Устройство импульсного регулирования положения нажимных винтов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл, В 21 В 37/00 Вкудоретоапай комнтет СССР ао Юом нэобретеннй н открытой(53) УДК 621.771. ;01 (088 8) Дата опубликования описания 17.07.82 И. А. Опрышко, Н. А. Полищук, В. Л. Плус, И."В "Кохан, Е. В. Британчук, П. С. Гринчук и В. ЕСергеев(72) Авторы изобретения Киевский институт автоматики им. ХХт съезда КПСС и Научноисследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт Производственного объединения "НовокраматорсМиймашиностроительный завод(54) УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСН(ХО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ НАЖИМНЫХ ВИНТОВ 1Изобретение относится к прокатномупроизводству, а именно к автоматическому регулированию толщины полосы на станах горячей прокатки.Известно устройство для автоматического регулирования топшины проката, содержащее датчик наличия металла, блокизмерения положения нажимных винтов,усилия прокатки и раствора валков, подключенные через элементы сравнения те 1 окущих параметров с заданными и усилители к сумматору, выход которого черезблок управления подключен к приводу нажимных винтов 1),Известно также устройство, содержащее ряд косвенных регуляторов толщиныполосы, устанавливаемых на всех либочасти клетей чистовой группы стана, иинтегрального устройства коррекции попоказаниям толшиномера на выходе стана оВ основу работы регуляторов заложен известный принцип Симса-Головина 2 ).Однако применение указанных устройствна станах приводит к увеличению эцерго 2затрат и ускоренному износу механизмовнажимных винтов.Наиболее близким по технической сушности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее измеритель усилия прокатки, элемент сравнения, задатчик усилия прокатки, регулятор положения нажимных винтов,блок коррекции по выходной толщине,таймер коррекции и датчики наличия металла в клетях чистовой группы, причем выход измерителя усилий прокатки соединенс первым входом элемента сравнения,второй вход которого соединен с выходомзадатчкка усилия прокатки 3,Однако в этом устройстве значениеуправляющего воздействия для нажимныхмеханизмов определяется непрерывно икроме полезной составляюшей содержитсигнал помехи, обусловленной наличиемэксцентриситета опорных и рабочих валков и имеющей частоту, сопоставимую счастотой полезного сигнала, вследствиечего имеет значительное число включе -36 3 9428 ний привода нажимных винтов, что приводит к ускоренному износу нажимйых ме. ханизмов и увеличению энергозатрат. Снижение же числа включений за счет фильтрации сигнала значительно увеличи вает статическую и динамическую погреш ность регулирования.Цель изобретения - уменьшение износа механизмов нажимных винтов и энергозатрат. 1 ОЦель достигается тем, что устройство импульсного регулирования положения нажимных винтов, содержащее измеритель усилия прокатки, элемент сравнения, регулятор положения нажимных винтов, задаъ чик усилия прокатки, блок коррекции по выходной толщине полосы, таймер коррекции и датчики наличия металла в клетях чистовой группы, причем выход измерителя усилия прокатки соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходомзадатчика усилия прокатки, дополнительно содержит интегро-"запоминающий блок, состоящий из последовательно соединенных сумматора и интегратора, охваченных отрицательной обратной связью и схе му управления интегро-запоминающим блоком, причем вход интегро-запоминающего блока соединен с выходом элемен- М та сравнения, а выход со входом регулятора положения нажимных винтов, первый вход схемы управления интегрозапоминающим блоком соединен с выходом таймера коррекции, второй и третий .55 входы - с выходом блока коррекции, четвертый вход - с выходом датчика йаличия металла в данной клети и пятый вход - с выходом датчика наличия металла в тредыдущей клети, а выход охе- щ мы управления соединен с управляющим входом интегратора интегро апоминающего блока.