Устройство для определения длины и теоретической массы проката

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1 5971 З(5) В 21 В 37/ с ое хни" ССР 15/ по з 1981 вход выхо цика ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН РД РЫТИЙПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯДЛИНЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МАССЫ ПРОКАТАсодержащее датчик импульсов длины,датчик значения импульса длины, датчики толщины и ширины, задатчик плотности металла, счетчик метража исчетчик теоретической массы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения и повышения надежности работы, на разрядных выходах датчикакаждого геометрического параметраподсоединен множительный блок, состоящий из нескольких пар коммутаторов, в каждой паре первый коммутаторпервой группы информационных входовсоединен с выходами соответствующегоразряда своего датчика, а информационными входами второй группы - сгруппой входов второго коммутатораи подсоединен через шифратор к выходам одноразрядного десятичного счетчика, счетный вход счетчика каждого последующего разряда в блоке подс динен к последнему выходу счетчика предыдущего разряда, а счетный вход счетчика младшего разряда через первый элемент ИЛИ, первый вход которого является сигнальным входом блока, под. соединен к выходу элемента задержки, вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходами всех вторых коммутаторов, внходы всех первых коммутаторов через третий элемент ИЛИ соединены с выходом блока, при этом сигнальный вход первого множительного блока, связанного с датчиком значения импульса длины, соединен с выходом датчика импульсов длины, а Ф вторые группы информационных входова вторых коммутаторов одного из двух других множительных блоков соединены поразрядно с выходами задатчика плот- С ности металла, выход первого множительного блока соединен с входом счетчика метража и сигнальным входом второго множительного блока, выход которого подсоединен к сигнальному. у последнего множительного блока, кафф д которого соединен с входом счеттеоретической массы.2, Устройство по п,1 о т л и ч а"ю щ е е с я тем, что, с целью повы" . шения точности, первый множительный блок и множительный блок, не соединен" ный с адатчиком плотности, дополнительно содержит задатчики масштабных коэффициентов, выходы каждого из которых соединены поразрядно с вторыми группами информационных входов вторы коммутаторов своего блока, 1045971 ъИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных системах для автоматической обработки информации о технологических процессах проката.Известно устройство для счета метража и определения теоретического веса проката, содержащее блок уставок, генератор пакетов импульсов, од новибраторы, ключи и счетчик, в котором по задаваемому значению теоретического веса одного погонного метра проката с приходом каждого импульса длины в счетчике суммируется теоре тицеский вес проката 1 1 ) .Недостатком этого устройства является использование его только либо для сцета метража, либо для определения теоретической массы. 20Известно также устройство для счета метража иопределения теоретического веса проката, содержащеесчетчик, связанный по входу с блоком предварительного счета, в состав которого 15 входят узлы запоминания переноса и блок задания уставок, включающий в себя генератор пакета импульсов, ком-, мутатор, шифратор и элемент памяти, при этом вход генератора пакетов импульсов соединен с первыми входами элемента памяти, блока задания уставок и устройства, второй вход которо. го соединен со вторым входом блока задания уставок и первым входом ком-35 мутатора, второй вход которого соединен с выходом шифратора, вход шифратора подключен к первому выходу генератора пакетов импульсов, второй выход которого подключен ко второму 40 входу элемента памяти, выходы комму" татора соединены с соответствующими выходами блока задания уставок и входами блока предварительного счета, выходы которыхсоединены с первыми входами соответствующих узлов запоминания импульсов переноса, вторые входы которых соединены с,соответствующими входами блока предварительного счета, выходом блока задания ус 50 тавок и выходом элемента а выходы -)со счетными входами последующих декад, выход последнего узла запомина. ния иМпульсов переноса соединен с вы ходом блока предварительного счета, вход первой декады подключен ко входу предварительного сцета и к третьему входу устройства, В данном устрой- . стве при поступлении на вход блока задания уставок импульса длины вырабатываются пачки из 1-9 импульсов,которые, в зависимости от значениятеоретического веса единицы длины,заданного с помощью переключателейкоммутатора, поступают на все разряды блока предварительного счета, импульсы переполнения с которого посту-.