Устройство программного управления приводом кантователя

ЛЬСТВУ нс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ.стана. Регулируемые приводы. Принципиальные схемы. Технический проект,ГПИ тяжпромэлектропроект, Свердловское отделение, Р С 17647-1, 1973.2, Авторское свидетельство СССРУ 795597, кл, В 21 В 37/00, 1977.(54) (57) устРойство пРОГРАммноГОУПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ КАНТОВАТЕЛЯ обжимного реверсивного прокатного стана,содержащее командоаппарат, задатчикинтенсивности и систему подчиненного,регулирования, включающую контур ре.гулирования положения с датчиком ирегулятором положения, контур регулировайия скорости с датчиком и регулятором скорости, контуры регулирова иятока и напряжения соответственнодатчиком и регуляторами тока и напряжения, тиристорный преобразователь ссистемой импульсно-фазового управления, электродвигатель, блок вычисления рабочей скорости встречи крючьевкантователя с раскатом, блок выработки и выдачи сигнала ограничения, блокконтроля приложения и сброса нагрузкиблок вычисления рабочей скорости отрыва крючьев кантователя от раската,блок определения момента начала торможения, при зтбм выход датчика око"рости одновременно соединен с входами блока вычисления рабочей скорости, встречи крючьев кантователя с раскатом и блока вычисления рабочей скорости отрыва крючьев кантователя от рас"ката, выход датчика тока соединен с вхо; дом блока контроля приложения и сброса . нагрузки, выход датчика положения соединен с входом блока определения момента начала торможения, выход блока кон- троля приложения и сброса нагрузки соединен с входами блока определения момента качала торможения и блока выработки й выдачи сигнала ограничения, выходы блока вычисления рабочей скорости встречи крючьев кантователя с раскатом и блока вычисления рабочей скорос ти отрыва крючьев кантователя от раската через блок выработки и выдачи ,сигнала ограничения соединены с входами задатчика интенсивности и регулятора скорости, выход блока определения момента начала торможения соединен Е с входом регулятора положения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаення надежности и сокр ния времени кантовки без снижения долговечности механо-и электрообору дования, оно дополнительно содержит Я блок контроля величины технологического зазора, блок регулирования уск рения, блок регулирования жесткости механической характеристики, причем (, )первый вход блока контроля величины (р )технологического зазора соединен. с выходом датчика скорости, второй его ее вход - с выходом блока контроля нри- Я приложения и сброса нагрузки, выход .р,. блока контроля величины технологи- ффффф ческого зазора соединен с входом ( Д блока регулирования ускорения, выхо датчика тока соединен с входом блока регулирования жесткости механической характеристики, выходы блока регули-, ф рования жесткости механической хара фдад теристики и блока регулирования уско рения соединены с входом блока выра-. ботки и выдачи сигнала ограничения с переключением сигнала ограничения.Изобретение отйосится кавтоматическому управлению приводом вспомагательных механиэмоэ прокатного стана и может быть применено, в частности, в системах програмного управления приводом кантователя обжимных реверсивных прокатных станов.Известна система управления приводом кантователя обжимного прокатного стана, которая содержит последова" тельно соединенные командоаппарат,регулятор положения, задатчик интенсивности, регуляторы и датчики ско" 10 рости, тока и напряжения, тиристорныйпреобразователь, электродвигатель,Выход датчика скорости соединен свходом регулятора скорости, выходдатчика тока - с входом регуляторатока. На второй вход регулятора напряжения поступает сигнал, пропорциональный текущему значению напряже-20ния тиристорного преобразователяЫ .Как известно, кантователь представляет.иэ себя механизм, работающии с ударным приложением .нагрузки.технологические услОВия рабОты кантователя с минимальными ударными нагрузками трЕбуют,чтобы технологический зазор 1 расстояние от крайнегонижнего положения крючьев кантователя до уровня рабочего рольганга) был неболее 35 мм. При этом зазоре обеспечивается необходимая скорость встречи крючьев кантователя с раскатом,равная 0,4 - 0,45 м/с. Однако в процессе кантовки раскатов происходитинтенсивный износ деталей кантовате- З 5ля, вследствие чего технологическийзазор увеличивается до 120 - 150 мм.