Схема управления интегро-запоминающим блоком содержит формирователь ф 5 импульсов, три иивертора, три схемы И, схему ИЛИ, генератор импульсов и элемент временной задержки, причем выход формирователя импульсов через первый инвертор соединен с первым входом пер- О вой схемы И, выход которой подключен к первому входу схемы ИЛИ, выход второго инвертора подключен на первый вход второй схемы И, выход которой соединен со вторым входом схемы ИЛИ, 55 второй вход второй схемы И соединен с выходом генератора импульсов, выход схемы ИЛИ соединен с первым входом третьей схемы И, второй вход которой соединен с выходом элемента временной задержки, выход третьей схемы И соединен со входом третьего инвертора.Работа системы автоматического регулирования толщины папосы в импульс- ной режиме обеспечивает отработку возмущения в течение, например, 1 с, после чего следует пауза, длительностью, например, 4 с, во время которой возмущение не отрабатывается и привод невключается, за счет чего количество включений привода уменьшается во столь:М ко раз, во сколько время паузы больше времени отработки возмушающеге воздействия, что и приводит к уменьшению энергозатрат и износа оборудования. Такое импульсное регулирование положения нажимных винтов в системе автоматичес. - кого регулирования толщины полосы осуществляется путем введения в устройство интегро-запоминающего блока.На чертеже показана блок-с:хема предлагаемого устройства.Устройство содержит измеритель 1 усилия прокатки, элемент 2 сравнения, регулятор 3 положения нажимных винтов, задатчик 4 усилия прокатки, блок 5 коррекции по выходной толщине полосы, тай-. мер 6 коррекции, датчик 7 наличия металла в данной клети, датчик 8 наличия металле в предыдущей клети, интегрозапоминающий блок, состоящий нз последовательно соединенных сумматора 9 и интегратора 10, охваченных отрицательной обратной связью, и схему управления интегро-запоминающим блоком. Выход измерителя 1 усилия прокатки подключен к первому входу элемента 2 сравнения, на второй вход которого подключен выход задатчика 4 усилия прокатки. Выход элемента 2 сравнения подключен к первому входу сумматора 9, выход которого подключен к первому входу интегратора 10, выход которого соединен с регулятором 3 положения нажимных винтов, выход интегратора 10 подключен ко второму входу сумматора 9, образуя отрицательную обратную связь.Схема управления интегро-запоминаю. щим блоком содержит формирователь 11 импульсов, инверторы 12, 13 и 14, схемы 15,16 и 17 И, схему 18 ИЛИ, генератор 19.импульсов и элемент 20 временной задержки.Вход формирователя 11 импульсов является первым входом схемы управления интегро-аапоминающим блоком и сое42836 6 5 1 О 15 20 25 3 О 35 4 О 45 5 О динен с выходом таймера 6 коррекции, второй вход схемы 15 И является вторым входом схемы управления, а вход инвертора 13 третьим входом схемы управлейия, которые соединены с выходом . блока 6 коррекции,по выходной толщине полосы, вход элемента 20 временной задержки является четвертым входом схемы управления и соединен с выходом . датчика 7 наличия металла в данной клети, а третий вход схемы 17 И - пятым входом схемы управления интегро-запоминающим блоком и соединен с выходом датчика 8 наличия металла в предыдущей клети. Выход формирователя 11 импульсов через инвертор 12 соединен с первым входом. схемы 15 И, выход которой подхвочен к первому входу схемы 18 ИЛИ, выход инвертора 13 подключен на первый вход схемы 16 И, выход которой соединен со вторым входом схемы 18 ИЛИ, на второй вход схемы 16 И нодключен выход генератора 19 импульсов, выход схемы 18 ИЛИ соединен с первым входом схемы 17 И, второй вход которой соединен с выходом элемента 20 временной задержки, выход схемы 17 И, соединен со входом инвертора 14, выход которого является выходом схемы управления и соединен с унрааляюшим входом интегратора 10 интегро-запоминаюшего блока.Устройство работает следующим образом.В процессе прокатки фактическое усилие прокатки с выхода измерителя 1 усилия прокатки поступает на первый вход элемента 2 сравнения, где сравнивается с величиной заданного усилия прокатки, полученной в режиме "Настройка" и хранящейся в задатчике 4 усилия прокатки. На выходе элемента 2 сравнейия появляется сигнал отклонения фактического давления от заданного, который отслеживается интегро-запоминаюшим блоком, состоящим из последовательно соединенных сумматора 9 и интегратора 10, охваченных отрицательной обратной связью, и выдается в регулятор 3 положения нажимных винтов. грирования, реальная величина которой составляет, примерю, 0,1 с.