пают на счетчик результата. Аналогично по сигналу записи базы записыва"ется в счетчик ее значение Г 23 . Однако это устройство также может быть использовано только . либо для счета метража, либо только для определения теоретического веса проката, в то время как при обработке производственной информации в прокатном производстве эти два параметра, как правило, необходимо определять одновременно. Применение для определения каждого параметра индивидуальных устройств неэкономицно по объему оборудования и громоздко по функциональным связям, а использование одного устройства с соответствующей коммутацией входных параметров невозможно из-за больших погрешностей вычислений, связанных с потерей информации в блоке предварительного пересчета по окончании выцисления каждого параметра. Кроме того, устройство не обес. печивает автоматическое определение теоретического веса базовых отрезков проката., а при работе с несколькими датчиками длины, имеющими различные значения цены импульса ( например, за счет различных диаметров измерительного ролика, его износа и т.д. ), определение теоретического веса производится только по импульсам с нормированной ценой длины и соответствующе.му этой длине значению теоретического веса проката, в связи с чем автоматицескоеопределение теоретического веса не может быть осуществлено, Для определения в указанных случаях теоретического веса с помощью известногс устройства необходимо выполнять для каждого датчика дополнительные вычисления теоретического веса базового участка длины и теоретического веса импульса длины соответствующего датчика и вводить эти данные в устройство, цто существенно увеличит непроизводительный объем оборудования, снижая надежность и эффективность егоиспользования, Все эти недостатки ухудшают эксплуатационные параметры3 10459 устройства, ограничивая ооласть егоприменения.Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для счета метража и определения теоретической массы проката, содержащее-датчик импульсов длины, датчик значения импульса длины, датчики толщины и ширины, задатцик плот ности металла, связанный с выходами этих датчиков и задвтцика, блок задания уставок, блок управлению записью, первая группа информационных входов которого подклюцена к группе информационных выходов блока задания уставок, вторая группа информационных входов подключена к группе входов первого блока счетчиков, пер. вый и второй управляющие входы блока управления записью соединены со ответственно с первым и вторым управляющими выходами блока задания уставок, третий управляющий вход со- единен с выходом датчика импульсов длины, а управляющие входы второго блока счетчиков соединены соответственно с вторым, третьим и четверть 1 м управляющими выходами блока задания уставок, группа информационных выходов блока управления записью подключена к группам информационных вхо дов первого и второго блоков счетчиков, установочный вход первого блока счетчиков соединен с первым выхо 35 дом блока управления записью, второи выход которого подключен к управляющему входу блока задания уставок. 8 этом устройстве по каждому сигналу с датчика длины производится расчет40 метража по программе, заложенной в .блоке задания уставок и блоке управления записью длины и значений теоретической массы импульса длины по значениям с датчиков значения импуль 45 са длины, толщины и ширины проката и задатцика плотности проката. Рассчитанные знацения длины и теоретической массы импульса длины записываются во второй счетный блок, суммируясь в нем с предыдущими значениями. 