Устройство для измерения межклетевого натяжения проката

рого блока интегрирования, первый выход четвертого блока умножения соединен с вторым входом пятого сумматора, а второй выход - с вторым входом четвертого сумматора, третий вход которого соедиьен с выходом четвертого блока усиления, выход пятого сумматора соединен с вторым входом шестого сумматора, а выход первого сумматора соединен с входом первого блока интегрирования, выход последнего соединен с вторым входом первого блока умножения, а выход первого блока умножения соединен с вторым входом второго сумматора, второй вы.ход третьего блока усиления соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с первым выходом датчика наличия металла в последующей клети, второй вход седьмого сумматора соединен с выходом первого задатчика константы, выход блока деления соединен с первым входом четвертого ключа, второй вход которого соединен с вторым выходом датчика наличия металла в последующей клети, выход четвертого ключа соединен с первым входом восьмого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом четвертого блока интегрирования, а выход восьмого сумматора соединен с вторым входом третьего блока умножения, выход девятого сумматора соединен с входом шестого блока усиления, выход же последнего соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с третьим выходом датчика наличия металла в данной клети, а выход - с входом пятого блока интегрирования, первый выход которого соединен с первым входом десятого сумматора, а второй выход пятого блока интегрирования соединен с вторым входом девятого сумматора, первый выход датчика положения иажимных винтовсоединен с первым входом двенадцатого сумматора, второй вход шестого ключа соединен с четвертым выходом датчика наличия металла в данной клети, выход шестого ключа соединен с входом шестого блока интегрирования, первый выход которого соединен с первым входом тринадцатого сумматора, а второй выход - с вторым входом двенадцатого сумматора, второй вход тринадцатого сумматора соединен с вторым выходом датчика положения нажимных винтов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения межклетевого натяжения проката, в него введены три сумматора, три блока умножения, два фильтра, блок запаздывания, второй эадатчик константы и второй. элемент НЕ, причем выход датчика тока якоря электродвигателя соединен с первым входом первого фильтра, выход которого соединен с первым входом первогосумматора, второй вход первого фильтра соединен с третьим выходом датчика скорости вращения вала, четвертыйвыход которого соединен с третьимвходом блока запаздывания данной клети, четвертый вход которого соединенс пятым выходом датчика скорости последующей клети, пятый выход датчикаскорости данной клети соединен с четвертым взводом блока запаздывания предыдущей клети, шестой выход датчикаскорости данной клети соединен с вторым входом второго фильтра, первыйвход которого соединен с выходом датчика давления металла на валки, первый выход второго фильтра соединен с входом четвертого блока усиления, второй выход второго фильтра соединен с первым входом третьего блока умножения, третий выход второго фильтра соединен с первым входом девятого сумматора, четвертый выход второго фильтра соединен с вторым входом десятого сумматора, пятый выход второго фильтра соединен с пятым входом блока запаздывания, выход двенгдцатого сумматора соединен с входом пятого блока усиления, выход которого соединен с первым входом шестого ключа, третий выход датчика наличия металла в поСледующей клети соединен с входом второго элементаНЕ, выход которого соединен с первым входом блока запаздывания, второй вход которого соединен с вторым выхо.- дом одиннадцатого сумматора, шестой вход блока запаздывания соединен с первым выходом шестнадцатого сумматора, второй выход которого соединен с первым входом четырнадцатого сумматора, первый вход шестнадцатого сумматора соединен с третьим выходом шестого блока интегрирования, второй вход последнего соединен с четвертым выходом первого элемента НЕ, третий выход которого соединен с вторым входом пятого блока интегрирования, третий выход которого соединен с первым входом седьмого бло247114 ка умножения, выход последнего соединен с вторым входом шестнадцатогосумматора, второй вход седьмого блока умножения соединен с вторым выходом второго задатчика константы,первый выход которого соединен спервым входом шестого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом десятого сумматора.,выход шестого блока умножения соединен с первым входом одиннадцатогосумматора, .