Устройство цифрового контроля положения кислородной фурмы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЩМЛИСТИЦЕСНИХРЕСПУБЛИН ц 4 С 21 С 5/30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Киевский институт автоматикиим. ХХЧ съезда КПСС(56) Авторское свидетельство СССРУ 899658, кл. С 21 С 5/30, 1980.Авторское свидетельство СССР9 789587, кл. С 2 1 С 5/30, 1978.(54) (57) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОГО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ КИСЛОРОДНОЙ ФУРМЫ,содержащее два датчика угловогоперемещения, счетчик, выход которого соединен с входом блока связи сЭВМ, командоаппарат, блок коррекции, блок учетверения сигналов иблок определения направления, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности контроля положения кислородной фурмы, вустройство введены стробоцилиндр,три узла оптронной развязки и формирования сигнала, генератор тактовых импульсов, реперный регистр,реперный датчик, два блока синхронизации, схема И и логическийблок И-ИЛИ, причем первый вход логического блока И-ИЛИ соединен свыходом первого узла оптронной развязки и формирования сигнала,вход которого соединен с выходомпервого датчика углового перемещения, второй вход логического блока И-ИЛИ соединен с выходом второго узла оптронной развязки и формирования сигнала, вход которого соединен с выходом второго датчика углового перемещения, реверсивныйвыход логического блока И-ИЛИ соединен с входом "Реверс" счетчика, а счетный выход логическогоблока И-ИЛИ соединен с первым входом первого блока синхронизации,выход которого соединен со счетным входом счетчика, второй вход вого блока синхронизацйи сое нен с первым выходом генераторатактовых импульсов, третий вход певого блока синхронизации соединенобщей точкой с .входной шиной "Опрос" и первым входом второго блокасинхронизации, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, третийвход второго блока синхронизациисоединен с выходом третьего узлаоптронной развязки и формированиясигнала, вход которого соединен свыходом схемы И, первый вход которой соединен с выходом реперного датчика, второй вход схемы И соединен с выходом Командоаппарата,вход которого механически связаносью стробоцилиндра, а выход вторго блока синхронизации соединен свходом Запись числа" счетчикавход "Ввод числа" которого соедин с выходом реперного регистра, командоаппарат размещен в одном корпусе с датчиками, стробоцилиндр выполнен с реперной щелью, угловое расстоя - ниемежду датчиками углового перемещения равно Ю 4, где К - количество шагов 1 между зубьями стробоцилиндра, а угловое расстояние реперного датчика равно Ю. - -Кот первого или второго датчика углового перемещения, где -С, -8О 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике контроля процессаплавки в черной металлургии и можетбыть использовано в системах контроля и управления положением кислородной фурмы,Цель изобретения - повышениеточности контроля и положения кислородной фурмы путем повьппения точности ввода коррекции и считывания информации ЭВИ.В устройстве осуществляется раздельная синхронизация информационных импульсов счета от датчиковугловых перемещений фурмы и импульсов реперного датчика, исключающая этим самым совпадения моментов в счетчике при одновременномвводе коррекции и подсчете информационных импульсов, а также запоминание в блоках синхронизации информации от датчиков и запрет еена прохождение к счетчику в течение времени прихода импульса "Опрос" от локальной системы или отЭВИ, что исключает считывание искаженной информации с выхода счетчика, вызванной переходными процессами в нем, Стробирование сигнала с выхода реперного датчика(импульс меньшей длительности) ссигналом (импульс большей длительности) командоаппарата повышаетточность ввода коррекции, причемкомандоаппарат размещен в одномкорпусе с датчиками и механически связан с осью стробоцилиндра, апрямозубное,колесо выполнено ввиде стробоцилиндра, что исключаетвлияние люфтов и биений оси стробо. -цилиндра на длительность и период сследования импульсов от датчиков.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; нафиг. 2 и 3 - временные диаграммы,иллюстрирующие работу устройства;на фиг. 4 - схема логического блока И-ИЛИ; на фиг. 5 - схема блоковсинхронизации.Устройство цифрового контроля положения кислородной фурмы содержитлогический блок И-ИПИ 1, первыйвход которого соединен с выходомпервого узла 2 оптронной развязкии формирования сигнала, вход которого соединен с выходом первого датчика 3 углового перемещения, второйвход логического блока И-ИЛИ 1.