Способ управления загрузкой, выгрузкой и перемещением заготовок в печи

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 801320631дц 4 Р 27 В 9/40 А 1 В,1 1 и Р 5 я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ИБЛИОЫЩ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к управлению механизмами нагревательной печи с шагающими балками. Цель изобретения - сокращение времени цикла загрузка-выгрузка и уменьшение интервала между заготовками. Существо изобретения заключается в том, что способ включает операции загрузки, выгрузки и перемешения заготовок в печи, формирования заданий для механизмов загрузки и перемещения заготовок, контроля наличия заготовки на позиции выгрузки и свободного пространства на входе подины печи. Новым в способе является введение операций контроля ширины поступающих заготовок на соответствие ширине первой загруженной заготовки и свободного пространства на выходе подины печи, введение нового порядка формирования заданий для механизмов загрузки и перемещения заготовок, новых условий прекращения операции перемещения заготовок в печи и возможности параллельного выполнения операций загрузки и выгрузки. 1 ил.Изобретение относится к управлению средствами загрузки, выгрузки и перемещения заготовок в нагревательных печах и может быть использовано для автоматизации управления загрузкой, выгрузкой и перемещением заготовок в печах с шагающими балками.Цель изобретения - сокращение времени цикла загрузка-выгрузка и уменьшение интервала между заготовками.На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа.Схема содержит датчики 1 - 6 соответственно пути механизмов шагающих балок и загрузки, ширины заготовки, свободного пространства на входе и выходе подины печи и наличия заготовки на позиции выгрузки; системы 7 - 9 соответственно загрузки, выгрузки и перемещения заготовок; блок 10 управления выгрузкой и блок 11 условий.Датчик 1 пути механизма шагающих балок обеспечивает на своем первом выходе последовательность Х; импульсов, количество которых в последовательности пропорционально пути, проходимого балками на каждом шаге, На втором выходе датчик 1 формирует позиционный сигнал в периоды обратного хода шагающих балок. Датчик 1 может быть выполнен на базе датчика импульсов типа ДИМ.Датчик 2 пути механизма загрузки обеспечивает на своем выходе сигнал 1.;1 в двоичном нормальном коде, величина которого пропорциональна пути, проходимому механизмом загрузки. Датчик 2 может быть выполнен на базе позиционного кодового датчика типа КДМ.Датчик 3 (измеритель) ширины заготовки предназначен для измерения ширины Ь- заготовки, подлежащей загрузке, формирования на своем первом выходе сигнала (Ь + 6)вх = Ь-+ 6-, где 6- - интервал между загружаемой и предыдущей заготовками, хранения величин (Ь + 6) вх и передачи на свой третий выход сигнала (Ь + + б) вых после поступления сигнала на его вход. Значение сигнала (Ь + 6).равно значению величины (Ь + 6)вх для заготовки, поступившей на позицию выгрузки в печи. На втором выходе датчик 3 формирует сигнал Ьь равный ширине первой заготовки, подлежащей загрузке. Датчик 3 может быть выполнен на базе измерителя ширины с оптической развертывающей системой, задатчика интервала между заготовками, например, в функции измеренной ширины (может быть выполнен на базе функционального преобразователя), регистров для хранения величин (Ь + 6) - и средств коммутации сигналов.Датчик 4 величины 1.св свободного пространства на входе подины печи обеспечивает измерение величины 1.св в соответствии с формулой 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 1.св = 1.;, + ХХ - .мин, (1) где Е- величина свободного пространства, наблюдаемая на первом выходе датчика 4;1.;1 - величина пути, пройденного механизмом загрузки при загрузке очередной заготовки, поступающая на первый вход блока 4;)(; - последовательность импульсов, поступающая с первого выхода датчика 1 на второй вход датчика 4;1. - в постоянн величина, значение которой равно минимальному пути, проходимому механизмом загрузки при загрузке заготовки.