Система автоматического регулирования толщины полосы на стане холодной прокатки

СОЮЗ СОВЕТСНИХовиламадуРЕСПУБЛИК 3(59 В 21 В 37/02 ЕНИЙ госуддрственный комитет сссрПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТРРЫТИЙ ОПИСАНИЕ,ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) А,Д.Гройсман, Ю.Б.Хасдан, О.А. Бушманов,В,А,Вольф и В;П.Рудь (71) Проектный институт фУралпроектмонтажавтоматикаф(56) 1. Клешко О.Б. Автоматическое регулирование толщины полосы при прокатке. М., Металлургиздат, 1966.2, Имитт Б. Построение контуров регулирования непрерывного стана холодной прокатки полосы по принципу жесткого регулирования скорости. Черные металлы, М1 Металлургияфф, 1977, 9 9, с.15.(54)(57) 1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ НА СТАНЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, содержащая последовательно соединенные датчик толщины полосы перед клетью, устройство регулируемого запаздывания, состоящее из последовательно соединенных блоков памяти, блок управлейия пере.ЯО 58652 А мещением нажимного устройства., о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности работы сис" темы и ее надежности, в нее введены блок упреждения, последовательно соединенные друг с другом коммутатор и блок запоминания упреждающего сигнала, импульсный .датчик длины полосы и блок формирования интервалов длины, причем входы коммутатора соединены с выходами с выходами блоков памяти устройства регулируемого запаздывания, выход блока запоминания упреждающего сигнала соединен с входом блока управления пвремещением нажимного устройства клети, первый вход блока упреждения соеди-нен с выходом импульсного датчика длины полосы, а второй вход - с выходом блока формирования интервалов длины, первый выход блока упрежде-. ния соединен с управляющим входом коммутатора, а второй выход с управ ляющнм входом блока запоминания уп реждающего сигнала,1058652 2, Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок упреждения содержит Формирователь импульсов управления, последовательно соединенные первый и второй счетчики, третий счетчик с предварительной установ кой числа, регистр и соединенный с его выходом дешифратор, причем первый вход блока упреждения соединен с счетными входами первого и третьего счетчиков, второй вход блока соединен с входом Формирователя импульсов управления, первый выход блока соединен с выходом дешифратора, а второй выход блока - с выходом тре-,Изобретение относится к автомати" эации станов холодной прокатки, в частности к устройствам для автоматического регулирования толщины полосы.5Известно устройство для автоматического регулирования толщины полось) на стане холодной прокатки, содержащее датчик толщиныполосы перед клетью, нажимное устройство клети с блоком 10 управления и устройство регулируемого эапаэдыван я, основанное на принципе эапоминания дискретных значений толщины на время транспортировки соответствующих элементов поло сы от измерителя толщины до клети. В этом устройстве используется инфор-мация о входной и выходной толщине полосы непосредственно в валках клети, т.е. без транспортного запаздыва ния или опережения, несмотря на расположение датчика толщины на определенном расстоянии от клети 1 .Однако известное устройство характеризуется недостаточными точнос" тью и быстродействием иэ-эа инерционности различных элементов контура регулирования, например датчика толщины и нажимного устройства клети. Наиболее близким к изобретению 30 по технической сущности и достигаемому результату является система автоматического регулирования толщины .полосы, содержащая датчик толщины полосы перед клетью и устройст во регулируемого запаздывания, состоящее иэ нескольких блоков памяти. Измеренное датчиком на некотором расстоянии перед клетью значение толщинь полосы передается через блоки памяти 40 синхронно с перемещением полосы и выдается на блок управления исполнительными устройствами стана в тре.