сое- . динен с выходом второго узда 4 оптронной развязки и формированиясигнала, вход которого соединен свыходом второго датчика 5 угловогоперемещения, а реверсный выходлогического блока И-ИЛИ 1 соединен с входом "Реверс" счетчика 6, асчетный выход логического блокаИ-ИЛИ 1 соединен с первым входомпервого блока 7 синхронизации, выход которого соединен со счетнымвходом счетчика 6, второй вход первого блока синхронизации соединенс первым выходом генератора 8 тактовых импульсов, третий вход первого блока 7 синхронизации соединен общей точкой с входной шиной"Опрос" 9 и первым входом второгоблока 10 синхронизации, второйвход которого соединен с вторым выходом генератора 8 тактовых импульсов, третий вход второго блока 10синхронизации соединен с выходомтретьего узла 11 оптронной развязки и формирования сигнала,вход которого сбединен с выходомсхемы И 12, первый вход которойсоединен с выходом реперного датчика 13, второй вход схемы И 12 соединен с выходом командоаппарата 14,вход которого механически.связан с осью стробоцилиндра 15, авыход второго блока 10 синхронизации соединен с входом "Запись числа" счетчика 6, вход "Ввод числа"которого соединен с выходом реперного регистра 16, а выход счетчика 4 соединен с входом блока 17связи с ЭВИ.Прямозубное колесо выполнено в ввиде стробоцилиндра 15, на которомпрорезаны прямоугольные щели исчетные зубья. Это позволяет получить сформировать) импульсы сравномерным периодом следования,за счет чего упрощается установкадатчиков и их настройка, что нельзяполучить, используя в прототипе зубчатое колесо, особенно при маломдиаметре; выполняя зубья прямоугольными, щели получаются трапецеидальной формы, что снижает надежностьи точность работы устройства, усложняет установку и откладку датчиков в производственных условиях,Для реперного датчика 13 на стробоцилиндре 15 прорезана одна щель18 таким образом, чтобы при одном1 О 20 30 обороте стробоцилиндра 15 реперный датчик 13 выдавал один информационный импульс. С другой стороны замена зубчатого колеса стробоцилиндром позволяет размещать датчики углового перемещения и реперный датчик по всему периметру делительной окружности стробоцилиндра. Зубья и щели на стробоцилиндре равны между собой, что делает шаг зубьев сопят, и размещение датчиков угловых перемещений может быть любымь нри выполнении условия М+, где И - количество шагов между датчиками угловых перемещений, которое представляет собой целое положительное число, а в частном случае .может быть равно нулю.Величина - соответствует тому4значению при котором увеличивается размещающая способность стробоцилиндра в 4 раза и которое дает равномерный период следования рабочих импульсов и существленно упрощает установку датчиков и настройку устройства, а также повышает точность работы логического блока И-ИЛИ 1 (при учетверении входного сигнала).Третий датчик 13 реперной точки может устанавливаться (от датчиков угловых перемещений) по всему периметру делительной окружности стробоцилиндра на угловом расстоянии И + - + К, где величина К выбирается в пределах - (К( - , а 8 - гРаница, определяемая минимально допустимым временем разделения реперного импульса (реперного датчика) и информационных импульсов счета (датчиков угловых перемещений),Устройство работает следующим образом.Каждый датчик 3, 5 и 13 представляет собой пару, состоящую из светодиода инфракрасного излучения и кремниевого фотодиода, между которыми находятся щели стробоцилиндра 15. При вращении стробоцилиндра 15 происходит модуляция инфракрасного излучения. Модулированный поток засвечивает кремниевые фото- диоды, Сигналы с выходов датчиков 3 и 5 поступают на входы узлов 2 и 4 оптронной развязки и формиро 15 25 35 40 45 50 55 вания, где происходит гаЛьваничесская развязка и формирование прямо -угольных импульсов с помощью тригге"ров Шмитта (см. фиг. 2 а,б), Накаждом фронте прямоугольных импульсов (фиг. 2 а,б) формируютсярабочие информационные) импульсысчета положения кислородной фурмы(фиг. 2 в, г), которые поступают навходы логического блока И-ИЛИ 1,где учетверяются (объединяются)(см. фиг.4) и на его выходе образуются четыре рабочих импульса(фиг, 2 д) при перемещении стробоцилиндра 15 на один шагСледовательно, с импульсноговыхода логического блока И-ИЛИ 1при единичном перемещении стробоцилиндра 15 снимается четыре рабочих импульса, которые, пройдя блок 7синхронизации,где они синхронизируются с импульсами генератора 8 тактовойчастоты, поступают на счетный входсчетчика 6,В логическом блоке И-ИЛИ 1 такжеопределяется знак (направление) вращения стробоцилиндра 15. Знаковыйсигнал с реверсивного выхода логического блока И-ИЛИ 1 поступаетна вход "Реверс" счетчика 6.Блоки 7 и 10 синхронизации (см.фиг. 5) предназначены для разделения во времени импульсов счета, идущих с импульсного выхода логического блока И-ИЛИ 1, и реперных импульсов ввода коррекции, образованных на выходе третьего узла 11 оптронной развязки и формированиясигнала, которые подводятся к счетчику 6. Такое разделение происходитблагодаря синхронизации импульсовсчета и реперныхимпульсов в блоках7 и 10 синхронизации с импульсамигенератора тактовой частоты, смещенных друг относительно друга вовремени.Блок (7, 10) синхронизации работает следующим образом (см.фиг.5).