Устройство для регулирования толщины проката

и 865459 ОП ИСАЙКИИЗОБРЕТИ.Н ИЯК АетОвскОмю СвидютидьСтвМ Сеез СфветскикСевивттмстттческивФеспубттии(22)Заявлено 14.01,80 (21) 2867964/22-02с присоединением заявки Я -В 21 В 37/00 Верерстюай кювтвт ИвР йе дввви взебуатввВ и втсрытк 11Дата опубликования описания 26.09.81 Е.В.Леонидов-Каневский, Н,Г,Ковал Н,Н,Перепадя и В.П.КЛысенкоа,(72) Авторы изобретения Мастоматики им.(71) Заявител Киевский инсти 54) УСТРОЙСТВО ЕГУЛИРОВАНИЯ НЫ ПРОКАТА прокатнок функвания толт быть систе холод ано Изобретение относится му производству, а имени циональным схемам регули щины проката, которые мо использованы в автоматич мах управления работой с ной и горячей прокатки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности н достигаемот 6 му результату, является устройство, содержащее датчик положения нажт 4 миого узла (нажимных винтов или плунжера нажимного устройства) и датчик усилия, соединенный через блок коррекИ ции с одним из входов вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом датчика положения нажимного узла,а выход - с приводом нажимного узла, Это устройство регу" лирует толщину проката, используя косвенный метод измерения толщины измеряют положение нажимных винтов и усилие прокатки) . Устройство содержит блоки,-позво=ляющне повысить точность регулирова, ния. Толщнномер на выходе и блок коррекции, включенный между датчикомусилия прокатки и вычислительнымблоком, при включении второго входаблока коррекции на выход толщиномера,позволяют увеличить точность регулирования толщины проката посредством. корректировки показаний датчика усилий прокаткиИ,Однако в устройстве коррекция сигнала датчиков усилия нри помощи толщиномера не обладает больщой точностьювследствие того, что месте установкидатчика давления и толщиномера разныеи, кроме того, между изменением давления и изменением толщины на выходеклети нет однозначной зависимости.Возмущение со стороны полосы - колебакие температуры, толщины подкатаи др. приводит к синфазному изменениюдавления и. толщины на выходе клети,а возмущение со стороны клети - нагрев, износ, всплывание, эксцентриситет валков приводит к противофазному изменению давления и толщины на выходе клети.Кроме того, коррекция сигналов датчиков усилий, установленных на всех клетях, кроме последней, невозможна практически, так как невозможно точно выделить долю каждого регулятора в формировании конечной толщины проката.Цель изобретения -повышение точности регулирования толщины проката,Для достижения этой цели в устройство для регулирования толщины проката, содержащее датчик положения нажимного узла, датчик усилия, соединенный через блок кбррекции с одним из входов вычислительного бло- . ка, второй вход которого соединен с входом датчика положения нажимного узла, а выход - с приводом назимного узла, дополнительно содержит первый и второй ключи, источник внешней команды на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор, логический блок, содержащий первый и второй инверторы, первый и второй элементы совпадения, первый пороговый элемент, триггер, причем вход первого порогового элемента является первым входом логического блока, соединенным с дополнительным выходом блока коррекции, первые входы элемента совпадения соединены между со" бой и с выходом триггера, Вход которого является вторым входом логического блока, соединенным с источником внешней команда на работы устройства в резиме настройки, выход первого элемента совпадения соединен с входом первого инвертора и является вторым выходом логического блока, выход первого порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента совпадения, со сбрасывающим входом триггера и через второй иивертор - со вторым входом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения является третьим выходом логического блока первый вход логического блока соединен со вторым выходом блока коррекции, второй вход соединен с внешним источником команды на работу устройст-, ва в режиме настройки, первый и второй выходы логического блока соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, 1 О 5 Ю 25 30 третий выход соединен с третьим входом блока коррекции, а второй вход блока коррекции соединен с датчиком положения нажимного узла, информационный вход первого ключасоединен с выходом вычислительного блока, информационцый