буемый момент времени с определенным тьего счетчика, входы предварительной записи третьего счетчика соединены с выходами разрядов первогосчетчика, входы записи регистрасоединены с выходами разрядов второго счетчика, первый выход Формирователя импульсов управления соединен с входами разрешения записи третьего счетчика и регистра, второйвыход формирователя соединен с входами сброса первого и второго счетчиков, а третий выход для подачи импульса с длительностью, равной времени упреждения, соединен с входом разрешения счета первого счетчика.упреждением, компенсирующим инерционно запаздывание датчика, нажим- ного устройства и др. элементов. Управление перезаписью информации в блоках памяти осуществляет вычислительный блок, определяющий длительность такта перезаписи Т по формулео (1) где о - интервал дискретности подлине полосы;скорость полосы на входелклети;е - суммарное инерционное запаздывание элементов контура регулирования толщины,приведенное к выбранному ин"тервалу дискретности.Величина сэ, часть полного инер" ционного запаздывания , т.е.лМгде М - количество интервалов дискретности, на которое разделено расстояние между датчиком толщины и клетью.Таким образом, известная система позволяет использовать для регулирования информацию о толщине полосы без транспортного запаздывания и, кроме того, путем введения определенного упрежцения при подаче сигнала о толщине на блок управления исполнительными устройствами стана компенсировать инерционное запаздывание элементов контура регулирования, благодаря чему достигаются большее быстродействие и точность ре гулирования толщины полосы 21 .Однако известное устройство характеризуется сложностью узла вычисления длительности такта перезаписи Т по приведенной формуле (1),что связано с необходимостью выполнения операции деления, Выполнение этой операции с достаточной точностью, определяющей качественную работу всей системы регулирования толщины, требует применения сложной 5 схемы вычислительного узла, Недостатком являются также повышенные требования к быстродействию эле" ,ментов системы, определяющиеся тем, что длительность такта перезаписи Т 10 уменьшается прн увеличении скорости прокатки (см, формулу (1). При этом возрастает скорость перезаписи информации в блоках памяти. Особенно неблагоприятны условия работы сис" темы прн таких значениях скорости полосы, когда величина о становит(ося близкой к величине 2 э . В этом случае длительность такта перезаписи 20 стремится к нулю, а частота перезаписи - к бесконечности, что, в конечном счете, приводит к неработоспособности устройства, Однако даже прн таких соотношениях величин, вхо" 25 дящих в формулу (1), когда длительность Т не приближается к нулю, необходимо обеспечить повьнаенное быстродействие элементов устройства регулируемого запаздывания, так как.9 при переменной скорости прокатки частота перезаписи информации в блоках памяти изменяется в широких пределах, Отмеченные недостатки прото-, типа приводят к усложнению системы З 5 и снижению точности ее работы.Целью изобретения является повышение точности работы системы и ее адежности.Цель достигается тем, что снсте- ,щсодержащую последовательно соединенные датчик толщины полосы перед клетью, устройство регулируемого запаздывания, состоящее иэ последовательно соединенных блоков памяти, блок управления перемещением нажим- ного устройства, дополнительно введены блок упреждения и последовательно соединенные друг с другом комму" татор н блок запоминания упреждающего сигнала, импульсный датчик ф длины полосы и блок формирования интервалов длины, причем входы коммутатора соединены с выходами бло" ков памяти устройства регулируемого запаздывания, выход блока запомина ния упреждающего сигнала соединен с входом блока управления .перемещением нажимного устройства клети,: первый вход блока упреждения соединен с выходом импульсного датчика длины по- щ лосы, а второй вход - с выходом блока формирования интервалов длины,первый выход блока упреждения соединен с управляющим входом коммутато. йра, а второй выхбд - с управляющим входом блока запоминания упреждающего сигнала.