Устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети

35 Изобретение относится к прокатномупроизводству и может быть использовано в отказоустойчивых системах контроля и регулирования параметров прокатки.Цель изобретения - повышение достоверности сигналов напичия металлав клетях, отказоустойчивости устройства, определения наличия металлав валках прокатных клетей,На фиг.показана структурнаясхема устройства; иа фиг, 2 - блокформирования разности давлений; на.фиг. Э - блок сравнения с уставкой, 15на фиг. 4 - блок. формирования сигналов готовности; на фиг. 5 - блокформирования выходного сигнала нали"чия металла.Устройство содержит элементза- Ч 20держки, фильтрующий элемент 2, блоки.3 и 4 формирования разности давлений,блоки 5-7 сравнения с уставкой, блок8 вычисления модуля разности, мажоритарный элемент 9, блок О формирова ния сигналов готовности, блок 11формирования выходного сигнала наличия металла, причем внешний входустройства соединен с входами элемента 1 задержки и фипьтрующего элемента 2, выход которого соединен свходами блоков 3 н 4 формированияразности давлений, выходы каждогоиэ которых соединены с соответствующими входами первых двух блоков 5и 6 сравнения с уставкой и с входамн блока 8 вычисления модуля разнос,ти, выход которого соединен с входомтретьего блока 7 сравнения с уставкой, выход третьего блока 7 сравне"ния с уставкой соединен с пятым входом блока 11 формирования выходного сигнала наличия металла и с первым входом мажоритарного элемента 9,два других входа которого соединены 45с выходами первых двух блоков 5 н 6сравнения,.а выход мажоритарного:элемента 9 соединен с первымвходомблока 1 формирования выходного сигнала наличия металла, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходамиблока .О формирования сигналов готов"ности, а четвертый вход соединен свыходом элемеи 1 а 2 задержки.. Изобретение предусматривает частице реализации отдельных блоковфиг;,2-5 Блоки 3 и 4 формированияразности давлений однотипны и допускают реализацию, показанную для блока 3 на фиг.2, Датчики 12 усилия прокатки с приводной н непрнводной сторон клети соединены с измерителем(аналого-цифровым преобразователем)13, на выходах которого формируетсякод аналогового сигнала, полученногоот датчика 12 усилия прокатки, Выхо"ды измерителя 3 соединены с первыми.входами регистра 14 н блока 15 вычисления разности. Второй (управляющий)вход регистра 14 является внешнимвходом блока 3(4) формирования разности давлений, а выход регистра 14соединен с вторыми входами блока 15вычисления разности,Блоки 5-7 сравнения с уставкойаналогичны и могут быть выполнены какпоказано на фиг,3. Задатчик 16 уставки соединен своими выходами с входамн узла 17 сравнения, вторыми входами которого являются внешние входы,а выход служит внешним выходом блока5(6,7) сравнения с уставкой. Сигнална выходе блока 5 (6 н 7) сравненияс уставкой может принимать значениялогических фО" или "1", в зависимости от числовых значений кодов на входах (больше, меньше, больше равно, ихкомбинации).Блок 10 формирования сигналов готовности допускает реализацию (фиг,4)в виде датчика 18 скорости валков,измерителя 19 и двух блоков 20 и 21сравнения с уставкой, Блоки 20 н 21по исполнению могут быть аналогичныблокам 5,6 и 7, функциональная схемакоторых приведена на фиг. 3, Датчик8 скорости валков и измеритель 19позволяют получить текущий код скорости валков клети (например, линейную или угловую), Блоки 20 и 2 поэ".воляют сравнивать значение текущейфактической скорости с верхними ннижнимн порогами, соответствующимидопустимым скоростям рабочей клети,1Если код скорости находится в допус"ке (между верхней и нижней уставкамискорости), на первом и втором выходахблока 10 формирования сигналов готовности выдается логическая ф".В противном случае на одном из еговыходов появляется сигнал логический"0". Появление двух нулей на выходах,блока 10 формирования сигналов готовности говорит о его неисправности,Блок 1 может иметь частную реализацию, показанную на,фиг,5, и содержатьснижению качества проката, что эквивалентно технологическому отказу1,браку) или последующему отказу клети. Сигнал на выходе блока 7 выдает ся, если значение модуля разности.