Информационный импульс о положениифурмы устанавливает первый триггер (Тг 1) в единичное состояние,единичный выход которого через первую схему (И 1) пропускает синхроимпульс от генератора тактовых импульсов 8, который переводит второй триггер (Тг 2) также в единичное состояние, единичный выходкоторого через вторую схему (И 2)20 50 пропускает следующий импульс синхронизации на выход блока синхрони 1Фзации, который через задержку Рустанавливает в нулевое (исходное)состояние первый и второй триггеры. Далее цикл повторяется.При считывании информации локальной системой или ЭВИ на первую схему И блока синхронизации (см.фиг.5)1 Опоступает сигнал Опрос , который запрещает дальнейшее прохождение синхроимпульсов от генератора 8 тактовых импульсов через первую схему И, при единичном состоянии15первого триггера, который запоминает информационный импульс о положении фурмы, исключая тем самымпотерю информации при считывании.После окончания сигнала Опрос открывается первая схема И и синхро 1 импульс от генератора тактовыхимпульсов проходит далее аналогич 1но вышесказанному.Счетчик 6 подсчитывает информациойные импульсы в виде параллель 25ного двоично-десятичного кода, который по сигналу от входной шины"Опрос" 9 считывается ЭВИ,Командоаппарат 14 в устройстверазмещен в герметичном корпусе дат- ЗОчиков, выполнен с большой степеньюточности и малогабаритен. Размерыкорпуса датчика 180 х 180 Х 120 мм,Конструктивно командоаппарат 14 состоит ив двух шестерен; рольмалой 35шестерни играет ось стробоцилиндра,на конце которой нарезаны зубья.Большая шестерня входит в зацепление с малой шестерней. Передаточное число ( = 10) выбрано таким 40образом, что один оборот стробоцилиндра соответствует перемещению фурмы на 2 м, а большая шестерня делает один оборот при перемещении фурмы на 20 м. На шестерни большого диаметра закреплен ролик, который последовательно нажимая наодин или несколько микропереключателей их коммутирует (количествомикропереключателей зависит отколичества выбранных реперных точек) .Микропереключатели могут перемещаться по окружности относительнооси шестерни большего диаметра. 55Это необходимо для выбора значе"ний реперных точек, т.е. выборамомента занесения репера (момент коммутации роликом микропереключателя) при достижении определенной высоты фурмы над металлом, например 2 м, 4 м при двух реперных точках.Такое выполнение командоаппарата 14 значительно повышает точность коррекции, исключает дополнитечьные затраты на проложение кабеля к: промышленному командоаппарату, повышает точность и надежность устройства, удобство его обслуживания.Установка командоаппарата 14 в корпусе датчиков 3, 5 и 13 позволяет оперативно (при работающем электроприводе) и предварительно (до установки датчиков) выставлять любое значение реперных точек.Коррекция положения фурмы (запись величины коррекции репера в счетчик 6) осуществляется следующим образом. При подъеме или опускании фурма проходит реперную точку, например 4 м, где должна произойти коррекция, командоаппарат 14 выдает сигнал большей длительности путем замыкания микро- выключателя.Этот сигнал с выхода командоаппарата 14 поступает на второй вход схемы И 12, на первый вход которой поступает импульс (см.фиг. За) от реперного датчика 13. В схеме И 12 происходит стробирование сигнала большей длительности от командоаппарата 14 импульсом от реперного датчика 13, момент появления которого всегда однозначенИмпульс с выхода схемы И 12 поступает на вход третьего узла 11 оптронной развязки и формирования сигнала, где происходит гальваническая развязка и формирование импульса коррекции (см. фиг. Зг) . Импульс коррекции (фиг. Зг), пройдя второй блок 10 синхронизации, переписывает значение реперной точки (4 м), хранимое в реперном регистре 16, в счетчик 6. Сигнал от командоаппарата 15 выдается один раз при перемещении фурмы по всей высоте (18 м) при одной реперной точке, а импульс от реперного датчика 13 поступает один раз при каждом обороте стробоцилиндра 15 (2 м), но их стробирование происходит только в момент прохождения фурмой отметки (4 м), т.е. величины коррекции.При ремонте или замене фурмы величина реперной точки (коррекции) уточняется и заносится в реперный регистр 16, где может храниться и несколько значений реперной точки.Таким образом, благодаря особому размещению датчиков и конструкции стробоцилиндра (возможность размещать датчики по всему периметру делительной окружности стробоцилиндра) период следования информационных импульсов становится равномерным, что в свою очередь делает реальным повышение разрешающей способности стробоцилиндра (происходит учетверение информационнйх импульсов), что исключает сбои в логическом блоке И-ИЛИ за счет равномерности периода следования инфор мационных импульсов от датчиков, атакже упрощает установку датчикови их настройку.Введение реперного датчика 13,схемы И 12, узла 11 оптронной раз вязки и формирования и блока 10 синхронизации дает возможность осуществить стробирование сигнала командоаппарата 14 с импульсом реперного датчика 13, что существенно 15 повышает точность ввода коррекциии, следовательно, повышает точностьработы всего устройства./ 2 Тираж 553 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш