Устройство коррекции скорости охлаждения горячекатаной полосы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 931255(22) Заявлено 11. 11. 80 (21) 3002283/22-02 1511 М К 11 3 с присоединением заявки Мо В 21 В 37/10 Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытийОпубликовано 3005,82, Бюллетень Мо 20 Дата опубликования описания 30,05.82(71) Заявитель ьвовский ордена нститут им. Лен нина политехническкого комсомола(54) УСТРОЙСТВО КОРРЕКЦИИ СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСЫпереэапис стр тольк нформация к н е поз вол яет ци10 Изобретение относится к автоматие и вычислительной технике и предназначено для использования в автоматизированных .системах управления охлаждением полосы металла тонко- листовых скоростных станов горячей прокатки.Известно устройство, выполненное по принципу следящего управления и содержащее блок сравнения, в котором разбаланс между действительным значением нагрузки и заданным сравнивается с опорными значениями, содержащимися в блоке памяти, и полученный результат сравнивается с действительной ошибкой 111. Однако в указанном устройстве сигнал коррекции формируется только при значении ошибки, превышающем предельное значение, и управление осуществляется от ЭВМ.Известно вычислительное устройство, содержащее два регистра памяти, блок ключей, блок управления, ключ, где один регистр памяти служит для временного запоминания части информации, хранимой в другом регистре, Первоначально по поступившему адресу опрашивается один регистр, а другой опрашиваетсяинформации в первый,тогда, когда требуем не содержится в нем Указанное устройствоиспользовать информацию, записанную в регистре памяти в процессе одногокла регулирования.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является вычислительное устройство для коррекции скорости охлаждения горячекатаной полосы, которое содержит сумматор, соединенный с блоком компараторов, выходы которых соединены с входами первого и второго регистров памяти через блоки ключей, выходы первого регистра памяти соединены с входами второго регистра памяти также через блок ключей, нагрузкой второго регистра памяти являются исполнительные органы секций водяногоохлаждения и управляющие входы блока с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с входом сумматора, другими входами связанного с источником напряжения, пропорционального количеству секций, необходимых для включения или выключения, чтобы скомпенснро 931255вать рассогласование между фактической скоростью охлаждения и заданной, и источником напряжения начального смецения через ключ. Синхронизацию работы всех блоков осуществляет блок управления 13 . 5В процессе работы напряжение, пропорциональное числу секций, которое надо довключить или выключить, суммируется с напряжением, пропорциональным величине предыдущей коррек О ции с выхода блока с регулируемым коэффициентом передачи в сумматоре, и, превращенное н число в блоке компараторон, записывается но второй регистр памяти. В первый регистр 15 памяти записывается первое значение коррекции данной полосы металла для переноса ее в качестве начальной для последующей полосы, перенос осуцестнляется путем перезаписи в пер вый регистр памяти через третий блок ключей.Однако исполнительные органы секций представляют собой устройства нэ механических и.пненматических 25 звеньев, вследствие чего расход воды в секции после подачи сигнала на включение или выключение устанавливается не мгновенно, а изменяется с определенной скоростью. С доста-З 0 "точной степенью точности секции можно представить как интегрируюцее звено с экспоненциальным напряжением расхода 0 с постоянной времени Т, которая для включения составляет величину-- 1-1,5 с, что приводит к довольно существенной динамической погрешности регулиронания скорости охлаждения металла, особенно при малом количестве включенных секций и высоких скоростях прокатки, дости гаюцих 20 м/с.1Цель изобретения - повышение качества металла путем уменьшения динамической погрешности регулирования скорости охлаждения полосы металла, возникающей при включении секций охлаждения.Указанная цель достигается тем, что н устройство, содержащее датчики расхода воды через секцию, исполнительные органы секции охлаждения, сумматор, выходом соединенный с входом блока компараторов, выходы которого соответственно через первый и второй блоки ключей соединены с со ответствуюцими разрядными входами первого и второго регистров памяти, выходы первого регистра памяти через третий блок ключей соединены с входами второго регистра памяти, вы ходы которого соединены с управляющими входами блока с управляемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого непосредствен но, а третий через ключ соедин ены ссоответствующими входами устройства,управляющие входы ключа и блоковключей и входы установки регистровпамяти н исходное состояние подсоединены к выходам блока управления,входы которого соединены, с датчиками наличия металла и начале участка охлаждения, в конце-участка охлаждения и скорости движения полосы,дополнительно введены третий и четвертый регистры, второй и третийблоки с регулируемым коэффициентомпередачи, интегратор, блок компараторов, триггер, компаратор, ключ,блок схем ИЛИ, причем разрядные вхо-,ды третьего регистра соединены ссоответствующими инверсными выходами второго регистра памяти, его выходы - с входами управления второгоблока с управляемым коэффициентомпередачи, входом соединенного с вы"ходом интегратора, а выходом - свходом компаратора, подсоединенногодругим входом к выходу третьего блока с управляемым коэффициентом передачи, входом соединенного с датчиком расхода воды через секцию, авходами управления - с выходами четвертого регистра, разрядными входами соединенного с выходами нторогоблока компараторон, вход которого исоответствующий вход блока управления соединены с вторым входом сумматора, выход компаратора соединен свходами сброса третьего и четвертогорегистров и триггера, вход установки которого и входы записи информациичетвертого и третьего регистров соединены с соответствуюцим выходом блока упранления, прямой выход триггерасоединен с управляющим: входом ключаи входами блока схем ИЛИ, другимивходами соединенных с соотнетствуюцими прямыми выходами второго регистра памяти, а выходами - сисполнительными органами секций охлаждения, ключ соединен с источником напряжения, пропорциональногорасхбду через секцию, и с входом интегратора.Указанная цель достигается пу" тем включения на короткий промежу-. ток времени 1 всех свободных в данный отрезок времени секций, вследствие чего суммарный расход имеет большую крутизну нарастания и последуюцего отключения всея лишних секций, когда расход в выбранных для включения секций достигает требуемой величины.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства коррекции скорости охлаждения горячекатаной полосы; на фиг.2 - схема блока с управляемым коэффициентом передачи; на фиг.З - блок-схема блока управления.Устройство содержит сумматор 1, выходом соединенный с блоком 2 компараторов, выходами подсоединенным через блоки 3 и 4 ключей к разрядным входам регистров 5 и 6 памяти, соединенным между собой через блок 5 7 ключей. Прямые выходы регистра 6 памяти подключены к управляющимвходам блока 8 с управляемым коэффициентом передачи, на. входе которого напряжение По равно уровню дис кретизации секции, а выход соединен с входом сумматора 1,второй и третий входЯ которого соединены соответственно непосрецственно через ключ 9 с входами 10 и 11 устройства. Блок 15 12 управления соответствуюцими выходами 13-16 управляет ключом 9, блоками 3 и 4 ключей, выходы 17 и 18 блока 12 управления подключены к входам сброса регистров 5 и 6, на входы 19-21 блока управления подаются сигналы соответственно наличия мета.ла в начале участкаохлаждения Д, конца охлаждения Д 1, скорости движения полосы Ч. Инверс ные выходы регистра 6 памяти соединены с разрядными входами регистра ,22 дополнения, его выходы - с входами управления блока 23 с управляемым коэффициентом передачи, входом ,соединенного с выходом интегратора 24, а выходом - с входом компаратора 25, другой вход которого йодключен к выходу блока 26 с управляемым коэффициентом передачи, на вход которого подается напряжение Пд, про 35 порциональное расходу через секцию, а входы управления подключены к выходам регистра 27 приращения, входами соединенного с выходами блока 28 компараторов, вход которого и 40 соответствующий вход блока 12 управления соединены с входом 11 устройства. Выходы компаратора 25 подключены к входам сброса регистра 22 дополнения, регистра 27 приращения и триггера 29, вход установки которого и входы записи информации регистра 27 приращения соединены с выходом 30 блока 12 управления, прямой выход триггера 29 соединен с управляюцим вхо дом ключа 31 и входами блока 32 схем ИЛИ, которые другими входами соединены с прямыми выходами регистра 6 памяти, а выходами -с исполнительными органами 33 секций охлаждения, 55 ключ 31 коммутирует напряжение 011 на вход интегратора 24. Уменьшение динаМической погрешности при включении секций происходит следуюцим образом. В случае положительного приращения ьи числа секций, блок 12 управления сначала подает импульс на выход 30, производя запись величины этого приращения из блока 28 компараторов в регистр 27 приращения, и, записывая число, дополняющее число уже включенных секций до общего числа секций п, в регистр 22 дополнения, поскольку его входы связаны с инверсными выходами регистра 6 памяти, Этот же импульс с выхода 30 блока 12 управУстройство работает следующим образом.На вход 10 сумматора 1 поступает 60 напряжение П, пропорциональное числу секций, которое необходимо включить или выключить для устранения рассогласования между фактической скоростью охлаждения и заданной, 65 т.е. величины приращения коррекции. По входу 11 на сумматор 1 подается через ключ 9 напряжение П 1 - напряжение смецения, соответствуюцее . включению наперед заданного числа секций при нулевом рассогласовании Напряжение П соответствует информации, записанной в регистре 6 памяти. При прокатке первой полосы данного сортамента начальная установка:П= 01 0 в О. Ключ 9 открыт, на выходе сумматора - напряжение О,. По сигналу наличия металла в начале участка охлаждения Д на входе 19 блока 12 управления открывается блок 4 ключей и начальное число включаемых секций переписывается с блока 2 компараторов в регистр 6 памяти, выходы которого через схемы ИЛИ 32 включают определенное число исполнительных органов 33 секций охлаждения, Ключ 9 закрывается на время прокатки всех полос данного сортамента,При достижении полосой сечения моталки появляется первое прирацение 0 и срабатывает датчик Дналичия металла в конце участка охлаждения, величина 11 сложится в сумматоре с П, и полученная первая коррекция по сигналам блока 12 управления, подаваемых на управляющие входы блоков 3 и 4 ключей, записывается в регистр 6, а также. в регистр 5, с целью использования первой коррекции данной полосы в качестве начальной для последуюцей полосы. В дальнейшем блок 12 управления с частотой, пропорциональной скорости движения полосы Ч, производит запись коррекций в регистр 6 памяти. При прокатке последуюцих полос по сигналу Дна входе 19 производится перезапись начальной коррекции из регистра 5 в регистр 6 через блок 7 ключей, в остальном работа аналогична описанному, При выходе полосы из зоны охлаждения производится сброс регистра 6 с выхода 18 блока 12 управления, а по окончании прокатки полос данного сортамента производится сброс регистра 5 с выхода 17 блока 12.ления устанавливает триггер 29 в еди-ницу,нагрузкой его прямого выходаявляются вторые входы схем 32 ИЛИ,на всех выходах которых появляютсявысокие потенциалы, разрешающие включение всех свободных секций. После 5этого блок 12 разрешает перезаписьданной коррекции в регистр б памяти, Момент выключения лишних секций 1 (фиг.2) определяется подостижению суммарным расходом опреде ленной величины К.0, где- требуемый расход через секцию; К - коэффициент пропорциональности, являющийся Функцией от величины требуемогоприращения числа секций Ьп и выбранный так, чтобы средний расход завремя переходного процесса Т былприблизительно равен (и+оп)Ц (опредйяется как К=(И-п)(1-е " "),где 1 определяется как Функция отЬп из уравнения 1 - Т 7)9 Вь-"яап(4.е ф)ж - 1 яю.ьп)-п)в Т т 25 ф.е ")а 1-Ц -)ай.и пе "х И 0 ке ЮФ-,):ад 1, 30,рекции; Ю - общее число секций; Я- требуемый расход через секцию; С постоянная времени включения секции; Т - постоянная времени выключениясекции; 1 (С). " единичная функция. Таким образом выходы регистра 27, приращений связаны с управляющими входами блока 26 с управляемым коэффициентом передачи и устанавливают в нем необходимый коэффициент передачи К, зависящий от величины ап, занесенного в регистре 27 приращения, с которым блок 26 передает напряжение Пб( пропорциональное расходу через секцию Я, на вход компаратора 25. Триггер 29 открывает ключ 31, подающий напряжение П на вход 50 интегратора 24, постоянная времени которого равна постоянной времени . секции на включение 1, и на его выходе моделируется измерение рас- хода в секции. Блок 23 с управляемым 55 коэффициентом передачи Формирует на выходе модель изменения суммарного расхода, поскольку его управляющие входы связаны с выходами регистра дополнения, где записано чис ло (И - и) секций, которые подключаются в работу.Сигнал с выхода блока 23 поступает на второй вход компаратора и в момент сравнения напряжений на его 65 входах компаратор срабатывает, сбра"сывая триггер 29, при этом отключаются все лишние секции, остается только число и+оп секций, компараторсбрасывает также регистры 22 и 27,схема приходит в исходное состояние.Таким образом осуществляется снижениединамической погрешности при включении секций,Блоки 8, 23 и 26 с управляемым коэффициентом передачи состоят каждый(фиг. 2) иэ масштабного суммирующегоусилителя У, входые сопротивлениякоторого связаны с входной шиной через ключи К-Кп, управляемые выходами соответствующих регистров. Взависимости от числа, записанного врегистре, открывается определенноечисло ключей и формируется необходимый коэффициент передачи входногосигнала.Блок 2 управления (Фиг. 3) состоитиз формирователей 34 и 35 импульсовпо переднему Фронту и 36 по заднемуфронту, триггера 37, генератора 38тактовых импульсов с частотой, пропорциональной скорости полосы, компаратора 39, инвертора 40; блоков 41 и42 задержки схем 43-46 совпадения схемы ИЛИ 47. Перед началом прокатки полос данного сортамента осуществляется сброс всех узлов. При достижении полосой начала участка охлаждения срабатывает датчик Дналичия металла, его по,тенциал запускает формирователь 35, импульс которого через открытую схему 45 совпадения и схему ИЛИ 47 поступает на выход 15 устройства, а с него - на блок 4 ключей. Одновременно тот же импульс через диск 42 эа" держки устанавливает триггер 37 в единицу, при этом выход 13 закрывает ключ 9. При достижении полосой сечения моталки срабатывает датчик Д 1 наличия металла, положительный перепад на входе 20 запускает Формирователь 34, импульс которого открывает блоки 3 и 4 ключей по выходам 15 и 14, в результате первая коррекция записывается в регистры 5 и б памяти, Этот же импульс запускает генератор 38, которыйначинает формировать тактовые импульсы с частотой, пропорциональной скорости движения полосы. Если приращение коррекции отрицательное, тогда тактовые импульсы через схему 43 совпадения поступают на схему ИЛИ 47 и на блок 4 ключей, производя запись очередной коррекции в регистр б. В случае положительного приращения срабатывает компаратор 39, и тактовые импульсы через схему 44 совпадения поступают на выход 30 и производят запись в регистры 22 и 27, а также в триггер 29 и черезблок 41 задержки, время задержки которого достаточно для записи информации в регистры 22 и 27, попадают на выход 15 блока управления.При выходе полосы из эоны охлаждения по отрицательному перепаду Д 1 срабатывает формирователь 36, импульс которого производит останов генератора 38 и сбрасывает регистр 6 памяти по выходу 18. При прокатке следующих полос данного сортамента импульс формирователя 35 проходит через схему 46 совпадения на выход 16 и производит перезапись начальной коррекции из регистра 5 в регистр б. В дальнейшем работа аналогична описанной. После окончания прокатки полос данного сортамента производится сброс триггера 37 и регистра 5 памяти.Таким образом, предлагаемое уст- ройство позволяет снизить динамическую пОгрешность при включении корректирующих секций, тем самым более точно обеспечивая необходимую скорость охлаждения полосы металла, являющуюся основным фактором формирования микроструктуры проката, что увеличивает выход высокочастотногопроката.Формула изобретенияУстройство коррекции скорости озлаждения горячекатаной полосы содержащее. датчики расхода воды через секцию, исполнительные органы секции охлаждения, сумматор, соеди-. ненный с блоком компараторов, выходы которого соответственно через .первый и второй блоки ключей сое- динены с разрядными входами первого и второго регистров памяти, вы- ходы первого регистра памяти через третий блок ключей соединены с входами второго регистра памяти, прямые выходы которого соединены с. входами управления блока с управляемым коэффициентом передачи, выходом соединенного с первым входом сумматора, второй вход которого непосредственно, а третий вход через ключ подсоединены к соответственным входам устройства, управляющие входы ключа и блоков ключей, а также входы сброса регистров памяти подсоединены к соответствующим выходам блока управления, входы которого соединены с датчиками наличия металла в началеучастка охлаждения, в конце участкаохлаждения и скорости движения полосы, о.т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения качества ме 5 талла путем уменьшения динамическойпогрешности регулирования скоростиохлаждения полосы, возникающей привключении секций охлаждения, в уст"ройство дополнительно введены тре 1 О тий и четвертый регистры, второй итретий блоки с управляежм коэффициентом передачи, интегратор, второй блок компараторов, триггер, компаратор, ключ, блок схем ИЛИ, при"15 чем разрядные входы третьего регистра соединены с соответствующиве ии"версными выходами второго регаемрапамяти, его выходы - с входами-уи"равления второго блока с управляемымщО .коэффициентом передачи, входом соединенного с выходом интегратора, авыходом - с входом компаратора, подсоединенного другим входом к выходу третьего блока с управляемймкоэффициентом передачи, входом сое-,диненного датчиком расхода воды че- .рез секцию, а входами управленияс выходами четвертого регистра,разрядными входами соединенного свыходами второго блока компараторов, .вход которого.и соответствующий вход блока управления подсоединены к второму,входу сумматора,выход компаратоРа: соединен с входами вброса четвертого и третьего регистров и триггера, вход установки которого, а также входы записиинформации третьего и четвертого ре"гистров подсоединены ксоответст-вующему выходу блока управления,4 О прямой выход триггера соединен суправляющим входом ключа и входами блока схем ИЛИ, другие входыкоторых соединены с пряьащи выхо дами. второго регистра памяти, а45 выходы - с исполнительными органавя секций охлаждения, ключ сое-динен с источником напряжения,пропорционального расходу черезсекцию, и с входом интегратора.5 О Источники информациирпринятые во внимание при эксйертизе1. Патент Франции Р 2183822,кл, С 05 П 13/00, 1974.2, Заявка ФРГ 9 177421,кл. С 11 С 9/00, 1974;3. Авторское свидетельство СССР9 583457, кл. С 06 С 7/48, 1975.931255 9 Ьф. ЯЪ б ц Составитель Ю,РыТехред,( Касте Подписное ета СССР рытий я наб., д. 4/Заказ 3596 ППП "Патен Ужгород, ул. Проектная,фил едактор С.Крупенин ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, МосквТираж 842твенного комибретений и отЖ, Раушск ьеввич Корректор Г. Ога