второй вход которого соединен с выходом тринадцатого сумматора, первый выход одиннадцатогосумматора соединен с первым входомпятнадцатого сумматора, второй входкоторого соединен с первым выходомблока запаздывания предыдущей клети,выход пятнадцатого сумматора соеди 1Изобретение относится к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов, реагирующим на изме-,нение натяжения проката, например,. в станах горячей прокатки, и можетбыть использовано в черной металлургии, в прокатном производстве,Цель изобретения - повьппение точности измерения межклетевого напряжения проката,На фиг,1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 " блоксхема внутренней структуры блока запаздывания и временная диаграмма его работы соответственно,Устройство для измерения межклетевого напряжения проката содержит в данной клети датчик 1 тока якоря : электродвигателя, датчик 2 скорости вращения вала, датчик 3 ЗДС, датчик 4 наличия металла, датчик 5 давления металла,на валки, датчик 6 положения нажимных винтов, шестнадцать сумматоров 7 - 22, шесть блоков 23 - 28 интегрирования, семь блоков 29 - 35 умножения, шесть блоков 36 - 41 усиления, шесть ключей 42 - 47, два элемента НЕ 48 и 49, датчик 50 наличия металла в последующей клети, два задатчика 51 и 52 константы, блок 53 нен с первым входом пятого блока умножения, второй вход которого соединен с первым выходом четвертого блока интегрирования, выход пятого блока умножения соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом четырнадцатого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока запаздывания предыдущей клети, первый выход блока запаздывания данной клети соединен с вторым входом пят надцатого сумматора последующей клети, а второй выход блока запаздывания соединен с вторым входом четырнадцатого сумматора последующей клети, выход третьего ключа является выходом устройства,2деления, два фильтра 54 и 55, блок56 запаздывания.В качестве блоков 54 и 55 фильтровмогут быть использованы известныетиповые перестроиваемые фильтры.Один из вариантов блок-схемы блока56 запаздывания приведен на фиг.2.Блок 56 запаздывания состоит иэсчетчика 57, дешифратора 58, суммато ров 59 - 61, ключей 62 - 66 с задержкой, интеграторов 67 - 68.На сумматорах 59 и 60, ключах 62и 63 и интеграторах 67 и 68 реализуются (в качестве примера)два запоминающих устройства (для запоминания отклонения ьЬ, толщины), Количествозапоминающих устройств определяетсяшагом усреднения в фильтре 55 сигнала давления металла на валки и рас стоянием между клетями. В общем слу- .чае количество запоминающих устройствможет быть равно иПредлагаемое устройство для измерения межклетевого напряжения может 2 быть реализовано, например, на стандартных элементах комплекса технических средств для локальныхинформацисеанно-управляющих систем.В качестве счетчика 57 и дешифра гора 58 так же могут быть использованы типовые элементы. Ключи 62-66с задержкой имеют в своем составе емкость на входе, Величина емкости пропорциональна времени запаздывания 1, за которое участок металла, на котором производится усреднение значения давления Р,в (-1) -й кЛети, достигает -й клети, и на нем производится усреднение значения давлеиия1 О- Р - Т + Тз угде 7 - время прохождения полосойрасстояния между (-1) -й ид-й клетями;Т, - период усреднения в (-1) -й 15клети;Т - период усреднения в 1.-й клети,Устройство для измерения межклетевого натяжения проката работаетследующим образом,В фильтрах 54 и 55 производитсявыделение полезной составляющей сигнала, пропорциональной току якоряэлектродвигателя и давлению металла 25на валки соответственно.Фильтрация сигналов производитсяметодом текущего усреднения или спомощью перестраиваемого фильтра.