8 отличие от других в известном устройстве обеспечивается одновременноеопределение 1 метража и теоретической массы проката в процессе прокатки по текущим значениям параметров проката 3 3Недостатком известного устройства является сложность его схемного решения, что с учетом достаточно слои" 71 4ного структурного выполнения некоторыхсоставных блоков этой схемы и большого количества функциональных связей отрицательно сказывается на надежности работы и усложняет эксплуатацию устройства. Кроме того, для обеспецения достатоцной точности выходной информациив этом устройстве при элементной проработке необходимо применять быстродействующие элементы. Например, чтобы определить теоретицескую массу проката с точностью не хуже 0,14, расчет массы по каждому сигналу с датчика длины также нужно производить с точностью не хуже 0,13, при общей массе проката в 1000 кг, это дает абсолютную ошибку в 1 кг. Для этого перемножение четырех четырехразрядных ( десятичных )значений чисел с датчиков нужно производить с округлением до пяти старших разрядов с помощью счетных блоков, первый из которых в этом случае представляет собой десятиразряднь 1 й двоицно-десятичный параллеьный накапливающий сумматор, а второй - два пятиразрядных двоицнодесятицных параллельных накапливающих сумматора младших разрядов ( для суммирования метража и теоретической массы ) со старшими разрядами в виде последовательных счетчиков. Общая относительная погрешность трех умножений .0,03, поэтому для получения . выходной точности не хуже 0,1 вторая составляющая общей ошибки,; вносимая величиной дискретности датчика значения импульса длины, должна составлять 0,073, т.е. значение длины с этого датчика должно соответствовать во всех случаях масса не более 0,7 кг, Таким образом, при массе 1 пог.м проката до 10 кг значение импульса длины с датчика не должно превышать 1000 мм 0 7 кг-70 мм,Тогда при скорос"10 кгти прокатки 20 м/с частота следования этих импульсов длины составит 20000 мм/с-286 имп/с(Гц).Следовательно70 ммпри заданных дискрете и скорости про" катки аппаратура известного устройства должна обеспечивать скорость вы" чяслений в 1420 х 286=406120 Гц (такта/с ) по всем каналам управления и передачу информации в рассмотренном случае по 20 информационным шинам (одна операция умножения на пятиразрядное двоицно-десятичное число производится за 99 х 5=495 тактов; пяти1045971 Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежностИ егоработы,Указанная цель достигается тем,что в устройстве для определения длины и теоретической массы проката, содержащем датчик импульсов, длины, датчик значения импульса длины, датчикиширины и толщины задатчик плотностиметалла, счетчик метража и счетчиктеоретической массы проката, на раз.15рядных выходах датчика каждого геометрического параметра проката подсоединен множительный блок, состоящий из нескольких пар коммутаторов,в каждой паре первый коммутатор первой группы информационных входов соединен с выходами соответствующегоразряда своего датчика, а информационными входами второй группы,объединенными с группой входов вто" ррого коммутатора, подсоединен черезшифратор к выходам одноразрядногодесятичного счетчика, счетный входсчетчика каждого последующего разря-.да подсоединен к последнему выходусчетчика предыдущего разряда, а счетный вход счетчика младшего разрядачерез первый элемент ИЛИ, первыйвход которого является сигнальнымвходом блока, подсоединен к выходу35элемента задержки, вход которого через второй элемент ИЛИ соединен свыходами всех вторых коммутаторов,выходы всех первых коммутаторов черезтретий элемент ИЛИ соединены с выходом блока, при этом сигнальный входпервого множительного блока, связанного с датчиком значения импульсовдлины, соединен с выходом датчикаимпульсов длины, а вторые группы информационных входов .вторых коммутаторов одного из двух других множительных блоков соединены поразряднос выходами задатчика плотности, выход первого множительного блока соединен с входом счетчика метража исигнальным входом второго множительного блока, выход которого подсоединен к сигнальному входу последнегомножительного блока, выход которогосоединен с входом .счетчика теоретической массы,Кроме того, первый множительныйблок и множительный блок, не соединен".(для блоков 7 и 8 связиего элементовЧ,. разрядное двоично-десятичное числопредставляется 4 х 5=20 двоичным разрядами ). ный с задатчиком плотности металла,дополнительно содержат,задатчикимасштабных коэффициентов, выходы каждого из которых поразрядно соединены с вторыми группами информационных входов вторых коммутаторов своего блока. На чертеже показана структурная схема устройства.