Кроме того, блок упреждения содержит формирователь импульсов управления, последовательно соединен" ейные первый и второй счетчики, третий счетчик с предварительной установкой числа, регистр и соединенный с его выходом дешифратор, причем первый вход блока упреждения соединен ,с счетными входами первого и третьего счетчиков, второй вход блока соединен с входом формирователя импульсов управления, первый выход блока соединен с выходом дешифратора, а второй выход блока - с выходом третьего счетчика, входы предварительной записи третьего счетчика соединены с выходами разрядов первого счетчика, входы записи регистра соединены с выходами разрядов второго счетчика, первый выход формирователя импульсов управления соединен со входами разрешения записи третьего счетчика и регистра, второй выход формирователя соединен с входами сброса первого и второго счетчиков, а третий выход для подачи импульса с длительностью, равной времени уп" реждения, соединен со входом разрешения счета первого счетчика.На фиг. 1 изображена схема системы; на фиг.2 - схема блока упреждения; на фиг.3 - схема, поясняющая принцип работы устройствана фиг.4 - временные диаграюаю напря" жений блока упреждения.Прокатываемая полоса 1 проходит через клеть 2 стана, в которой производится ее обжатие (направление прокатки полосы показано стрелкой на фиг.1). Воздействие на толщину по. лосы осуществляется с помощью нажимного устройства 3 клети. Перед .клетью на некотором расстоянии от нее установлены датчик 4 толщины полосы и импульсный датчик 5 длиныполосы. Выход датчика 4 соединен с входом устройства 6 регулируемого запаздывания, которое состоит из нескольких блоков 7 (71-7 фп) памяти, соединенных последовательно. Количество блоков:памяти выбрано равным числу дискретных интервалов длины, на которое условно разделено рассто" яние от датчика 4 до оси клети 3. Предложенное устройство включает также дополнительно введенные блок 8 упреждения, коммутатор 9 и блок 10 запоминания упреждающего сигнала. Работой блоков 7 и 8 управляет блок 11 формирования интервалов длины, соединенный с импульсным датчиком 5. С этим же датчиком 5 соединен и первый вход блока 8, Выходы блока 8 соединены с управляющими входами по" следовательно соединенных коммутатора 9 и блока 10, а. выход блока 10 свяэан с входом блока 12 управления нажимным устройством клети. Входы ком"мутирующих сигналов коммутатора 9соединены с выходами блоков 7.Блок 8 упреждения (фиг.2) состоит из формирователя 13 импульсовуправления, последовательно соединенных первого счетчика 14 и второгосчетчика 15, третьего счетчика 16 спредварительной установкой числа,регистра 17 и соединенного с еговыходом дешифратора 18, Первый входблока 8 соединен с счетными входамисчетчиков 14 и 16, второй вход блокасоединен с входом формирователя 13.Выходы блока соединены.: первый - с 15. выходом дешифратора 18, второй - свыходом счетчика 16. Входы предварительной записи счетчика 16 соединены с выходами разрядов счетчика 14,входы записи регистра 17 соединены 20с выходами разрядов счетчика 15.Выходы формирователя 13 соединены:первый выход - со входами разрешения записи счетчика 16 и регистра 17,второй выход - с входами сброса счет чиков 14 и 15, а третий выход - дляподачи импульса с длительностью,равной времени упреждения - со входом разрешения счета счетчика 14.Блоки 71-7 фп памяти, а такжеблок 10 представляют собой запоминающие устройства любого типа - аналогового или дискретного .(регистры)в эависимост " от формы сигнала датчика 4, Блок 11 представляет собой делитель частоты импульсов, Ем;ость этого счетчика равна количеству элементарных отрезков длины (со"ответствующих импульсам датчика 5),которое содержится в выбранном дискретном интервале длины 3 о (фиг,З), 40Коммутатор 9 в соответствии с управляющим сигналом блока 8 подключает к входу блока 10 один иэ выходов блоков 7,На схеме (фиг.З) показаны про)катываемая полоса 1, клеть 2 стана,датчик 4 толщины полосы, блоки 7, 176 памяти. Направление прокаткипоказано стрелкой, Буквами на чертеже обозначены: ( - расстояние отдатчика 4 до клети 2, 1; - величинадискретного интервала длины. В дан"ном частном случае расстояниеразбито на шесть интервалов и соответственно изображено шесть блоковпамяти, в каждый из которых заносится отклонение толщины на соответст"вующем интервале длины. Порядковыеномера блоков памяти изображеныцифрами 1-6. Эти порядковые номераотносятся также и к соответствующим 60интервалам длины, расположенным надномерами. Остальные элементы схемыустройства условно не показаны.