При этом период усреднения пропор- зоционален скорости вращения валковпрокатной клети. Сигнал, пропорциональный току якоря элЕктродвигателя,с выхода фильтра 54 поступает на первый вход первого сумматора,35Сигнал, пропорциональный давлениюметалла на валки, с выходов фильтра55 поступает на входы четвертого блока 39 усиления, третьего блока 31умножения, девятого 15 и десятого 4 О16 сумматоров,С пятого выхода фильтра 55 на пятый вход блока 56 запаздывания поступает стробирующий сигнал, периодследования которого соответствует 45периоду фильтрации 1 усреднения) сигнала давления,3Определение статического моментаМ производится в узле, состоящемиз датчика 1 тока якоря электродвигателя, блока 54 фильтра, датчика 2скорости вращения вала, датчика 3ЭДС, первого 7, второго 8, третьего9 сумматоров, первого 23, второго24.блоков интегрирования, первого 5529, второго 30, четвертого 32 блоковумножения и первого. блока 36 усиления,=М+М+М- + И,М И где М- момент прокатки;М- момент трения;М - момент двигателя 1.-й клети, создаваемый передним )или задним натяжением,Сигнал, пропорциональный моменту натяжения, через третий блок 38 усиления и третий ключ 44, открывающийся после входа металла в последующую клеть, поступает в систему регулирования натяжения.При изменении температуры прокатываемого металла, толщины его на входе и выходе клети и других параметров в предлагаемом устройстве определяется приращение ьА коэффициента, которое пропорционально приращению Л а плеча равнодействующей сил, приложенных к валкам. Ниже приводится выход зависимости корректирующего сигнала, пропорционально изменению плеча ь о равнодействующих сил, приложенных к валкам, от параметров прокатки,Коэффициент Ч плеча при прокатке одной полосы изменяется незначительно и может быть принят пос.тоянным, При изменении параметров прокатки Расчет и вычитание. момента М,холостого хода производится в узле,состоящем из четвертого 10, пятого.11 сумматоров, второго 37 четвертого39 блока усиления, первого ключа 42и третьего блока 25 интегрирования,Определение коэффициента А взаимосвязи моментов прокатки и тренияс величиной давления металла на валки производится в узле, состоящем изтретьего блока 31 умножения, шестого сумматора 21, третьего блока 38усиления, второго ключа 34, четвертого блока 26 интегрирования,Значение коэффициента А. запоминается в четвертом блоке 26 интегрирования после входа металла в -юклеть (когда второй ключ 43 закрывается),В жестком сумматоре 12 (послевхода металла в х-ю клеть) формируется сигнал, пропорциональный раз-,ности моментово:а ьа:чЛЕ Кьогде- начальное значение абсолютоного обжатия;й - приращение обжатия;о - плечо равнодействущей сил;8 - радиус рабочих валков,Используя правила приближенныхвычислений, получимс, ала=2 Е,10 5 12471плечо о равнодействующей сил, дей ствующик на валки, равно запоминается начальное значение давления Р металла на валки и опредеоляется отклонение давления лР. отначального значения,Аналогично в узле, состоящем издвенадцатого сумматора 18, пятогоблока 40 усиления, шестого ключа 47,шестого блока 28 интегрирования тринадцатого сумматора 19, запоминаетсяначальное значение положения 8, нажимных винтов и определяется отклонение д Б положения от начальногозначения.Приращение коэффициента А пропорционального приращению ьо плеча при изменении параметров прокатки,2 б о (АоА о12 огде К - постоянный коэффициент,Для четырехвалкового стана с двумяприводными валкамис 1 й В 1. В,.О 25 где П и Р - диаметры валков;Й - диаметр цапф;- коэффициент трения в30подшипниках валков;- передаточное число отдвигателя к валкам;- коэффициент полезногодействия переда 1 и отделителя к валкам. З 5Зависимость, определяющая приращение плеча равнодействующей сил, приложенных к валкам, при изменении параметров прокатки, реализуется в уст-. ройстве.