вход второго ключа соединен с источником внешней команды на работу устройства в режиме настройки, а выходы первого ивторого ключей соединены соответственно с первь,м и вторым входами первого сумматора, а блок коррекции содержит второй, третий, четвертый, пятый, шестой алегебраические сумматоры, первый второй, третий, четвертый интеграторы, третий, четвертый, пятый, шестой ключи, нуль-орган, блок умножения, второй пороговый эле" мент, задатчик коэффициента, причем первый вход второго сумматора является вторым дополнительным входом блока коррекции, соединенным с выходом датчика перемещения нажимного узла, выход второго сумматора ооединен со входом второго порогового элемента и через третий ключ и первый интегратор - со вторым входом второго сумматора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом второго сумматора, выход третьего сумматора через четвертый ключ и второй интегратор соединен со вторым входом третьего сумматора и является дополнительным выходом блока коррекции,первый вход четвертого сумматора соединен с выходом третьего сумматора, а выход четвертого сумматора через пятый ключ и третий интегратор соединен с первым входом пятого сумматора,второй вход которого соединен с задатчиком коэффициента, а выход соединен с первым входом блока умножения, первый вход шестого сумматора является входом блока коррекции, на которыйвключен датчик усилия, и соединен совходом куль-органа, а выход шестогосумматора соединен со вторым входомблока умножения и через шестой ключи четвертый интегратор соединен со ЗО вторым входом шестого сумматора,выход блока умножения соединен со вторым входом четвертого сумматора и является первым выходом блока коррекции, соединенным со входом вычису лительного блока, выход нуль-органасоединен с управляющим входом третьего ключа; инверсный выход второго порогового элемента соединен с управ8654 ляющими входами четвертого и шестогоключей, управляющий вход пятого ключа,являющийся первым дополнительным вхо-.дом блока коррекции, соединен стретьим выходом логйческого блока. 5На чертеже представлена функцио-,нальная схема устройства,Устройство содержит датчик 1 положения нажимного узла 2, датчик 3 усилия, соединенный через блок 4 коррекции с одним из жодов вычислительногоблока 5. Вычислительный блок 5 формирует управляющий сигнал на нажимнойузел в соответствии с принципом Симса-.Головина, другой вход вычислительногоблока 5 соединен с выходом датчика 1положения нажимного узла 2, а выход -с приводом нажимного узла 2, Крометого, устройство содержит первый ключ6, информационный вход которого сое-.динен с выходом вычислительного блока 5, второй ключ 7, информационныйвход которого соединен с источником8 внешней команды, на работу устройства в режиме настройки, первыйсумматор 9, входы которого соединенысрответственно с выходами первого ивторого ключей 6 и 7, логическийблок 10, содержащий первый 11 и второй 12 инверторы, первый 13 и второй14 элементы совпадения, первый пороговый элемент 15 и триггер 16; причем вход первого порогового элемента-. 15 является первым входом логического блока 1 О, первые входы элементов13 и 14 совпадения соединены междусобой и с выходом триггера .16, входкоторого является вторым входом логического блока 10, выход первогоэлемента 13 совпадения соединен совходом первого инвертора 1 и являет 40ся вторым выходом логического блока10, выход первого инвертора 11 является первым выходом логического блока 10, выход первого порогового элемента 15 соединен со вторь 1 м входомэлемента 14 совпадения, со сбрасывающим входом триггера 16 и через второй инвертор 12 - со вторым входом пер, вого элемента 13, выход второго элемента14 совпадения является третьим выходом 59логического блока. 1 О и.соединен совторым выходом блока 4 коррекции,второй вход соединен с внешним источником 8 команды на работу устройствав режиме настройки, первый и второй 5входы логического блока 10 соединенысоответственно с управляющими входамипервого и второго ключей 6 и 7, тре 59 бтий выход соединен с третьим входом блока 4 коррекции, а второй вхо 1 блока 4 коррекции соединен с датчиком 1 положения нажимного узла 2.