Устройство содержит датчик 1 импульсов длины, датчик 2 значения 2 о импульса длинь;, датчик 3 толщины Но, датчик 4 ширины, задатчик 5 плотности р металла, три множительных блока 6-8, счетчик 9 метража и счетчик 10 теоретической массы. Множительные блоки построены по однотипной схеме и каждый ( расшифровка показана наблоке 6 ) состоит из коммутаторов 1114, связанных по одной из групп информационных входов попарно соответст. венно и каждая пара подключена этимиобъединенными входами через свой шифратор 15 и 16 к выходам своего одноразрядного десятичного счетчика 17 и 18. Последний выход счетчика каждого предыдущего разряда соединен также со счетным входом последующего счетчика, Счетный вход счетчика 17 соединен с сигнальным входом блока через элемент 19 ИЛИ, на другой вход которого поданы через второй элемент 20 ИЛИ и элемент 21 задержки выходы вторых коммутаторов 13 и 14, Выходы первых коммутаторов 11 и 12 через третий элемент 22 ИЛИ соединены с выходом блока.Вторая группа информационных входов каждого из первых коммутаторов 11 и 12 является для множительного блока входами соответствующего разряда. Вторые группы информационных входов вторых коммутаторов 13 и 14 являются разрядными входами задания ко" да коэффициента масштабирования, Таким образом, количество коммутаторов11-14 в каждом множительном блоке6-8 определяется числом разрядов мно" жителя, поступающего в него с соответствующего датчика 2-4.На чертеже показан четырехразрядный вариант множительного блока 6выполняются аналогично соответственно с датчкаии 3 и 41, где вторая группа информационных входов коммутатора 11 соединена с выходами старшего четвертого )разряда датчика 2,а вто рая группа информационных входов каждого из последующих коммутаторов со10"5971 7ответственно с выходами третьего, второго и первого разрядов датчика 2. Сигнальный вход каждого последующего множительного блока подключен к выходу предыдущего. Выход блока б соеди нен со счетчиком 9 метража, а блока 8 - со счетчиком 10 теоретической массы, Вторая группа информационных входов коммутаторов 13 и 14 является входами задания кода коэффициента масштабирования, которые в блоке 8 соединены с выходами задатцика 5 плот-. ности, а в блоках 6 и 7 - с введенным в их .состав задатчиком 23 масштабного коэффициента (йа чертеже по казан пунктиром ).Коэффициент масштабирования 1 задается в диапазоне от 1 до 10 кодомп:1 о -- = 1 о 1-1/к) (1)4 10 41(Элементная проработка устройства может быть выполнена на интегральных микросхемах: счетчики 9, 10, 17 и 18- ;на К 155 ИЕ 2, ИЕ 6; коммутаторы 11-14 - на К 155 ЛРЗ; элементы ",9, 20, 21- на К 155 ЛА 1;25 ЛА 2 шифраторы 15 и 16 и элемент 21 задержки -на К 155 А 71, АГЭ. Яи,;лторы 15 и 16 формируют на своем выходе пачки распределенных во времени импульсов 8-4-2-1 при поступлении на зо вход счетчика 17 десяти импульсов имогут быть выполнены как и в прототипе,Устройство (вариант на чертеже ) работает следующим образом.При поступлении на сигнальный вход 35 множительного блока последовательности импульсов Мна его выходе фор-мируется импульсная последовательность Й , в соответствии с выражением10где А - значение множителя с датчика,поступающее на вторую группуинформационных входов коммутаторов 11 и 12;45и - код коэффициента масштабирования, заданный на вторуюгруппу входов коммутаторов 13и 14 в соответствии с (1),При коэффициенте масштабирования =1 задается код п=10+(1-1/1)=0, и на выходе блока формируется. последовательность импульсов, количество которых равно А при поступлении на вход блока 9999 импульсов.При Й 1 О 4 задается и 1 О (1"1/1 О )ю 9999, в этом случае по каждому входному импульсу на выходе блока фории" руется последовательность импульсов, количество которых равно значению А.При К=7,85 (плотность стана для расчета теоретической массы проката задается и=0(1 1/7,85)=8726, в этом слуцае на выходе блока формируется послеровательност ьимпул ьсов, количество которых равно А при поступлении на сигнальный вход блока 1274 импульсов (110-8726 ) и т Я4Время задержки (в элементе 22 ) определяется несовпадением с входными импульсами и временем прохождения пачки импульсов при введенных значениях коэффициента масштабирования. Работа элемента 21 задержки при необходимости может быть синхронизирована внешней частотой. В исходном состоянии все счетчики и счетные блоки обнулены. На информационных входах блоков 6, 7 и 8 присутствуют коды значений соответст венно: импульса длины 0 с датчика 2 значения импульса длины, толщины Н с датчика 3 толщины, ширины В с датчика 4 ширины. На масштабирующих входах блока 8 постоянно задан коэффициент масштабирования н, соответствующий значению плотности проката ( например, 7 85 т/и )-8726. На масштабирующих входах блоков 6 и 7 задаются коэффициенты масштабирования для получения необходимой дискретности и точности вычисляемых