Стрелка, идущаяот четвертого блока 7 вниз, изображает выход этого 65 блока. Ь - расстояние, на которое перемещается любая точкая прокатываемой полосы 1 за время ь, равное суммарному инерционному запаздыванию элементов контура регулирования (например, в данном случае это сум" марное инерционное запаздывание датчика 4, нажимного устройства 3 и регулятора толщины), 3 ост - остаточная длина, равная разности между 4 и ближайшей длиной, кратной о . В част ном случае (фиг.З) остаточная длиналаст ( оСистема работает следующим образом.При прокатке в направлении, показанном стрелкой, датчик 4 непрерывно измеряет отклонение толщины полосы 1 от номинального значения. Сигнал датчика 4 подается на вход первого блока 7 устройства б. Запись информации об отклонении толщнны.в первый блок 7, а также перезапись информации из каждого блока 7 в соседний (в направлении слева направо) происходит по командам блока 11, поступающим периодически, через промежутки времени, равные времени перемещения полосы 1 на длину выбранного дискретного интервала. Эти команды формируются блоком 11 по сигналам датчика 5, Таким образом, при записи информации датчика 4 в первый блок 7 происходит дискретизация сигнала отклонения толщины полосы. Дискретные значения толщины запоминаются в блоках 7 и переэаписываются из одного блока в соседний синхронно с движением полосы, фсопровождая соответствующие участки полосы, Благодаря этому, в каждом блоке 7 в любой момент времени хранится информация об отклонении толщины полосы от номинального значения на соответствующем дискретном интервале длины 3 в (фиг,З), При входе любого участка (элемента) полосы в валки клети 2 информация об отклонении толщины полосы на этом ее участке содержится в выходном сигнале последнего - в данном случае шестого блока памяти. Если этот выходной сигнал подать на блок 12, то в соответствии с принципом регулирования по возмущению нажимное устройство 3 осуществляет такое воздействие на полосу 1, которое устраняет (компенсирует) отклонение толщины на данном участке полосы. Однако из-эа наличия в контуре регулирования инерционных элементов сигнал на блок 12 необходимо подавать с определенным упреждением;. Эту функцию осуществляют блоки 8,9 и 10, которые независимо от изменяющейся скорости прокатки подают сигнал отклонения толщинына блок 12 всегда на время ь раньше, чем соответствующий элемент полосы войдет в валки клети 2. Упреждениекомпенсирует инерционное эапаздыва. ние в контуре регулирования. Блок 8 управляет коммутатором 9, подключая на вход блока 10 один из блоков 7. Запись информации из блока 7 в блок 10 происходит в момент прихода импульса, поступающего со второго выхода блока 8 на управляющий вход блока 10.Процесс формирования управляющего сигнала с упреждением (фиг.З). Для того, чтобы обеспечить подачу управляющего сигнала на время ь раньше, чем соответствующий элемент полосы войдет в валки, необходимо информацию об отклонении толщины этого элемента внести в блок 10 в тот момент времени, когда рассмат О риваемый элемент полосы находится еще на расстоянии ) " от валков, Сигнал блока 10 поступает на блок 12 и затем на устройство 3, причем из-за наличия инерционностей в канале регулирования воздействие на полосу осуществляется как раэ в тот момент, когда нужный элемент полосы входит в клеть. На фиг.З изображено такое расстояние (, которое больше 2 0 О, но меньше 3 6 О. Это значит, что для обеспечения необходимого упреждения управляющего сигнала необходимо информацию об отклонениях толщины полосы получать с четвертого блока 7, Но записывать эту информацию в блок 10 надо не сразу, т.е. не в момент внесения в четвертый блок 7, а через некоторое время, когда рассматриваемый элемент полосы находится в точке а на рас стоянии ). от валков, Это время оп - ределяется длительностью перемещения полосы на расстояние о -о-. Определение номера блока памяти и времени задержки перезаписи информации из выбранного блока памяти в блок 10 производит блок 8, который выдает соответствующие. сигналы на свои первый и второй выходы.Чем выше скорость прокатки, тем дальше от клети 2 находится точка а, а информация об отклонении толщины поступает из блока памяти 7 с меньшим порядковым номером.