Датчик 4 может быть выполнен на базе блока выделения максимального значения, регистра, сумматора и управляемого ключа, при этом первый вход датчика 4 соединен с входом блока выделения максимального значения, выход которого соединен с вторым выходом датчика 4 и с первым входом сумматора, второй вход которого через управляемый ключ соединен с вторым входом датчика 4, третий вход которого соединен с управляющим входом ключа, выход регистра соединен с третьим входом сумматора, выход которого соединен с первым выходом датчика 4. Ключ при отсутствии сигнала на его управляющем входе замкнут, в противном случае - разомкнут. Блок выделения максимального значения в процессе увеличения значений выделяет максимальное значение 1.;1 и запоминает его на периоды уменьшения и нового роста величины 1.; ь Сумматор обновляет свое содержимое после каждого изменения выходной величины блока выделения максимальной величины и уменьшает свое содержимое на единицу в момент поступления импульса на второй вход.Датчик 5 величины 2 свободного пространства на выходе подины печи обеспечивает измерение величины 2 в соответствии с формулой 2 = 1 н+1 мин - Ь - 1- ХХ+ Х(Ь+6) (2)где 1 - постоянная величина, значение которой равно рабочему пространствуподины печи;Ь 1 - ширина первой загруженной заготовки;2 - величина свободного пространства,наблюдаемая на выходе датчика 5.1-) = 1-в+ 1 ямн - ш(Ьм,м ).где п 1 - целая часть частотного ф /(Ьвх ++ Ьвх);Ь- ширина первой заготовки, подлежащей загрузке;6-1 - интервал между первой и последующей заготовками.(Ь + 6)вх = Ьвх 1 + бвх 1,Датчик 5 может быть выполнен на базесумматора, четырех регистров и управляе 1320631мого ключа. Первый и второй входы датчика 5 соединены соответственно с входами первого и второго регистров, которыеобеспечивают запоминания первых значенийпоступающих на их входы величин. Выходы первого и второго регистров соединены с первым и вторым (вычитающими) входами сумматора, третий (вычитающий)ивход сумматора через управляемыи ключ соединен с третьим входом датчика 5, четвертый вход которого соединен с управляющим входом ключа. Пятый вход датчика 5соединен с четвертым входом сумматора, выход которого соединен с выходом датчика 5. Выходы третьего и четвертого регистров, хранящие соответственно величины 1.и 1."., соединены соответственно с пятым и шестым входами сумматора. Ключ находится в разомкнутом состоянии при наличии сигнала на его управляющем входе, Содержимое сумматора уменьшается на величину Ь 1 и 1.1 соответственно после поступления сигналов на его первый и второйвходы. Содержимое сумматора уменьшаетсяна единицу в момент поступления импульса на его третий вход. Содержимое сумматора увеличивается на величину (Ь + +б) - после поступления (изменения) сигнала на его четвертый вход.Датчик 6 наличия заготовки на позиции выгрузки в печи обеспечивает на своем выходе сигнал в периоды наличия заготовкина позиции выгрузки в печи, Датчик 6 выполняется на базе радиоизотопного датчика.Система 7 загрузки заготовок содержитмеханизм загрузки с гидравлическим приводом. Система 7 обеспечивает перемещение 15202530 заготовки от исходной позиции на заданное расстояние 1.;, величина которого поступает на первый вход системы 7. Сигнал о фактически пройденном пути поступает на второй вход системы 7. В момент равенства заданного значения пути, фактически пройденному, система управления гидроприводом обеспечивает обратный 40 ход механизму загрузки и после возвращения последнего на исходную позицию, формирует на выходе системы 7 сигнал об окончании операции загрузки.Система 8 выгрузки заготовок из печи отличается от системы 7 только тем, что содержит в своем составе датчик пути механизма выгрузки, аналогичный датчику 2.