После входа полосы в контролируемую (1-ю) клеть с третьего и четвертого выходов фильтра 55 на первый вход девятого сумматора 15 и на второй вход десятого сумматора 16 соот ветственно поступает сигнал, пропорциональный давлению металла на валки. Одновременно с первого и второго выходов датчика 6 положения нажимных винтов той же клети на первый вход двенадцатого сумматора 18 и на второй вход тринадцатого сумматора 19 соответственно поступают сигналы, пропорциональные положению нажимных винтов,В узле, состоящем из десятого сумматора 15, шестого блока 41 усиления, пятого ключа 46, пятого блока 27 интегрирования и десятого сумматора 16,С третьего выхода пятого блока 27 интегрирования сигнал, пропорциональный давлению Р , поступает на пертвый вход седьмого блока 35 умножения на второй вход которого с выхода второго задатчика 52 констант посту - .1 пает сигнал, пропорциональный коэффициенту К сортамента, Коэффициент К . определяет модуль жесткости М с 1клети и величину "всплытия" валков при прокатке с ускорением. Сигнал, пропорциональный произведениюР, К . поступает на второй вход шестнадцатого сумматора 22, где скла- дывается с .сигналом Я пропорцио-, нальным начальному положению нажимных винтов, поступающим с третьего выхода шестого блока 28 интегрирова- ния Сигнал, пропорциональный начальному значению толщины ь Ь, металла в -й клети, с первого и второго выходов шестнадцатого сумматора 22 поступает соответственно на шестой вход блока 56 запаздывания и первый вход четырнадцатого сумматора 20, На второй вход четырнадцатого сумматора 20 с выхода блока 56 запаздывания предыдущей клети поступает сигнал, пропорциональный начальному значению толщины аЬ , металла в (-1)-й клети (значения дЬ и ьйопределяются для одних и тех же участков металла, где производится фильтрация сигнала давления). В шестнадцатом сумматоре 20 определяется начальное значение обжатия Г,. в -й клети.О 1 . О 1О 1. 1Сигнал, соответствующий начальному значению обжатия , , с выхода четырнадцатого блока 20 суммирования(А - К) дЕ5 21 20 поступает на второй вход блока 53деления,С выхода десятого сумматора 16сигнал, пропорциональный отклонениюОР давления металла на валки от на 1чального значения, поступает на второй вход шестого блока 34 умножения,на второй вход которого с выхода второго задатчика 52 констант . поступает сигнал, пропорциональный коэффициенту сортамента К,. Сигнал, пропорциональный произведению аР К1 с 1 фпоступает на первый вход одиннадцатого 17 сумматора, где складываетсяс сигналом 6 Б пропорциональным отклонению положения нажимных винтовот начального значения, поступающимс выхода тринадцатого сумматора 19,т,е,Сигнал, пропорциональный отклонению йЬ толщины металла в -й клети, с первого и второго выходов одиннадцатого сумматора 17 поступает со ответственно на первый вход пятнадцатого сумматора 21 и второй вход блока 56 запаздывания. На второй вход пятнадцатого сумматора 21 с выхода блока 56 запаздывания предьду щей клети поступает сигнал, пропорциональный отклонению ьЬтолщины полосы в (х) -й клети. В пятнадцатом сумматоре 21 определяется отклонение обжатия и 1-й,клети от начального значения Е, , т,е.Е; = ь 11;, ь 1Сигнал, соответствующий отклонению с, обжатия, с выхода пятнадцатого сумматора 21 поступает на первый 40 вход пятого блока 33 умножения, на второй вход которого с выхода седьмого сумматора 13 поступает сигнал,/ пропорциональный разности А, - К где К - постоянньпЪ коэффициент, за даваемый из задатчика 51 констант. Значение разности А - К определяется в седьмом сумматоре 13.В пятом блоке 33 умножения опре деляется произведение разности А, -К на отклонение ь Г; обжатия.Сигнал, пропорциональный произведению (А - К ) аЕ., с выхода пятого блока 33 умножейия поступает 55 на первый вход блока 53 деления (коэффициент деления устанавливает.ся равным 2), где делится на сигнал,соответствует приращению плечаа а(а а = аА).С выхода блока 53 деления сигнал,соответствующий Л А , через ключ45, управляемый датчиком наличияметалла в (+1)-й клети, поступаетна первый вход восьмого сумматора14, на второй вход которого с второго выхода четвертого блока 26 интегрирования поступает сигнал, пропорциональный начальному значениюкоэффициента АТаким образом, при изменении параметровпрокатки с учетом описанныхнедостатков в предлагаемом устройстве определяется приращение плечаравнодействующей сил, приложенных квалкам, Сигнал, соответствующий сумме (А, + л А), с выхода восьмогосумматора 14 поступает на входтретьего блока 31 умножения, где умножается на сигнал, пропорциональныйдавлению металла на валки. Далее вшестом сумматоре,12 формируется сигнал, пропорциональный разности моментов М - М = +М.ст. хх. - н ф1где М - момент двигателя 7.