превосходит заданное значение. В зависииости.от типа характерного отказа в клети можно выбирать логическиезначения сигналов на выходе блока 7,в наибольшейстепени учитывающиевлияние этих отказов, Так, например,если более характерным отказом явля-ется значение минимального значениядавления в винте (например, обрыв выводов датчиков давления, отсутствиеФиксации нажимных винтов, обрыв входови выходов измерителя), то единичныйсигнал на выходе блока 7 может соответствовать превышению. разности эа 5 15445три элемента 22-24 И, элемент ИЛИ 25и узел 26 анализа отказа,При появлении на втором и третьемвходах элемента И 22 сигналов готов"ности с выходов блока 10, на выходблока 11 деформирования выходногосигнала наличия металла (СНМ). проходит сигнал наличия металла с выходамажоритарного элемента 9 При отсутствии одного иэ сигналов готовности(логический "О") на выход СНМ с элементом 1 задержки подается сигнал наличия металла от предыдущей клети(по направлению прокатки полосы),полученный путем задержки сигнала наличия металла от предыдущей клети,в элементе 1 Сигнал "Отказ", получаемый на выходе узла 26,позволяетФиксировать отказы по данной клети, 20Значение сигнала на выходе "Отказ"равно логической "1" при единичномсигнале по пятому входу блока 11 врезультате недопустимости рассогласования между разностями кодов с выходов блоков 3 .и 4, при наличии двухсигналов неготовности от блока 10 ипри несовпадении сигнала от предыдущей клети с сигналом наличия металла по данной клети, полученном на выходе элемента И 22, Использование выхода "Отказ" позволяет повысить достоверность сигнала на выходе СНМ,учитывая его при использовании сигнала свыхода "СНМ", Время задержки в элементе 1задержки выбирается равным времени прокатки от предыдущей клети до данной в соответствии со скоростью прокатки, Элемент1 задержки позволяет получить задержанный сигнал наличия металла от преды4 Одущей клети, который используется вкачестве СНМ, если в данной клети .не удалось сформировать свой достоверный сигнал наличия металла. Входной сигнал элемента 1 задержки используется для фиксации давленияв нажимных винтах валков клети в момент входа металла в клеть,Блоки Зи 4 позволяют сформироватьразность кодов сигналов текущего давления в равом и Левом нажимных вин"тах валков клети, С этой целью сигнал от датчика 13 давления преобразуется в цифровой код в измерителе13, который подается в регистр 14и в блок 15, в которбм вычисляетсяразность кодов, поступающих от регистра 14 и от измерителя 13. Приотсутствии задержанного СНМ с выхода 15фильтрующего элемента 2 (вход 20 блока 3), содержимое регистра 14 совпадает с кодом от блока 13. В результате на выходах блока 3(4) вычисления разности получается код нуля (нулевое рассогласование) между давлениями в нажимных винтах. При появлении задержанного СНМ от предыдущей клети, значение кода от измерителя 13 Фиксируется в регистре 14 и в дальнейшем не изменяется до сброса сигнала от фильт рующего элемента 20 в нулевое значение.На выходах блока 15 вычисления разности получается разность кодов давлений металла в момент вхождения металла в клеть и текущего давления в валках, Это позволяет оценить давление на металл в валках клети при прохождении половы, Блок 8 позволяет определить модуль разности кодов давления на металл в правом и в левом нажимных винтах, поступающий со- . ответственно от блоков 3 и 4. Блоки 65 и 7 позволяют оценить наличие металла по усилию прокатки с приводной и неприводной стороны клети. СНМ на выходах блоков 5 и 6 появляютсяпри превышении уставок, задаваемыхв задатчике 16. Блок 7 позволяет определить отсутствие отказов по модулю разности между измерителями. Ненулевая разность обусловлена., несимметрией нли неравномерностью нагрузки, что позволяет оценить наличие конструктивно-технологического отказа. Превышение заданного модуля может, в частности, говорить об изгибе полосы или ее несимметричном положении в валках, что приводит кданного уровня уставки, а нулевой -в противном случае, Сигналы от блоков 5-7 поступают в мажоритарный элемент 9, который позволяет получитьдостоверный СНМ, При наличии двух кпитрех нулевых нли единичных сигналовот блоков 5 н 6 на выходе мажоритарного элемента 9 появляется нулевойили единичный сигнал, соответствующий отсутствию.