зна" чений длины и массы проката. При поступлении с датчика 1 длины на сигнальный вход блока 6 импульса он умножается на значение импульса длины с датчика 2 и результат в виде число-импульсного кода поступает с . выхода блока б в счетный блок 9 для подсчета длины и на сигнальный вход блока 7, где это значение умножаетСя на значение толщины проката с датчике 3 и результат, равный значению площади продольного сечения проката, в число- импульсном коде поступает на сигнальный вход блока 8, В блоке 8 произво" дится масштабированное умножение этой последовательности на значение шири" ны с датцика 4 с коэффициентом мас" штабирования, соответствующим плотности металла (в нашем случае К 7,85 С выхода блока 8 число-импульсный код единицного значения теоретической массы проката поступает в счетный блок 1 О для учета.ФОпределение метража 1. и теоретической кассы М проката производится по формулам:1. = М - , 1, (3)4 ) 0 1010Например, при параметрах проката Ко ( 1 дм, В, ( 10 м; Н, ( 1 мм, р1 О =7,85 с учетом размерности заданных параметров при 1 =1;=1 и 1 =7,85,. = )( Ю 1 О (:МЗ = 1 О (.МЗ =Сдм 1(Б)М = Н Р, 1 ГМЗ Н 1 О-%М 3 хн, 10" (Д) , = 10-Гт) = 1 кг (6) где Е - результат на выходе блока 6в число-импульсном коде с ценой 1 дм;Мт - результат на выходе блока 8.в число-импульсном коде с це" 20ной импульса 1 кг.Абсолютная максимальная погрешность вычислений для четырехразрядного бло" ка умножения не превышает +3 единиц. Поэтому в данном случае определение метража будет производиться с абсолютной погрешностью не хуже 3 единиц значения дискрета выходных импульсов, а массы - Зх 3=9 единиц дискрета выходных импульсов. 30Для определения теоретической массь( проката по параметрам, приведенным выше с точностью не хуже 0,14, при общей массе проката 1000 кг и 2 =70 мм, абсолютная погрешность не должна превышать 1 кг, что при массепог,м проката до 10 кг абсолютная погрешность составит 0,7 кг за счет дискретности импульсов длины.Задавая в блоке 6 коэффициент 40 масштабирования ,)=100 в соответствии с формулами (4 ) и (6 ) на выходе блока 8 получаем значение теоретической массы проката в число-импульсном коде с ценой импульса 0,0 1 кг, максимальная абсолютная погрешнсть вцчисленйя массы составит 0,09 кг, ас учетом погрешности за счет дискретности импульсов длины 0,7 кг + + 0,09 кг : 0,8 кг, При этом макси" мальная частота вычислений при скорости перемещения проката 20 и/с 286 х 100=28600 Гц. Однако в данном случае целесообразней значение импульса длины Г взять меньше 1 см, например Ро =9 мм. В этом случае в соответствии с формулами (1) и (6) при 1,=0 и 1 с =0 значение импульса2,массы на выходе блока 8 будет соответствовать 0,1 кг, а абсолютная погрешность вычисления 0,9 кг, С уче. том погрешности за счет значения импульса длины (массы полосы длиной 9 мм равна 0,09 кг ) общая абсолютная погрешность будет,не хуже 0,99 кг. При этом максимальная частота вычислений при скорости пере" мещения проката 20 м/с будет равна 20000 мм/с2222 Гц, т.е. с уменьше 9 ммнием значения импульса длины с датчика 2 частота вычислений уменьшается.Для вычисления теоретической массы проката на базовых участках код значения длины базового участка по" дается на входы блока 6 по каналу 8).4так же, как и значение о, и по сигналу с датчика 1 на выходе блока 6 формируется число-импульсный код значения длины базового участка, по которому производится дальнейшее вычисление теоретической массы проката в блоках 7 и 8. При этом на масштабирующие входы задатчика 29 подключается код числа, соответствующий коэффициенту масштабирования 10 , где и - количество разрядов зна.ичения длины базового участкаКоды коэффициентов масштабирования для конкретных устройств - постоянные величины и могут бнть "защиты" непосредственно на разъеме множительного блока, либо в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве ). Предложенное устройство по срав- нению с известным требует меньших аппаратурных затрат и при меньшем количестве связей позволяет использовать для элементной реализации составля)сщих ее блоков простые и дешевые микросхемы, Оно более удобно в обслуживании и надежно в эксплуатации, Использование системы дает экономию порядка 90 тыс, руб. в год.Составитель В.Этингенактор К,Волощук Техред М.Кузьма Коррек ила Заказ 761иал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж 816 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж"35, РауПодписиомитета СССРи открытийская наб., д,