С увеличением технологического зазора скорость встречи изменяется от0,4 до 1,1 м/с. 40Недостатком данной системы является то, что она не обеспечивает помере увеличения технологического зазора необходимую величину скоростивстречи крючьев с раскатом, что в 45свою очередь приводит к увеличениюдинамических нагрузок в деталях и ихинтенсивному износу,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является устройствопрограммного управления приводомкантователя обжимного реверсивногопрокатного стана, содержащее последовательно соединенные командоаппарат,регулятор йоложения, эадатчик интенсивности, регуляторы соответственноскорости, тока и напряжения, тиристорный преобразователь напряжения ссистемой импульсно-Фазового управле;ния. Выход датчика тока соединен с 60входами регулятора тока и блока контроля приложения и сброса нагрузки..Выход датчика скорости соединен с,входами регулятора скорости и блокавычисления рабочей скорости встречи крючьев кантователя с раскатоми блокомвычисления рабочей скорости отрывакрючьев кантователя от раската. Выходдатчика положения соединен с входомблока определения начала торможения.Входы блока выработкии выдачи сигналаограничения с переключением сигналаограничения соединены с выходамиблоков контроля приложения и сбросанагрузки, вычисления рабочей скорос"ти встречи и отрыва крючьев кантователя с раскатом, а выходы названногоблока через переключающее устройство подсоединены к входам задатчика интенсивности и регулятора скорости. Выход блока определения начала торможения соединен с входом регулятора положения 1.Устройство программного управления Формирует сигналы на разгон с заданным ускорением привода кантователя до расчетной скорости встречи крючьев кантователя с раскатом, на достижение кантователем расчетной скорости, обеспечивающей докантовку раската после отрыва его от крючьев, и на установление скорости кантователя после кентовки для плавного торможения Электродвигателя., для реализации этого режима применено устройство, содержащее блок вычисления рабочей скорости встречи крючьев кантователя с раскатом, блок выработки ивыдачи сигнала ограничения, блок контроля приложения и сброса нагрузки, блок вычисления рабочей скорости отрыва крючьев кантователя от раската, блок определения момента начала торможения и блок выработки и выдачи сигнала ограничения с переключениемсигнала ограничения, сигнал которогопоступает на вход 1 эадатчика интенсивности с, регулятора скорости 2 .Устройство обеспечивает необходимую скорость встречи крючьев Кантователя с раскатом, однако по мере увеличения технологического зазора увеличивается путь, проходимый крюком кантователя из крайнего нижнегоположения до встречи с кантуемым раскатом. В существующей системе технслогический зазор не конторолируется, не измеряется, а процесс разгона электропривода кантователя при всех величинах зазора осуществляется с постоянной величиной ускорения, Поэтому при принятой тахограмме движения привода кантователя с увеличением технологического зазора увеличивается время, неодходимое для выбора зазора.Кроме того, при кантовке одного раската с большим.роперечййм сечением или шириной по сравнению с кантуемым раскатом МалоГО. поперечного сечения или ширины усилие на крюке, а следовательно, и статический момент сопротивления на двигатЕле раз-,ричны. Увеличение момента сопротивления на валу двигателя при кантовке широких раскатов и раскатов с большим поперечным сечением приводит к увеличению тока якорной цепи, к . увеличению падения напряжения в до полнительных сопротивлениях якорной цепи (сглаживающих дросселях, в об. мотках питающего трансФорматора тиристорного преобразователя) . Это в свою очередь приводит к уменьшению напряжения на якоре двигателя, а следовательно, к уменьшению (провалу) скорости двигателя в процессе кантовки, которое системой подчиненного регулирования не компенсируется. 15 Таким образом, процесс кантовки слитка осуществляется не с расчетной ( номинальной) скоростью, а со скоростью пониженной,что приводит к увеличению времени кантовки. Особенно боль-. шая величина провала скорости (до 40 - 50 от номинальной ) Имеет место при одновременной кантовке двух раскатов.Увеличение времени выбора зазора,:вследствие указанных причин и увеличе;:ние времени самого процесса кантовки приводит к увеличению суммарного вре- мени работы кантователя, увеличению времени цикла кантовки, а.следовательно, к некоторому уменьшению производительности стана.Как показали экспериментальные исследования, провал скорости в процессе кантовки может приводить к расцеплению раската с крюком, а следовательно, и к срыву кантовки, т,е. к уменьшению надежности кантовки.