Управление интегратором 10 производится посредством сигналов определенного уровня, поступающих с выхода схемы управления иигегро апоминающим блоком на управляющий вход интегратора 10, причем на вход схемы управления подаются сигналы от блока 5 коррекции и таймера 6 коррекции, а также от цатчика 7 наличия металла в данной клети и датчика 8 наличия металла в предыдущей клети.При входе головного конца прокатыва емой полосы в данную, клеть интегрозапоминающий блок отслеживает величину управляющего воздействия, которая поступает в регулятор 3 нажимных винтов для отработки ее нажимными механизмами. При этом устраняется среднее отклонение толщины полосы от заданного значения, вызванное отклонением температуры полосы. В этот момент интегратор 10 находится и режиме Интегрирование" и его работа не. зависит.ни от генератора 19 импульсов, ни от работы блока 5 коррекции, так как на второй вход схемы 17 И через элемент 20 временной задержки не поступает сигнал с выхода датчика 7 наличия металла. в данной клети и соог- ветствукнций этому сигнал с выхода схемы 3.7 И через инвертор 14 подается на управляющий вход интегратора 10, обеспечивая его работу в режиме ИнтеЯгрирование .По истечении выдержки времени, равной, например 2 с, т.е, времени прохода Толовы" полосы, опреде ляемой эпементом 20 временной задержки наступает пауза в работе регулятора и сигнал с выхода датчика 7 наличия металла в данной клети поступает на второй вход схемы 17 И, разрешая тем самым прохождение сигналов от генератора 19 импульсов либо от блока 5 коррекции и таймера 6 коррекции через схему 17 И и инвертор 14 на управляющий вход интегратора 10, обеспечивая его работу в режиме "Иьтегрирование" - "Память".В режиме слежения на выходе интегратора 10 повторяется сигнал с выхода элемента 2 сравнения со статической погрешностью, равной нулю, и дамической погрешностью, обусловленной постоянной времени интегрирования интегратора 10. Поэтому, следует выбирать минимально возможную постоянную времени интеПри неработающем блоке 5 коррекции по выходной толщине управление интегратором 3.0 осушествляется от генератора 3.9 импульсов, вырабатывающего импульс постоянной частоты, определяемой из условия максимального снижения числа включений привода нажимных устройств без существенного снижения точности регулирования.Последовательность импульсов, пвтучаемая с,выхода генератора 19 импуиь сов через схемы 16, 17, 18 И ИЛИ И и анвертор 14, поступает на управляю;щий вход интегратора 10, обеспечивая 3 попеременную работу его либо в режиме "Интегрирование, либо в режиме "Память.В момент включения блока 5,коррекции по выходной толщине происходит отк- ф лючение регулятора 3 положения нажим ных винтов от генератора 19 импульсов и начинается его работа от таймера 6 коррекции. При этом частота включений 1механизмов нажимных устройств не может превышать частоты срабатывания гаймера 6 коррекции.Сигнал об окончании замера с выхода таймера 6 коррекции поступает в формирователь 11 импульсов, который о вырабатывает импульс, длительностью например, в 1 с, поступающий через инвертор 12 на первый вход. схемы 15 И, на второй вход которой поступает сигнал от блока 5 коррекции о включении коррекции, Одновременно, этот же сигнал через инвертор 13 подается на первый вход схемы 16 И, запрещая прохождение сигналов от генератора 19 импульсов в схему 18 ИЛИ. Сигнал с ЗО выхода схемы 15 И через последовательно соединенные схему 18 ИЛИ, схему 17 И и инвертор 14 поступает на управляющий вход интегратора 10. В этот момент интегратор 10 работает в ре- З 5 жиме "Интегрирование" и управляющее воздействие поступает,в регулятор 3 положения нажимных винтов. По истечении времени, задаваемого формирователем 11 импульсов, сигнал на его выходе исчезает, что приводит к переводу интегратора 10 в режим "Память. Этот режим будет длиться до тех пор, пока на выходе таймер 6ДЯ коррекции вновь не появится сигнал об окончании нового замера, который опять переведет интегратор 10 в режим "Ин тегрирование" и цикл повторится, Таким образом, интегратор 10 работает пооче.