Система 9 перемещения заготовок в печи содержит механизм шагающих балок, гидро приводы вертикального и горизонтального хода шагающих балок с соответствующими системами управления гидроприводами и счетчик импульсов. Система 9 обеспечивает перемещение заготовок в печи на заданное расстояние Я, значение которого пос тупает на первый вход системы 9. Сигнал о фактически пройденном пути на каждом шаге балок поступает на второй вход системы 9, при этом на третий вход системы 9 поступает позиционный сигнал направления горизонтального хода балок. Импульсный сигнал, поступающий на второй вход, с помощью счетчика импульсов превращается в двоичный нормальный код, значение которого определяет фактически пройденный путь шагающих балок. Поступление сигнала на третий вход системы 9 блокирует работу счетчика, т.е. запрещает подсчет импульсов. Отработку заданного перемещения система 9 осуществляет с постоянным максимально возможным шагом. После поступления сигнала Ь на первый вход системы 9 последняя осуществляет операцию подьема шагающих балок и затем горизонтально перемещает заготовки на расстояние 5, В момент равенства выходной величины счетчика значению Я ход балок прекращается, на первом выходе системы 9 формируется сигнал, счетчик сбрасывается в ноль и осуществляется операция опускания шагающих балок и затем обратный ход до исходной позиции. На втором выходе системы 9 формируется сигнал на время выполнения операции опускания шагающих балок. С момента снятия сигнала Я на первом входе системы 9 прекращается ход балок, счетчик сбрасывается в ноль и осуществляется операция опускания шагающих балок и затем обратный ход до исходной позиции.Блок 10 управления выгрузкой предназначен для формирования сигнала задания для системы 8 выгрузки заготовок после поступления сигнала на его вход и может быть выполнен на базе регистра, хранящего требуемое задание, и управляемого ключа, соединяющего выход регистра с выходом блока 10. Ключ имеет два управляющих входа, первый из которых соединен с входом блока 10 управления выгрузкой. Второй вход предназначен для управления блокировкой операции выгрузки, например, в периоды неисправности (профилактики) механизмов прокатной клети или для корректировки темпа выдачи заготовок.Блок 11 условий предназначен для контроля выполнения условий;1.- ) (Ь+б)-; (3)1,; 1 + 2 ) 1 чакс + (Ь + б)вх, (4) где (Ь + б)вх = Ьвх + бвх;1 накс - максимально допустимый путь механизма загрузки1.св 1-макс - 1.нцн + (Ь+ О )вх (5) и формирования сигналов управления для механизмов 7, 8 и 9 соответственно загрузки, выгрузки и перемещения заготовок в печи. На 1, 2, 3, 8 и 9-й входы блока 11 поступают соответственно сигналы наличия заготовки на позиции выгрузки в печи (Ь + б) вх, 2, 1 св, 1,-ь На 4, 5, 6 и 7-й входы блока 11 поступают сигналы, информирующие блок 11 об окончании операции(6) соответственно загрузки, выгрузки, перемещения заготовок в печи и окончания очередного шага балок. На 1, 2 и 3-м выходах блок 11 формирует соответственно сигналы задания для системы 7 выгрузки, разрешения для блока 10 управления выгрузкой и задания для системы 9 перемещения заготовок в печи. Пока поступают заготовки, ширина которых не отличается от ширины первой загруженной заготовки, на первом и третьем выходах блока 11 обеспечиваются сигналы 1. и (Ь + 6)вх. В противном случае обеспечиваются сигнал 1.;, сформированный в соответствии с формулой 1; = 1 св + 1 мнн - (Ь+6) вх и сигнал 5,вакс, где Яккс. - максимально возможная величина шага балок.Блок 11 условий может быть выполнен например, на базе множительно-делительного блока, сумматора, блока управления, регистров, компараторов, программируемой логической матрицы (ПЛМ), триггеров и средств коммутации сигналов (ключи, коммутаторы и т.д.).Множительно-делительный блок, сумматор и блок управления обеспечивают формирование сигналов 1.