Блок 4 коррекции служит для изменения передаточного коэффициента между датчиком усилий и входом вычислительного блока 5. Он содержит второй 17, третий 18, четвертый 9, пятый 20; шестой 21, алгебраические сумматоры, первый 22, второй 23, Третий 24, четвертый 25 интеграторы, третий 26, четвертый 27 пятый 28, шестой 29 ключи, нуль-орган 30, блок 31 умно ьжения, второй пороговый элемент 32 и задатчик 33 коэффициента, причем первый вход второго сумматора 17 является вторым входом блока 4 кор. рекции, выход второго сумматора 7 ; соединен со входом второго порогового элемента 32 и через третий ключ 26 и первый интегратор 22 - со вторымвходом второго сумматора 17, Первыйвход третьего сумматора 18 соединенс выходом второго сумматора 17,"выход третьего сумматора 18 черезчетвертый ключ 27 и второй интегра.тор 23 соединен со вторым входомтретьего сумматора 18 и является,вторым выходом блока 4 коррекции. Первый вход четвертого сумматора 19 соединен с выходом третьего сумматора 18, а выход четвертого сумматора 9 через пятый ключ 28 и третий интегратор 24 соединен с первым входом пятого сумматора 20, второй вход которого соединен с задатчиком 33 коэффициента, а выход соединен с первым входом блока 31 умножения. Первый вход шестого сумматора 21 является первым входом блока 4 коррекции и соединен со входом нуль-органа 30, выход сумматора 21 соединен со вторым входом блока31 умножения и через ключ 29 и интегратор 25 соединен со вторым входом сумматора 21. Выход. блока 31 умножения соединен со вторым входом сумматора 19 и является выходом блока 4 коррекции, выход нуль-органа 30 соединен с управляющим входом ключа 26. Инверсный выход второго порогового элемента 32 соединен с управляющими входами четвертого 27 и шестого 29 ключей. Управляющий вход пятого ключа 28 является третьим входом блоков 4коррекции.Сущность изобретения заключается виспользовании для настройки передаточного коэффициента между датчиом усилий и вычислительным блоком упругих свойств клети, которые практически не изменяются во времени.Работа устройства заключается в следующем и описывается уравнениямиЛфкИ;О,рКаф 1 86545. 4где 0,1 - сигнал на выходе третьего 16.сумматора, пропорциональный перемещению нажимногоузла;К, - коэффициент пропарциональности между перемещениемнажимного узла и сигналомна выходе третьего сумматора;О 2 - сигнал на выходе блокаумножения, пропорциональ- щный изменению усилия;Ьб - перемещение нажимного узла;ЬР - изменение усилия;К - коэффициент пропорциональности между усилием и сигналом датчика усилия;К - величина сомножителя на.входе блока умножения,определяемая сигналом свыхода шестого сумматора, К К 8 о+ ь КЗКу сигнал с выхОда эадатчика, поступающий напервый вход пятого сумматора,ЬК - сигнал с выхода третьего интегратора, изменяющийся до тех пор,пока на выходе четвертогосумматора не станетноль, поступает на вто 40рой вход пятого сумматора 1О - сигнал на выходе четвертого сумматора.Для настройки устройства в паузе между прокаткой от источника 8 внешней команды включают устройство в режим настройки - взводится триггер 16 в логическом блоке 10. Логическая единица с выхода триггера 16 поступает 6 на входы схем 13 и 14 совпадения. На втором входе схемы 14 совпадения сигиал отсутствует, так как на выходе порогового элемента 15 также нет сигнала. На втором входе схемы 13 Я совпадения присутствует логическая единица, так как он соединен через кивертор 12 с выходом порогового 9, 8элемента 15. Схема 13 совпадения через инвертор 11 закрывает ключ 6,отключая выход вычислительного блока 5 от входа сумматора 9 и. открывает ключ 7 для прохождения командыот источника 8 на вход сумматора 9привод нажимного устройства 2 начинает сближать валки. При сближениивалков с выхода датчика 1 положенияна вход второго сумматора 17 блока4 коррекции поступает сигнал пропорциональный изменению положения валков. Однако, на выходе сумматора 17сигнал отсутствует, так как еговыход через ключ 26 и интегратор 22соединен со своим вторым входом.Ключ 26 открыт сигналом нуль-органа30 до тех пор, пока валки не соприкоснутся, Когда валки соприкоснутся,на выходе датчика 3 усилия появляется сигнал и срабатывает нуль-орган30, который отключает ключ 26. Приэтом на выходе сумматора 17 начинаетвозрастать сигнап пропорциональноизменению положения нажимного узла.