Цель изобретения - сокращение времени цикла кантовки, повышение надежности процесса кантовки без снижения 40 долговечности механо-и электрообору; дования путем диФФеренцированной передачи энергии электродвигателю кантователя в процессе. кантовки в зависи.мости от геометрических размеров и веса раската и регулирования ускорения электродвигателя в процессе выбора изменяющегося технологического зазора.Поставленная цель достигается тем,5 О что устройство программного управления приводом кантователя обжимно.- го реверсивного прокатного стана, содержащее командоаппарат, задатчик интенсивности и систему подчиненного регулирования, включающую контур ре, гулирования положения с датчиком и регулятором положения, контур регу.лирования скорости с датчиком и регулятором скорости, контуры регулирования тока и напряжения соответст венно с датчиком и регуляторами тока и напряжения, тиристорный преобразователь с системой импульсно-Фазового управления, электродвигатель, блок вычисления рабочей скорости встречи, 65 крючьев кантователя с раскатом, блок выработки и выдачи сигнала ограниче-, ния, блок контроля приложения и сброса нагрузки, блок вычисления рабочей скорости отрыва крючьев кантователя от раската, блок определения момента начала торможения, при этом выход датчика скорости одновременно соединен с выходами блока вычисления рабочей скорости встречи крючьев кантователя с раскатом и блока вычисления рабочей скорости отрыва крючьев кантователя от раската, выход датчика тока соединен с входом блока контроля приложения и сброса нагрузки, выход датчика положения соединен с входом блока определения момента начала торможения, выход блока контроля приложения и сброса нагрузки соединен с входами блока определения. момента начала торможения и блока выработ.:и и выдачи сигнала ограничения, выходы блока вычисления рабочей скорости встречи крючьев кантователя с раскатом и блока вычисления рабочей скорости отрыва крючьев. кантователя от раската через блок выработки и выдачи сигнала ограниче ния соединены, с входами задатчика интенсивности и регулятора скорости, выход блока определения момента начала торможения соединен с входом регулятора положения, дополнительно содержит блок контроля величины тех" нологического зазора, блок регулирования ускорения, блок регулирования жесткости механической характеристики, причем первый вход блока контроля величины технологического зазора соединен с выходом датчика скорости, второй вход - с выходом блока контроля приложения и сброса нагрузки, выход блока контроля величины технолоо гического зазора соединен с выходом блока регулирования ускорения, выход датчика тока соединен с входом блока регулирования жесткости механической характеристики, выходы указанного блока и блока регулирования ускорения соединены с входом блока выработки :,и выдачи сигнала ограничения с пере,ключением сигнала ограничения.На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства програмного управления приводом кантователя; на Фиг. 2 блок-схема, отдельных блоков, входящих в устройство.Устройство содержит последовательно соединенные командоаппарат 1, регулятор 2 положения,.эадатчик 3 интенсивности, регуляторы 4, 5 и б соответственно скорости, тока и напряжения, тиристорный преобразователь 7 напряжения с системой импульсно-Фазового управления. Для усиления сигнала, пропорционального току двигателя 8, применен датчик 9 тока. Выход датчика 9 тока соединен с входами регу 1031545сигналу, причем выход усилителя 21 с 40 ограничением по напряжению соединен с входем суммирующего усилителя 20. Блок 10 позволяет получить на выходе триггерную характеристику. Один из входов суммирующего усилителя блока 45 10 соединен с датчиком 9 тока, вто" рой из входов - с источником постоянного тока.Блок 12 вычисления рабочей скорости встречи крючьев кантователя с раскатом состоит из последовательно соединенных суммирующего усилителя 23, усилителя 24 с ограничением по выходному напряжению и усилителя 25 с зоной нечувствительности по выходному сигналу. Блок 12 позволяет получить на выходе релейную характеристику.Один из выходов суммирующего усилителя 23 блока 12 соединен с датчиком 11 скорости, на второй из входов посту 60 пает сигнал от источника постоянного тока. Блок 13 вычисления рабочей скорости отрыва крючьев кантователя от раската состоит из последовательно соединенных суммирующего усилителя 26, 65 лятора 5 тока и блока 10 контроля приложения и сброса нагрузки. Выход датчика 11 скорости соединен с эхо дами регулятора 4 скорости, блока 12 вычисления рабочей скорости встречи крючьев кантователя с раскатом и бло ком 13 вычисления рабочей скорости отрыва крючьев кантователя от раската. Выход датчика 14 положения соединен с входом блока 15 определения на. чала торможения, 10К входам блока 16 выработки и выдачи сигнала ограничения с переключением сигнала ограничения присоединены выходы блоков 10, 12 и 13 контроля приложения и сброса нагрузки, вычисления рабочей скорости встречи и отрыва крючьев кантователя с раскатом, а его выходы через переключающее устройство подсоединены к входам Яадатчика 3 интенсивности и регулятора 4 скорости. Выход блока 15 определения начала торможения соединен с входом регулятора 2 положения. Входы блока 17 контроля величины технологического зазора соединены с выходами датчика 11 скорости и блока 10 контроля приложения и сброса нагрузки, выход блока 17 соединен с входом блока 18 регулирования ускорения при выборе технологического зазора, вход блока 19 регулирования жест-З 0 кости механической характеристики соединен с выходом датчика 9 тока, а выход - с входом блока 16.Блок 10 контроля и сброса нагруз" ки состоит из последовательно соеди ненных суммирующего усилителя 20, усилителя 21 с ограничением по входному напряжению и усилителя 22 с зо-, ной нечувствительности по выходному усилителя 27 с ограничением по выходному напряжению и усилителя 28 с зоной нечувствительности по входному сигналу, причем выход усилителя 27 с ограничением по напряжению соединен с входом суммирующего усилителя 26. Блок 13 позволяет получить на выходе триггерную характеристику. Один из входов суммирующего усили/теля 26 блока 13 соединен с датчиком 11 скорости, второй вход которого соединен с источником постоянного тока.Блок 15 определения, момента начала торможения состоит из последователь- но соединенных суммирующего усилителя 29, усилителя 30 с ограничением по напряжению и. усилителя 31 с зоной нечувствительности по входному сигналу, причем выход усилителя ЗО понапряжению соединен с входом сумки" рующего усилителя 29. Блок 15 позволяет получить на выходе триггерную характеристику. Один из входов суммирующего усилителя 29 блока 15 соединен с блоком 10 контроля приложе-. ния и сбрОса нагрузки и датчиком 14 положения, второй вход соединен с источником постоянного тока.Блок 16 выработки и выдачи сигнала ограничения с переключением сиг" нала ограничения состоит из интегрального усилителя 32 с ограничением. Вход интегрального усилителя 32 соединен с блоками 10, 12, ТЗ и 18 контроля приложения и сброса нагрузки, вычисления рабочей скорости встречи.и отрыва крючьев кантователя с раскатом, регулирования ускорения.Блок 17 контроля величины технологического зазора состоит из интегрального усилителя 33 с ограничением, последовательно соединенного с суммирующим усилителем 34, усилителем 35 с ограничением по выходному напряжению и усилителем 36 с зоной нечувствительности по выходному сиг.налу, причем выход усилителя 35. с ограничением по напряжению соединен с входом суммирующего усилителя 34, и из интегрального усилителя 37 с ограничением, последовательно соединенного с суммирующим усилителем 34, второй вход усилителя 34 соединен с источником постоянного тока. Один из входов. интегрального усилителя ЗЗ соединен с датчиком 11 скорости, второй вход соединен с блоком 10 контроля приложения и сброса нагрузки.устройство работает следующим образом.Величина скорости вращения электродвигателя и перемещения крючьев кантователя из нижнего крайнего поло. женияв верхнее задается с помощью командоаппарата 1, выходной сигнал которого поступает на регулятор 2 положения, определяющего точку нача ла торможения электродвигателя. Выходной сигнал регулятора положенияподается на вход задатчика 3 интен-сивности. Иа второй вход задатчикаинтенсивности поступает сигнал изблока 16 выработки и выдачи сигналаограничения с переключением сигналаограничения для обеспечения равенства текуцей скорости с расчетной,т.юдля контроля постоянной скоростивстречи крючьев с раскатом. Выходной. сигнал эадатчика 3 интенсивности,иэменяюцийся по,линейному закону,постуйает на вход регулятора скорости для регламентации величины ускорения. На другие входы регул%тора скорости поступают сигналц от блока 16 15и датчика 11 скорости, определяющегодействительное значение скоростиэлектродвигателя 8. Выходной сигнал;регулятора 4 скорости, пропорциональный рассогласованию между заданным И 20действительным .