ь 1.; и величин 1.;+ + Х, 1 макс - 1 мнн(Ь + 6)вх. Формирование указанных сигналов множительно-делительный блок и сумматор осуществляет последовательно во времени под управлением блока управления. При этом сформированные сигналы запоминаются в соответствующих регистрах. Блок управления идентифицирует появление (изменение) соответствующего сигнала, подключает его к соответствующему входу (входам) множительно-делитель- ного блока или сумматора с помощью средств коммутации и инициирует соответствующую операцию (последовательность операции), после выполнения которой (которых) формирует сигнал записи (запоминания) для соответствующего регистра.Регистры блока 11 предназначены для хранения (запоминания) величин Х, (Ь + 6)-, (Ь + 6)вхь 1 св, 1;, 1; ь 1 макс, 1 н, Ьмакс, 2 + + 1 -ь 1 макс - 1-мнн + (Ь + 6) вх по мере их поступления или изменения.Компараторы обеспечивают контроль выполнения условий (3), (4) и (5) и ширины заготовок, подлежащих загрузке. Программируемая логическая матрица (ПЛМ) формирует сигналы управления для блока. управления триггеров и средств коммутации, обеспечивающих подключение (отключение) выходов блока 11 к соответствующим регистрам, в функции выходных сигналов компараторов, блока управления и сигналов, поступающих на 1, 4, 5 и 6-й входы блока 11. При этом порядок и условия формирования выходных сигналов ПЛМ и блока управления однозначно определяются условиями и порядком выполнения операций предлагаемого способа. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Статическое состояние устройства характеризуется тем, что выход датчика 6 наличия заготовки на позиции выгрузки соединен с первым входом блока 11 условий и входом датчика 3 ширины заготовки, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым входом блока 11 условий и с первым входом датчика 5 свободного пространства на выходе подины печи, выход которого соединен с третьим входом блока 11 условий, первый выход которого соединен с вторым входом датчика 5 свободного пространства на выходе подины печи и первым входом системы 7 загрузки, выход которой соединен с четвертым входом блока 11 условий, второй выход которого соединен с,блоком 10 управления выгрузкой, выход которого соединен с входом системы 8 выгрузки, выход которой соединен с пятым входом блока 11 условий, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами системы 9 перемещения заготовок, первый вход которой соединен с третьим выходом блока 11 условий, восьмой и девятый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами датчика 4 свободного пространства на входе подины печи, первый вход которого соединен с выходом датчика 2 пути механизма загрузки и с вторым входом системы 7 загрузки, первый выход датчика 1 пути механизма шагающих балок соединен с вторым входом системы 9 перемещения заготовок, с третьим входом датчика 5 свободного пространства на выходе подины печи, и с вторым входом датчика 4 свободного пространства на входе подины печи, третий вход которого соединен с вторым выходом датчика 1 пути механизма шагающих балок, с третьим входом системы 9 перемещения заготовок и с четвертым входом датчика 5 свободного пространства на выходе подины печи, пятый вход которого соединен с вторым выходом датчика 3 ширины заготовки.Работа устройства начинается с момента измерения ширины первой заготовки, подлежащей загрузке. После измерения ширины первой заготовки на первом и втором выходах датчика 3 ширины появляются соотВетственно сигналы (Ь + 6) вх = (Ь + 6) вх и Ь, которые запоминаются соответственно в блоке 11 и датчике 5. Блок 11 формирует на своем первом выходе сигнал 1.; =1.ь который запоминается в датчике 5 и запускает операцию загрузки первой заготовки. По окончании операции загрузки (на четвертом входе блока 11 появляется сигнал) блок 11 снимает на своем первом выходе сигнал 1. и формирует на своем третьем выходе сигнал Я = (Ь + 6).хзапускающий операцию перемещения заготовок в печи на расстояние (Ь + 6)вхьПо окончании операции перемещения заготовок (на шестом входе блока 11 появля 1320631ется сигнал) блок 11 снимает со своего третьего выхода сигнал и проверяет с помощью компаратора соответствие ширины заготовки, подлежащей загрузке, ширине первой загруженной заготовки и при наличии соответствия формирует на своем первом выходе сигнал 1.; = 1.