Благодаря такой схеме предложенного устройства величина дискрет- ного интервала длины остается неизменной при любых изменениях скорости прокатки, а интервалы перезаписи информации из одного блока 7 в . другой не зависят от. соотношения флвремени с и времени перемещения полосы на расстояние ) . В результате, когда эти величины близки друг к другу, частота перезаписи информации в блоках 7 не стремится к 5 бесконечности. Все это позволяет упростить устройство и повысить его точность за счет отсутствия уз" ла вычисления длительности такта перезаписи и снижения требований к быстродействию элементов.Блок 8 упреждения (фиг.2) работает следующим образом. На вход :Формирователя 13 периодически через промежутки времени, равные времени перемещения полосы на длину выбранного интервала дискретизации, поступают командные импульсы со вто. рого входа блока 8. После поступления командного импульса формирователь 13 подает с третьего выхода на вход разрешения счетчика 14 им . пульс с длительностью, равной заданному времени упреждения оВ рассматриваемом случае время о больше двух, но меньше трех периодов следования командных импульсов на входе Формирователя 13, Счетчики 14 и 15 осуществляют подсчет количества импульсов, Формируемых датчиком 5 за время(эти импульсы поступают на счетный вход счетчика 14 с первого входа блока). Количество состояний (коэффициент пересчета) счетчика 14 равно количеству масштабных импульсов датчика 5 на величину ин- тервала дискретизации (в данном случае, изображенном на Фиг,4, это количество равно 8). Поэтому за врелмя ссчетчик 14 дважды переполняется, а к моменту окончания импульса с длительностью 8 в нем устанавливается код, соответствующий числу 5, Количество циклов (импульсов переполнения) счетчика 14 подсчиты" вается счетчиком 15. С окончанием импульса с работа счетчиков 14 и 15 прекращается.После того, как на второй входблока, а значит, и на вход Формирователя 13 поступает следующий послелокончания интервалакомандный импульс, на первом выХоде Формирователя 13 появляется короткий импульс, разрешающий запись выходного кодасчетчика 14 в соответствующие разряды счетчика 16, а выходного кодасчетчика 15 - в регистр 17. Непосредственно после перезаписи на выходе 2 формирователя 13 появляется короткий импульс сброса счетчиков 14 и 15 и начинается Формирование очередности импульса с длительностью ь на выходе 3 формирователя 13. Далее описанный цикл работыформирователя 13 счетчиков 14 и 15 повторяется, Таким образом, в регистр 17 записано и хранится чйсЛо "2",что равно целой части количества интервалов .о, укладывающихся в расстоянии Ь(фиг.З). Дешифратор 18 при этом формирует команду, по которой коммутатор 9 подключает к входу0 блока 10 выход четвертого блока 7 памяти. Такое.сосгояние сохраняется до окончания очередного импульса с длительностью р .В счетчик 16 в момент пЕрезаписи заносится число ф 51., соответствующее остаточной длине биост (Фиг,3). , Количество состояний (коэффициент пересчета) счетчика 16 равно емкости счетчика 14, т.е. восьми единицам, поэтому при поступлении третьего после момента перезаписи импульса от датчика 5 счетчик 16 переполняется,.формируя импульс, дающий команду на запись информации из вы- :бранного блока памяти в блок 10. В 15 дальнейшем (до очередного момента перезаписи) счетчик 16 работает в циклическом режиме, т.е. импульсы на его выхоДе, а значит, и на втором выходе блока Формируются периоди 20 чески, всякий раз через три импуль-. са датчика 5 пароле записи информации в четвертый блок 7, Это соответствует прохождению контролируемого участка полосы через точку а (фиг.3);Работа блока 8 упреждения иллюстрируется временными диаграммами (Фиг.4). На них.показаны (сверху вниз)г Г -импульсы с периодом То, соответствующие дискретным интервалам длины р (вход Формирователя 13); П - импульсы длительности ь" (выход 3 формирователя 13) 1 1 И - импульсы датчика 5 с периодом Со, поступающие на первый вход блока 8 (счетные входы счетчиков 14 и 16);Ь ,7 Л условное иэображение чисел, занесенных соответственно в счетчики14, 15 и 16 (каждая ступенька на диаграмме изображает единицу, за несенную в счетчик); 9111 - импульсы поступающиес выхода счетчика 16 на второй выход блока 8.