-й клети, создаваемый переднимнатяжением,который усиливается третьим блоком38 усиленияи через открытый третийключ 44 поступает в систему регулирования натяжения (коэффициент усиления блока 38 устанавливается пропорционально радиусу рабочих валков).В блоке 56 запаздывания производится задержка сигналов, пропорциональных начальному значению Ь01толщины металла в х-й клети и отклонению ь Ь, толщины и поступающих ваналогичное устройство (+1)-й клети,Задержка сигнала Б = лЬ просизводится для того, чтобы в (1+1)-юклеть указанный сигнал поступал после выхода предьдущей заготовки (полосы).Задержка сигнала Ус = йЬ, производится для того, чтобы в (1+1)-йклети определение отклонения Лб1247114 обжатия производилось по значениямдЬ , дЬ , соответствующим одним1 ф 1 фи тем же участкам .прокатываемого металла.Задержка сигналов производитсяследующим образом.При поступлении стробирующих сигналов с выхода фильтра 55 на входсчетчика 57 на узле, состоящем изсчетчика 57 и дешифратора 58, формируются сигналы, последовательно поступающие на ключи 62, 64 и 63, 65,При поступлении с выхода фильтра55 первого стробирующего сигналаоткрывается и остается открытым на 15время интегрирования ключ 62Одновременно в ключе 64 сигналами с датчиков скорости 1-й и И+1)-й клетейзаряжается емкость,Входной сигнал, пропорциональный 20отклонению толщины металла в -йклети, через сумматор 59 и ключ 62поступает на вход блока 67 интегрированияПосле интегрирования ключ 62 закрывается, а в блоке 67 интегрирования запоминается значение отклонения дЬ;1 толщины, измеренное напервом участке усреднения, После заряда емкости через время 1 ключ ЗО64 открывается, закрывая при этомключ 65,Сигнал, поступающий с выхода блока 67 интегрирования, проходит черезключ 64, далее через сумматор 61 пос-зтупает на вход сумматора 21 (1+1)-йклети. При поступлении второго стробирующего сигнала с фильтра 55 открывается ключ 63 и аналогично рассмот-.ренному запоминается второе значение 40отклонения толщины. Через время запаздывания открывается ключ 65, кото"рый закрывает ключ 64. Сигнал дЬ;через ключ 61, сумматор 61 поступаетна вход сумматорора 21(1 +11 -й клети. Аналогично, при поступлении-гоимпульса сигнал дЬ проходит поги -му каналу. Далее цикл повторяется.Задержка сигнала, пропорционального начальному значению толщины метал ла в -й клети, проходит в ключе 66,При поступлении на один из его входов сигнала Ь с выхода шестнадцатого сумматора 22 начинает заряжаться емкость и через время з ключ 66 55открывается. Сигнал, пропорциональный Ь , проходит ыа вход блока 20 (1+1)-й клети. 10Временная диаграмма работы блока56 запаздывания приведена на фиг.3,где 1, - длительность стробирующихсигналов с выхода фильтра 55;1, - время открытого состоянияключей 62 и 63 (время ин- .тегрирования);1 з - время запаздывания;- время открытого состояния1ключей 64 и 65;, - длительность сигнала, пропорционального Ь , с выхода шестнадцатого сумматора 22;1, - длительность сигнала, пропорционального .Ь , с выхода ключа 66.После выхода полосы из -й клетисигналом с датчика наличия металла,поступающего через первый элементНЕ 48 на вторые входы четвертого 26,пятого 27 и шестого 28 блоков интегрирования, последние обнуляютсяАналогично после выхода полосы из(д+1)-й клети сигналом с датчика 50наличия металла, поступающим черезвторой элемент НЕ 49 на первый входблока 56 запаздывания, интеграторы 67и 68 обнуляются,При входе в х-ю клеть следующейзаготовки (полосы) цикл определениянатяжения повторяется,Введение в устройство трех сумматоров, трех блоков умножения, блоказапаздывания и элемента НЕ позволяетскомпенсировать погрешность счета изменения плеча равнодействующей за счетучета коэффициента Ч плеча, соответствующего условиям проката, и учетаизменения обжатия д Е.Кроме того, введение второго задатчика констант позволяет учестьизменение межвалкового зазора привсплытии валков.Блоки 54 и 55 фильтров, выделяяполезные составляющие сигналов, пропорциональных току якоря электродвигателя и давления металла на валки,повышают точность определения натяжения,Таким образом, предлагаемое,ройство за счет введения укаэанныхблоков позволяет уменьшить погрешность определения плеча равнодействующейсил, приложенных к валкам и,следовательно, повышает точность из-мерения межклетевого натяжения.