ь запускающий операцию загрузки второй заготовки. Пока поступаютзаготовки одинаковой ширины указанный процесс повторяется до тех пор, пока первая заготовка на займет позицию выгрузки в печи. На выходе датчика 6 наличия заготовки на позиции выгрузки появляется сигнал, который воспринимается блоком 11, Пос.ледний снимает сигнал 5 со своего третьего выхода и формирует на первом вы ходе сигнал 1; = 11; а на втором - сигнал разрешения выгрузки. Запускаются параллельно операции загрузки и выгрузки, по окончании которых блок 11 снимает сигналы с первого и второго выходов и формирует сигнал 5 на третьем выходе, запус кая операцию перемещения заготовок в печи на расстояние (Ь + б)-ь Таким образом, процесс загрузки, выгрузки и перемещения заготовок продолжается до тех пор, пока поступают заготовки, ширина которых не отличается от ширины первой загруженной заготовки.После поступления и измерения заготовки, ширина которой отличается от ширины первой загруженной заготовки, в блоке 11 срабатывает компаратор и устанавливает со ответствующий триггер в состояние 1. С этого момента блок 11 управляет операциями загрузки, выгрузки и перемещения заготовок в печи на базе анализа условий (3) и (4). Если не выполняется условие (3), то блок 11 иницирует операцию перемещения заготовок, формируя на третьем выходе сигнал Я1 макс - 1 мнн + (Ь + б) вх. Съем сигнала Ь на третьем выходе (прекращение операции перемещения) блок 11 осуществляет в момент выполнения условия (5) или при выполнении условия (3), причем про верку выполнения условия (3) блок 11 осуществляет в периоды присутствия сигнала на его седьмом входе (осуществляется операция опускания шагающих балок). При выполнении условий (3) и (4) блок 11 фор мирует сигнал 1.;, который запускает операцию загрузки, При невыполнении условий (3) и (4) блок 11 формирует сигнал сх= 1-ма 1 се - 1-мнн+ (Ь+ )вх на третьем выходе, запуская операцию перемещения заготовок в печи. При этом съем сигнала 5 блок 50 11 осуществляет в момент поступления сигнала на его первый вход, затем проверяет выполнение условия (3) и при выполнении последнего формирует на своих первом и втором выходах сигналы, инициирующие операции загрузки и выгрузки, В противном случае (условие (3) не соблюдается) формируется сигнал только на втором выходе.Таким образом, устройство осуществляет процесс загрузки, выгрузки и перемещения заготовок, ширина которых может отличаться от ширины первой загруженной заготовки.Способ обеспечивает положительный эффект, заключающийся в сокращении времени цикла загрузка-выгрузка, повышении плотности заготовок в печи и расширении. функциональных возможностей.Предлагаемый способ позволяет получить экономический эффект за счет повышения производительности печи, обусловленного сокращением времени цикла загрузка-выгрузка и повышением плотности заготовок в печи. Последнее обстоятельство дает дополнительное увеличение экономического эффекта за счет снижения удельных затрат энергии на нагрев заготовок. Кроме того, расширенные функциональные возможности способа создают реальные предпосылки для комплексной автоматизации участка нагрева заготовок, что обеспечивает дальнейший рост производительности нагревателей печи,Формула изобретенияСпособ управления загрузкой, выгрузкой и перемещением заготовок в печи, включающий контроль наличия заготовки на позиции выгрузки и с момента поступления заготовки на позицию выгрузки опускание шагающих балок и выгрузку, измерение ширины заготовки, подлежащей загрузке, и величины свободного пространства на входе печи, контроль выполнения первого условия1.