редно в режимах Интегрирование"- Память", причем частота чередования этих режимов обуславливается частотой срабатывания таймера 6 коррекции или генератора 19 импульсов.При прокатке Хвоста полосы устраняется отклонение толщины, обусловленное прокаткой Хвоста полосы без натяжения, при этом интегро-запоминакиций блок отслекивает величину управляющего воздействия так же, как и при прокатке фРоловы" полосы. В этот момент интегратор 10 должен находит ся в режиме Интегрирование", В мо-мент прокатки "Хвоста" полосы, т,е.при отсутствии ее в предыдущей клети, сигнал с датчика 8 наличия металла в предыдущей клети не поступает на третий вход схемы 17 И, тем самым запрещая прохождение сигналов от блока 5 коррекции, таймера 6 коррекции и генератора 19 импульсов на управляющий вход интегратора 10,и обеспечивая его работу в режиме "Интегрирование".Существенным преимуществом предлагаемого устройства является то, что работа системы автоматического регулирования толщины полосы в,импульсном режиме уменьшает энергозатраты 1и износ механизмов нажимных винтов, так.как число включений привода существенно уменьшается, примерно в 4 раза, При этом также уменьшается нагрев двигателей, т.е. увеличивается значение величины допустимого тока, вследствие чего возникает воэможность применения двигателей с меньшей ПВ продолжительностью включения) при той же мощности, что приводит к уменьшению габаритов двигателей, а следовательно, к увеличению быстродействия и снижению стоимости оборудования"Экономический эффект от использования предлагаемого устройства примерно 20 тыс, руб, за счет уменьшения энергозатрат и увеличения срока службы механооборудованияФормула изобретения1, Устройство импульсного регулирования положения нажимных винтов, содержащее измеритель усилия прокатки, элемент сравнения, регулятор положения нажимных винтов, задатчик усилия прокатки, блок коррекции по выходной толщине полосы, таймер коррекции и датчики наличия металла в клетях чистовой группы, причем выход измерителя усилия прокатки соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика усилия прокатки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения износа механизмов нажимных винтов и энергозатрат, оно дополнительно содержит интегрозапоминающий блок, содержашнй суммаВ94 9 тор и интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, и схему управления интегро-аапоминающим блоком,причем вход интегро.мцгомииающего блока соединен с выходом элемента сравнения, а выход - со входом регулятораположения нажимных винтов, первый входсхемы управления интегро запоминающимблоком соединен с выходом таймера коррекции, второй и третий входы - с выходом блока коррекции, четвертый входс выходом датчика наличия металла вданной клети и пятый вход - с выходомдатчика наличия металла в предыдущейклети, а выход схемы управления соединен с управляющим входом интегратораинтегзо-запоминающего блока,2, Устройствопоп. 1, отлич аю щ е е с я тем, что схема управлешиинтегро-еаномииающим блоком содержитформирователь импульсов, три инвертора,гри схемы И, схему ИЛИ, генератор импульсов и элемент временной задержки,причем выход формирователя импульсов 2836 10через первый инвертор соединен с первымвходом первой схемы И, выход которойсоединен с первым входом схемы ИЛИ,выход второго инвертора соединен с леулвым входом второй схемы И, выход которой соединен со вторым входом схвмыИПИ, второй вход второй схемы И, соединен с выходом генератора импульсов,выход схемы ИЛИ соединен с первымф входом третьей схемы И, второй входкоторой соединен с выходом элемещавременной задержки, выход третьей схемы И соединен со входом третьего иввертора.И Источники инюрмации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3881335,кл. В 21 В 38/00, опублик. 197,2."АоМюабс роде совЬ о 6 ов Ое мо 20 беги %ос дар "оабюц тмИЕ", Ъое андМеев Ъ., йф Н,4961.3. Система автоматического регупирования толщины полосы САРТ- ЗМ,Проспект выставки "АСУ, 1974.942836 Составительлинец Техред К,Иьщ ва Редактор оррект иницкая 845 Подписное нного комитета СССРетений и открытий -35, Раушская иаб., д. 4/5 илиал ППП Патент" Закаэ 4953/12 ИНИИПИ Государст по делам иэоб 3035, Москва