, обуслов ленную отклонением давления в результате возмущения со стороны полосы, и составляющую, обусловленную отклонением давления в результате возмущения со стороны клети. Сигнал с выхода третьего усилителя 13 поступает на первый вход первого блока суммируются на третьем сумматоре 8.

При этом на выходе третьего сумма-.

10 тора отсутствует составляющая, вызванная возмущениями со стороны кле. ти, а составляющая, вызванная возмущениями со стороны полосы, равна по величине сигналу, который будет

15 в конце движения нажимных винтов (в

1 конце отработки ), т,е. не меняется в процессе движения нажимных винтов.

Сигнал с выхода усилителя 8 поступает через первый сумматор 5 в блок

20 управления 10, который посредством привода 11 нажимных винтов 2 изменяет межвалковый зазор до тех пор, пока сигнал датчика 1 положения нажимных винтов через первый элемент

25 сравнения 3 и первый усилитель 4, поступающий на первый вход первого сумматора 5, не скомпенсирует возмущения со стороны полосы. Подстройка передаточного коэффициента flo каналу раствора осуществляется следующим образом. Первый и второй блоки

20 и 22 выделения эксцентриситета выделяют эксцентриситетные составляющие, поступающие на их входы с выхоторый через второй сумматор 19 изменяет второй сомножитель (передаточ;ный коэффициент) первого блока 14 умножения до тех пор пока эксцентриситетная составляющая на выходе третьего сумматора 8 не станет равной нулю, Если скорость прокатки переменна, т,е„ прокатка ведется с разгоном, на выходе усилителя 13 присутствует сигнал, вызванный откпонением толщины вследствие всплывания опорных валков. Всплывание опорных валков является возмущением со стороны клети. При переменной скорости прокатки на выходе блока 25 прира"

11 980890 12 щения скорости возникает сигнал, пропорциональный приращению скорости, который через третий блок умножения 26, четвертый 27 и первый сумматоры, блок управления 10 поступает в привод 11, который, приводя в движение нажимные винты, компенси рует ошибку в толщине, вызванную

scnJlhleaHHeM валков.

Если же эта ошибка компенсиру1О ется н6 полностью, то с выхода усилителя 13 поступает сигнал на вход интегратора 28, Интегратор 28 изменяет установку коэффициента на вто-. ром входе треть.его блока умноже15 ния 26, поступающую от блока 30 задания на пятый сумматор 29, и выдает корректирующий сигнал на вход четвертого сумматора 27 для компенсации низкочастотной составляющей.

Таким образом, после введения дополнительных блоков и связей извес ное устройство обладает астатизмом

2-го порядка, что позволяет устранить низкочастотную составляющую отклонения толщины полосы на выходе клети, вызванную изменением толщины маслянной пленки в подшипниках жидкостного трения опорных валков при переменной скорости прокатки.

Всплытие валков при разгоне стана приводит к. уменьшению толщины в сред нем на 0,05 мм. Компенсация этого ви да ошибки приводит к увеличению выхо да годного проката на 0,5/ и обеспе,чивает экономию порядка 200 тыс, руб. на каждый миллион тонн проката.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования толщины .проката, содержащее три сумматора, три усилителя, три блока сравнения, блок управления, интегратор, привод нажимных винтов, датчик наличия металла, датчики положения нажимных винтов, давления и раствора валков, вычислительный блок, два блока выделения эксцентриситета составляющей, два блока умножения,:ключ, логический блок, причем выход датчика положения нажимных винтов соединен со входом первого блока сравнения, выход которого соединен со входом первого усилителя; выход которого соединен с первым входом первого сумматора, вынос Которого соединен со входом т25

4О

45 блока управления, выход которого соеди нен со входом привода нажимных винтов, выход датчика давления соединен со входом второго блока сравнения, выход которого соединен со входом второго усилителя, выход датчика раствора валков соединен со входом третьего блока сравнения, выход которого соединен со. входом третьего усилителя, выход датчика наличия металла соединен со входом логического блока, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход вычислительного блока соединен с выходом третьего усилителя, третий вход вычислительного блока соединен с выходом третьего сумматора, выход вычислительного блока соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход первого блока умножения соединен с выходом третьего усилителя, выход первого блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго усилителя, выход третьего сумматора соединен со вторым входом первого сумматора и с третьим входом вычислительíîro блока, вычислительный блок содержит первый блок выделения эксцентриситета составляющей вход которого яв-! ляется вторым входом вычислительного блока и соединен с выходом третьего сумматора, .выход первого блока выделения эксцентриситета составляющей соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока вы" деления эксцентриситета соста вляющей, вход которого является третьим входом вычислительного блока и соединен с выходом третьего усилителя, выход второго блока умножения соединен с первым входом ключа, второй вход которого является первым входом вычислительного блока и соединен с выходом логического блока, а выход ключа соеди нен со .входом и нтегратора, выход которого является выходом вычислитель ного блока . и соеди нен с первым входом второго сумматора, О т л и ч а ю щ е е с я т м что с целью увеличения точности регулирования толщины полосы на выходе клети, оно дополнительно содержит блок приращения скорости, третий блок ум13 980890 14 ножения, блок задания, второй ин- пятого сумматора, второй вход кото(тегратор, четвертый и пятый сумма- рого соединен с блоком задания, а торы, причем выход блока приращения выход его соединен со вторым входом скорости соединен с первым входом третьего блока умножения, выход ... третьего блока умножения, выход ко- 5 четвертого сумматора соединен с треторого соединен с первым входом чет- тьим входом первого сумматора. вертого сумматора, вход второго ин- . тегратора, соединен с выходом третье- Источники информации, го усилителя, а выход второго интег- принятые во внимание при экспертизе ,.ратора соединен со вторым входом чет.

Составитель Ю,Назаров

Редактор М.Дылын Техред M.Tenep Корректор А,Дзятко

Заказ 955 /13 Тираж 845 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ПП11 "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,