св)(Ьвх + бвх),где 1 - величина свободного пространствана входе подины печи;Ь- - ширина заготовки, подлежащей загрузке;б- - интервал между предыдущей заготовкой и заготовкой, подлежащей загрузке;и при выполнении первого условия завершение перемещения заготовок в печи и осуществление последовательного измерения пути для механизма загрузки и операции загрузки очередной заготовки, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени цикла загрузка-выгрузка и уменьшения интервала между заготовками, после измерения ширины первой заготовки осуществляют последовательно операцию измерения пути для механизма загрузки в соответствии с первой формулой1.1 = 1.+ 1.мнн - в (Ьвх, + бвх 1),где 1.1 - путь механизма загрузки;1. - длина рабочего пространства печи;1.мнн - минимальный путь механизма загрузки;Ь- ширина первой заготовки, подлежащей загрузке.1320631 10 1., = 1.св + 1.мнн - (Ьвх + бвх),Составитель А. АбросимовРедактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор В. БутягаЗаказ 2648/43 Тираж 543 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035,Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 96 нх - интервал между первой и последующей заготовками;в - целая часть частного 1./Ьнх ++ бнх и операцию загрузки первой заготовки, после чего циклически до тех пор,пока поступают заготовки одинаковой ширины, последовательно осуществляют операциюсравнения ширины поступаю 1 цей заготовкис шириной первой загруженной заготовки,операцию загрузки и операцию перемещениязаготовок в печи на расстояние (Ьнх ++ 6 нх), после поступления заготовки на позицию выгрузки и опускания шагающих балок циклически до тех пор, пока поступаютзаготовки одинаковой ширины, последовательно осуществляют параллельно операции выгрузки, загрузки и операцию перемещения заготовок в печи на расстояние(Ьнх + бвх), измеряют величину свободногопространства на выходе печи и с моментапоявления заготовки, ширина которой отличается от ширины первой загруженной заготовки, контролируют выполнение второгоусловия1;+ Х ) 1 макс + (Ьвх + бвх),где 1.;- путь механизма загрузки, пройденный при загрузке очередной заготовки;Х - величина свободного пространствана выходе печи;Е к, - максимально допустимый путь механизма загрузки,и, при выполнении первого и второго условий, последовательно осуществляют операцию измерения пути для механизма загрузки в соответствии с второй формулой где 1; - путь механизма загрузки,операцию загрузки и операцию перемещения заготовок в печи, при этом операцию 5 1 О 15 20 25 30 перемещения заготовок в печи прекращают с момента выполнения условия 1.св) 1.макс - 1." + (Ь- + онх) или при соблюдении первого условия, причем проверку выполнения первого и второго условий осущест. вляют в период опускания шагающих балок, при выполнении первого условия и несоблюдении второго условия последовательно осуществляют операцию измерения пути для механизма загрузки в соответствии с второй формулой и операцию загрузки, по завершении которой проверяют выполнение первого условия, при несоблюдении которого осуществляют операцию перемещения заготовок в печи, причем операцию перемещения заготовок прекращают с момента поступления заготовки на позицию выгрузки в печи, после поступления заготовки на позицию выгрузки и опускания шагающих балок проверяют выполнение первого условия, при соблюдении которого осуществляют операцию измерения пути для механизма загрузки в соответствии с второй формулой и затем операции загрузки и выгрузки проводят параллельно, по завершении которых проверяют выполнение первого и второго условий, при несоблюдении которых осуществляют операцию перемещения заготовок в печи, причем операцию перемещения заготовок прекращают с момента поступления заготовки на позицию выгрузки в печи, после поступления заготовки на позицию выгрузки и опускания шагающих балок проверяют выполнения первого условия, при соблюдении которого осуществляют операцию измерения пути для механизма загрузки в соответствии с второй формулой и затем операции загрузки и выгрузки проводят параллельно, по завершении которых проверяют выполнение первого и второго условий,