Иэ диаграмм видно, что после окончания импульса г с длительностью, равной днум периодам Та плюспятьфмелкихф периодов 1 О импульсов датчика 5, н счетчик 15 заноситсячисло фф 2 фф, а в счетчик 14 - число5(диаграммы 7 и 17 ). С началомследующего импульса Я происходитсброс счетчиков 14 и 15 и перенос числа .гф 5 Ф. иэ счетчика 14 в счетчик 16, который, продолжая считать , импульсы датчика 5, переполняетсячерез три (т.е, восемь-пять) импульса и вьщает на второй выход блока .8импульс, По этому импульсу осуществляется запись информации в блок 10,а значит, и управление через блок 12нажимным устройством 3. 60Запись информации в блок 10 производится коммутатором 9 с четвертого блока 7 в соответствии с,сигналом первого выхода блока 8, а этотсигнал определяется числом фф 2 ф, - 65 занесенным в счетчик 15 и затем в регистр 17 ( фиг.2), Счетчик 16, как указано выше, работает в циклическом режиме, формируя импульсы переполнения всякий раз через три импульса датчика 5 после прихода импульсов, соответствующих дискретным интервалам длины и осуществляющих перезапись информации в блоках памяти 7.Описанное взаимодействие узлов сохраняется до тех пор, пока не произойдет изменение скорости прокатки полосы. В этом случае изменивл шемуся времени упреждения 6 соответ ствует уже другое положение точки а (фиг.З), другое количество интервалов То и 0 р а значит и другие числа, занесенные в счетчик 15 и 16 и регистр 17. В соответствии с этим коммутатор 9 подключает к блоку 10 уже другой. блок памяти 7, и выдача информации на блок 10, а затем на накимное устройство, происходит уже в другие моменты времени. Эти моменты времени соответствуют новому положению точки а (фиг.З), и подача сигналов на обработку накимным устройством 3 происходит по-прежнемулза время г до входа элементов полосы в валки клети стана. При этом отклонения толщины полосы 1, замеревные датчиком 4, компенсируются (устраняются) с большой точностью за счет учета суммарной инерционности элементов контура регулирования толщины.Таким образом, указанные отличия предложенной системы обеспечивают ее преимущества в сравнении с прототипом. В известной системе при различных скоростях прокатки перезапись информации производится во всех блоках памяти и выдается на блок управленияисполнительнычи устройствами стана всегда с последнего блока памяти. Необходимая величина упреждения обеспечивается при этом за счет сокращения длительности такта перезаписи, т.е. увеличения часто ты перезаписи информации н блоках памяти. В предложенной системе необходимое упреждение обеспечивается подачей информации на управление не с последнего блока памяти, а с промежуточного, причем номер этого промежуточного блока опредеЛяется автоматически в зависимости от скорости прокатки и необходимого нремени упреждения. Это исключает при" менение сложного вычислительного узла для определения длительности такта перезаписи и устраняет ситуации, приводящие к весьма большим частотам перезаписи информации, что снижает требования к быстродействию элементов устройства. Кроме того, подача информации не с последнего, ас промежуточного блока памяти (как1058 б 52 г.2 отмечено выше) уменьшает общее коли чество блоков памяти, по крайней мере, на один, а иногда и более (в зависимости от конкретных параметров стана и устройства). Это также приводит к упрощению устройства.Использование предлагаемого устройства позволяет обойтись без вычислительного узла, узла иэмерения скорости и узла коммутации блоков памяти с переменным интервалом времени. Это существенно упрощает устройство. Значительно повышается и точность работы. Отклонения тол шины полосы на выходе стана доведеныдо +2 по сравнению с .отклонениями +3, достигнутыми на аналогичных станах.1058652 ХвходФормир. 18 8 иходсчетчика Составитель Г.Лызлоактор Л.Повхан Техред В.Далекорей зятко ектор Заказ 9658/7 ВНИИП по 1130356 Поднного комитета СССтений и открытийРаушская наб., д Тиражосударстлам иэобсква, Жоно тная,Выход 3Форнир. ОтЮювюмеУхойтесчетчикоВ1+и ЮЯГЧи слоезаюесеннОе8 сУВнКых 1 число,занесвннов счеюуикЖЧисно,ЗанесениеР сумчи илиал ППП Патент, г. Ужгород ул,