Сигналы на выходе сумматоров 18 и25 продолжают отсутствовать, таккак входы этих сумматоров через ключи 27 и 29 и интеграторы 23 и 25замкнуты на свои выходы. Ключи 27 и29 открыты сигналом с инверсноговыхода порогового элемента 32. Когда на выходе сумматора 17 появится сигнал, пропорциональный перемещению нажимного узла 2 примерно на1 мм, соприкоснутся валки йсрабо-тает пороговый элемент 32, которыйзакрывает ключи 27 и 29 . Уровеньсрабатывания порогового элемента 32выбирают таким, чтобы при сжатииэлементов клети миновать нелинейныйучасток и войти в зону линейногоупругого растяжения. При закрытииключей сигналы на выходе сумматоров18 и 2 1 возрастают пропорциональноизменениям положения и усилия сжатиявалков от нуля в момент срабатывания порогового элемента 32. Сигналс выхода сумматора 18 поступает напервый вход сумматора 19, а сигнал свыхода сумматора 21 через блок 31умножения поступает. на.второй входсумматора 19, где вычитается из первого сигнала, На второй вход блока31 умножения с задатчика 33 через .сумматор 20 подают сигнал, пропорциональный предполагаемому коэффициенту передачи. Когда сигнал на выходе сумматора 18, пропорциональныйПервым и .вторым ключами вместе с первым сумматором устройство переключают из рабочего режима в ржим настройки и наоборот,Триггер логического блока переклю чает устройство в режим настройки, При.помощи первой схемы совпадения и первого инвертора логического блока в начале настройки производится переключение первого и второго ключей в режим настройки, Это обеспечивается также первым пороговым элементом и вторым иивертором, Вторая схема совпадения логического блокаобеспечивает корректировку коэффициента в блоке коррекции при наличии сигнала с выхода триггера и первого порогового элемента посредством включения пятого ключа в блоке коррекции, обеспечивающего прохождение .сигнала . на вход четвертого интегратора.Таким образом, введение в устройство для регулирования толщины дополнительных блоков и связей позволяет устранить погрешность прч регулировании толщины проката, возникающую при отклонении характеристики датчика усилия от первоначальной в процессе эксплуатации путем настройки устройства без снятия датчиков усилия для калибровки. Это повышает точность проката и дает возможность приблизить центр распределения отклонений толпжны к нижней границе минусового допуска. Это позволяет получать полосы большей длины и сляба того же веса, что дает значительную экономию металла при прокатке. Как показали предварительные расчеты, экономический эффект, ожидае мый от использования заявляемого устройства составит не менее 270 тыс. руб. в год для стана с производительностью 5 млн.тонн. Формула изобретения 1.Устройство для регулирования тол. щины проката, содержащее датчик положения нажимиого узла, датчик усилия, соединенвай через. блок коррекции с одним иэ входов вычислительного блока, второй вход которого соединен с 98 б 5459 0изменению положения нажимного узла 1, пропорциональные изменению положенияизменится на заданную величину (на- , нажнмного узла и усилия сжатия валпример на 1 мм), срабатывает порого- ков и корректировать передаточныйвый элемент 15 логического блока 10, коэффициент между датчиком усилия икоторый через схему 4 совпадениявычислительным блоком.включает ключ 28 блока 4 коррекции,который пропускает сигнал на входинтегратора 24. Сигнал е выхода интегратора 24 поступает на вход сумматора 20, корректируя коэффициент, по оступающий.с задаячика 33 таким образом, чтобы на выходе сумматора 19получитьО. Пороговый элемент 5 сзадержкой сбрасывает триггер 6 висходное положение и на выходе элемента 13, совпадения исчезает сигнал.При исчезновении сигнала на выходеэлемента 13 совпадения закрываетсяключ 17 и открывается ключ 6, Таккорректируется передаточный коэффициент между датчиком 3 усилия ивычислительным блоком 5, и нажимнойузел 1 возвращается в исходное положение.Введение в устройство блока коррекции обеспечивает постоянный в процессе эксплуатации передаточный коэффициент между датчиком усилий и вычислительным блоком при переменнойхарактеристике датчика усилия. Контур блока коррекции из второго сумматора, третьего ключа, первогоинтегратора и нуль-органа позволяетзафиксировать касание валков н обес-нечить возрастание от нуля сигнала3.положения нажимного узла с моментакасания валков.Контур иэ третьего сумматора, четвертого ключа, второго интегратораи второго порогового элемента блокакоррекции обеспечивает нарастаниесигнала от нулевого уровня послесрабатывания второго порогового элемента, Уровеньсрабатывания второго порогового элемента определяется43выходом на линейный участок характеристики клети (например 1 мм).