нли наличию металлав данной клети, независимо от сигнала на входе блока 7, т.е. обеспечивается отказоустойчивость по максимальному рассогласованию давлений.При отказе на выходах блоков 5 или 6появляются различные сигналы В зависимости от характерных отказов блок 7выдает сигнал, соответствующий достоверному (предпочтительному ) СНИ ввалках клети, т,е. обеспечивается отказоустойчивость по каналам выходовблоков 5 либо 6.Блок 10 позволяет оценить достоверность работы клети по проверке,на пример, нахождения текущей скоростиВращения валков в заданных границах(между минимальным и максимальным),1 частной реализации блока 10 (юиг.4)текущее значение скорости определяется с помощью датчика 18 скорости,выходной сигнал от которого преобра"зуется в измерителе 13 в цифровой код,который сравнивается в блоках 20 и 21с нижней и верхней уставками значений 5Скорости (эадатчик 161, Если, например, текущая скорость больше минимального значения, на выходе блока 20появляется сигнал логической "1", апри скоростиу меньшей максимальной 40на выходе блока 21 появляется такжесигнал логической и 1", разрешая прохождение СНИ с выхода мажоритарногоэлемента 9 на выход СНИ блока 11 Формирования выходного сигнала наличия 45металла, При нарушении одного из этихусловий на одном из выходов блока форчмирования сигналов готовности появляется сигнал логического "Оф, которыйзапрещает прохождение сигнала от ма"жоритарного элемента 9 на выход:СИИблока 11, разрешая прохождение сигна,па с выхода элемента 1 задержки,Тем,самым обеспечивается отказоустойчивость даннвго устройства Отиосительно отказов элементов и блоков2-.7, а также отказов по выходам блока 10, Так, в частности, при отка"зах в блоках 20 либо 21 иа их выходахФ появляются несовпадающие сигналы, что приводит к переходу на работу с СНМ от предыдущей клети (с выхода элемента 1 задержки).Работа устройства происходит в следующей. последовательности. При отсутствии полосы в смежной клети регистры 14 блоков 3 н 4 установлены в режим приема кода от измерителей 13 давления для давления от датчиков 12. На выходе блока 15 выделяется нулевой код, соответствующий нулевому давлению на металл со стороны валков (левого или правого винта). При появлении металла в предыдущей клети регистры 14 блоков 3 н 4 фиксируют давление в нажимных винтах перед входом полосы в клеть и на выходе блока 15 получается разность давлений свободной клети и клети с металлом. Если эти разности превышают уставки, заданные в блоках 5 и 6, на нх выходах вырабатывается сигнал наличия металла В противном случае на выходах 5 и б вырабатывается сигнал отсутствия металла. Кроме того, с помощью блоков 8 и 7 определяется допустимое рассогласование между давлениями по правому и левому винту, что позволяет оценить достоверность кодов на выходах блоков 3 н 4, По оценке модуля разности кодов от бло,ков 3 и 4 при заданном предположении о характерных отказах на выходе блока 7 формируется вспомогательныйсигнал наличия металла. По СНМ от блоков 5-7 в элементе 9 на его выходе формируется СНМ по клети, Тем самым обеспечивается положительный эффект при испольэовании устройства - повышаются отказоустойчивость и достоверность формирования СНМ.По сигналу готовности клети от блока 10 и СНМ от предыдущей клети н"е элемента 9 в блоке 11 вырабатывается СНИ по выходу СНМ для данной клети. В частной реализации блока 10 (фиг,4) сигналы готовности вырабатываются по скорости вращения валков клети, Если скорость вращения. находится в заданных пределах, на выходах блока 10 формирования сигналов готовности Формируются единичные сиг" напы, которые разрешают выдачу сигнала с выхода мажоритарного элемента 9 в качестве СНИ, на выход СНЙ блока 11. Если же скорость ниже или выше допустимой, на выходах блока 10 Форми руются нулевые сигналы, разрешая прохождение сигнала предыдущей клети вкачестве сигнала на выходе СНИ блока 11. При наличии отказов на второмвыходе (выходе "Отказ" ) блока 11 формируется сигнал наличия отказа. Формула и з обретения101, Устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети, содержащее блок формирования разности давлений, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьппе ния достоверности определения сигнала наличия металла в клети, оно снабжено элементом задержки, фильтрующим элементом и вторым блоком формирования разности давлений в валках клети, 20 тремя блоками сравнения с уставкой, блоком вычисления модуля разности, мажоритарным элементом, блоком формирования сигналов готовности, блоком формирования выходного сигнала наличия металла, причем внешний вход устройства соединен с входами элемента задержки и фнльтрующего элемента, выход которого соединен с входами блоков формирования разности давлений,30 выходы каждого из которых соединены с соответствующими входами первых двух блоков сравнения с уставкой и с входами блока вычисления модуля разности, выход которого соединен с вхо дом третьего блока сравнения с устав- ф кой, выход третьего блока сравнения с уставкой соединен с пятым входом блока формирования выходного сигнала наличия металла и с первым входом ма .жоритарного элемента, два других входа которого соединены с выходами первых двух блоков сравнения, а выход мажоритарного элемента соединен с первым входом блока формирования выход ного сигнала наличия металла, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования сигналов готовности, а четвертый вход - с выходом 50 элемента задержки.2, Устройство по п. 1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что каждый из блоков формирования разности давлений . в валках клети состоит из датчика усилия прокатки, измерителя, регистра и блока вычисления разности, причем выход датчика усилия прокатки служит 1 Овходом измерителя, выход которого соединен с первым входом регистра, второй вход которого является входом блока формирования разности давлений в валках клети и первым входом блока вычисления разности, второй вход кото" рого соединен с выходом регистра,3. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок сравнения с уставкой содержит задатчик уставки и узел сравнения, причем вы" ход задатчика уставки соединен с первым входом узла сравнения, второй вход которого является входом блока сравнения с уставкой.4. Устройство по п. 3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования сигналов готовности содержит цатчик скорости валков прокатной клети, измеритель, два блока сравнения с уставкой, причем выход датчика скорости валков прокатной клети соединен с входом измерителя, выход которого соединен с входами блоков сравнения с уставкой, выходы которых являются выходами блока формирования сигналов готовности.5. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности формирования сигналов наличия металла, блок формирования выходного сигнала наличия металла содержит три элемента И, элемент ИЛИ и узел анализа отказа, причем два первых входа первых двух эле-, ментов И и узла анализа отказа соответственно соединены между собой и являются вторым и третьим входами блока формирования выходного сигнала наличия металла, первый вход которого является первым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ и с третьим входом узла анализа отказа, выход второго элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И, первый вход которого является четвертым входом блока формирования выходного сигнала наличия металла, выход третьего элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ и с четвертым входом узла анализа отказа, пятый вход которого является пятым входом блока формирования выходного сигнала наличия металла, выходами которого являются выход элемента ИЛИ и выход узла анализа сигнала.1544515 Составитель А. Сергеевр Техред А;Кравчук . Корректор едакт А к кщз 4 Тираж 401 Подписи НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101