значениями скоростиэлектродвигателя, поступает на входрегулятора 5 тока, задавая величинутока электродвигателя. Выходной сигнал регулятора тока как результат р 5.сравнения заданного и Фактическогозначения тока) воздействует черезрегулятор б напряжения на системуимпульсно-Фазового управления тиристорным преобразователем 7, обеспечивая плавный подъем выпрямленногонапряжения с темпом, определяемымэадатчиком 3 интенсивности.Напряженйе с тиристорного преобразователя подается на якорь двига. теля 8. Двигатель начинает разгонятся с ускорением, задаваемым задатчвком интенсивности. Сигнал, пропор,циональный скорости двигателя., постунает в блок 17, на второй. вход которого поступает сигнал с выхода блока 4010 контроля приложения и сброса нагрузки. С момента времени, когдаскорость изменилась от своего нулевого значения (двигатель пошел вход ), и.до момента времени, когда в 45блок 17 поступит сигнал от блока 10,при каждой операции кантовки сигналнапряженияпропорциональный скорости,в,дусь, который проходит крюк кантов вателя из крайнего нижнего положения. ;до его зацепления с кантуемым раскатом Этот путь запоминается в блоке17, ииФормация.о его величине сохраняется до следу"цей операции кантовкиОпределенной величине технологи-.ческого зазора соответствует определенная величина ускорения,При последующей кантовке нарядус измерением величины технологичес-. 60кого зазора осуществляется сравнениеее с величиной зазора,измеренной 5, йроцессе предыдущей кантовки, Если врезультате сравнения окажется, чтотехнологический зазор не изменился, 5 сигнала из блока 17 на изменение уставки ускорения в блок 18 в следующейза последующей кантовке не выдается,поэтому сигнал на выходе блока 16,поступающий на один из входов задатчика 3 интенсивности, оказываетсяравным величине, имевшей место дооперации сравнения зазоров при предйдущей и последующей операциях кантовки,Электродвигатель разгоняется дорасчетной скорости встречи крючьевкантователя с раскатом с прежнимтемпом ускорения. При достижениитекуцей скоростью двигателя эначенйя,равного расчетной, на выходе блока12 появляется сигнал, поступающийна вход блока 16, и. результате чего .управляюцие сигналы с выхода блока 16воздействуют на датчик 3 интенсивности и регулятор 4 скорости, обеспечивая. заданную расчетную скоростьвстречи, тем самым Обеспечивая запрет на дальнейший рост скорости. Вмомент соприкосновения крючьев кавтователя с раскатом на выходах блоков10 и 19 появляются сигналы напряжения, пропорциональные статическойсоставляющей тока двигателя. Одиниз упомянутых сигналов с выхода бло ка 10, прОйдя через блок 16, снимает запрет на ограничение заданной скорости, а второй - с выхода блока 19 (также через блок 16 1 увеличиваетнапряжение сигнала на входе регулятора скорости. увеличенный сигнал с выхода регулятора скорости поступает через регулятор тока и напряжения на вход системы иьвульсно-Фазовогоуправления, что приводит к уменьшению угла регулирования тиристорного преобразователя, а следовательно, кувеличению напряжения на его выходе. увеличение напряжения.на выходе тиристорного преобразователя приводит к увеличению, напряжения на якоредвигателя, что в свою очередь приводит к увеличению скорости двигателя и уменьшению провала скорости поф сравнению с ранее расмотренными системой и устройством. При кантовке широких раскатов или одновременно двух слитков на бочке момент на двигателе кантователя намного больше, чем при кантовке раскатов малого сечения. В. этом случае сигйал напряжения на выходе блока 10 имеет большуа величину, Это приводит к увели-. чению напряжения на входе регулятора скорости, поступающего с выхода блока 16,. что приводит к большому уменьшению угла регулирования тиристорно. го преобразователя, к оольшему увеличению напряжения на якоре двигателя, чем при кантовке раскатов малого се,чения. В результате .большего увеличения напряжения, подводимого к яко рю двигателя, и компенсируется про 1031545 1 Овал скорости вследствие приложения момента.к двигателю со стороны кантуемых раскатов.Большим весам и широким раскатам соответствует меньший угол регулирования меньшим весам и малого сечения 5 раскатам соответствует больший угол регулирования. Таким образом, устройство позволяет дифференцированно взависимости от геометрических размеров и веса слитка подводить электродвигателю. большую или меньшую величину энергии, а следовательно, повы-.сить надежность и сократить времякантовки без снижения долговечностимехано-и электрооборудования.;ВНИИПИ Заказ 5272/7 Тир Филиал ППП "Патент", г.Ужго бг 816 Подписноеул.Проектная,4