Контур из третьего сумматора, шестого ключа и четвертого интегратораблока коррекции обеспечивает возрастание от нуля сигнала, пропорцнональ 56ного усилию сжатия валков после срабатывания второго порогового элемента.Контур из четвертого сумматрра,пятого ключа, третьего интегратора,пятого сумматора, задатчика коэффициента и блока умножения, блока коррекции позволяет обрабатывать сигналы,1186 выходом датчика положения нажимного узла, а выход - с приводом нажимного узла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности регулирования толщины проката, оно дополнительно содержит первый и второй ключи, источник внешней команды на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор, логический блок, содержащий первый и второй инвертары, первый и второй элементы совпадения, первый пороговый элемент и триггер, причем вход первого порогового элемента является первым входом логического блока, первые входы элементов совпадения соединены между собой и с выходом триггера, вход которого является вторым входом логического блока, выход первого элемента совпадения соединен со входом первого инвертора н является вторым выходом логического блока, выход первого инвертора является первым выходом логического блока; выход первого порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента совпадения, . со сбрасывающим входом триггвра и через второй инвертор - со вторым входом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения . является третьим выходом логического блока, причем первый вход логического блока соединен со вторым выходом блока коррекции, второй вход соединен с внешним источником команды на работу устройства в режиме настройки, первый и второй выходы логического блока соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, третий выход соединен с третьим входом блока коррекции, а второй вход блока коррекции соединенс датчиком положения нажнмного узла, информациоиный вход первого ключа соединен с выходом вычислительного блока, информационный вход второго ключа соединен с источником внешнейкоманды на работу устройства в режиме настройки, а выходы первого и второго .ключей соединены соответственнос первым и вторым входами первогосумматора.12 5459 5 6 5 26 25 39 35 46 45 2. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е 1 я тем, что блок коррекции содержит второй, третий, четвертый, пятый шестой алгебраическиесумматоры, первый, второй, третий,четвертый интеграторы, третий, четвертый, пятый, шестой ключи, нульорган, блок умножения, второй пороговый элемент и задатчик коэффициента, причем первый вход второго сумматора является вторым входом блокакоррекции, выход второго сумматорасоединен со входом. второго порогового элемента и через третий ключ ипервый интегратор - со вторым входомвторого сумматора, первый вход третьего сумматора соединен с выходомвторого сумматора, выход третьегосумматора через четвертый ключ и второй интегратор соединен со вторымвходом третьего сумматора и являетсявторым выходом блока коррекции, первыйвход четвертого сумматора соединен свыходом тр этьего сумматора, а выходчетвертого сумматора через пятый ключи третий интегратор соединен с первым входом пятого сумматора, второйвход которого соединен с задатчикомкоэффициента, а выход с первым входомблока умножения, первый вход шестогосумматора является первым входом блокакоррекции и соединен со входом нульоргана, выход шестого сумматора соединен со вторым входом блока умноже-ния и через шестой ключ и четвертыйинтегратор соединен со вторым входом шестого сумматора, выход блокаумножения соединен со вторым входомчетвертого сумматора н является первым выходом блока коррекции, выходнуль-органа соединен с управляющимвходом третьего ключа, инверсныйвыход второго порогового элементасоединен с уйравляющими входами четвертого и шестого ключей, управляющийвход пятого ключа является третьимвходом блока коррекции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США В 3802236,кл. В 21 В 37/00, 1976.865459Составитель В.Аваковадактор Т.Киселева Техред С. ИигуноваКорректор МЗака935/16 Хнраж 891 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, %-35, Раушская наб., д.4/5пиал ППП Патент", г.унгород,ул,Проектна