Система определения задания регуляторам температурного режима зон проходной нагревательной печи

(72) Автор изобретения випкиД. льский инсти автомв 4(7) Заявитель 4) СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАДАНИЯ РЕГУЛЯТОРАТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЗОН ПРОХОДНОЙНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ о осится к мета м устройствам черных и пве ечвм пя наг ретение от ее, к общиобработ сплавов,ет бытт п оцес лургин ля терех меслитч кон авто- ческнх.зон, бп ширины двв уст мипьно мической тньтвидов и и д реваков и мож использовано приматизации р са нагрева металлизаготовок,Известна система управления много.зонной проходной нагревательной печью,содержащая датчики температуры и регуляторы температуры томипьных, верхнихи нижних сварочных эон, датчики температуры поверхности заготовок в томильныхи верхних сварочных зонах, вычислительные устройства томильных и сварочныхок пропорциональности толщины и 1 фзаготовок и частоты их выдачи,ройствв настроек для какдой той зоны, два устройства настроекдля каждой сварочной зоны,задатчик тем,ф 20пературопроводности дня каждой сварочной .зоны, задатчик разности температурдля каждой пары верхней и нижней свврочных зон, . звдвтчик толщины заготовок,задатчик ширины заготовок, датчик чвс тоты вьщвчн заготовок и задатчик тем - пературы заготовок на выходе и печи 11Недостатком известной системы является то, что исипочена возможность сни жения расхода топлива и окапинообраэо вания при нагреве металла при гарантированной выдаче на стан заготовок требу емых температурных кондиций из-за от сутствия прогноза производительности пеИзвестна также система определения задания регуляторам температурного режим ма эон проходной нагревательной печно содержащая датчики температуры и регу пяторы температуры по количеству отвп пиваемых зон, последовательно соединен ные датчики загрузки заготовки в печь, . блок хранения параметров загружаемых заготовок, блок определения местопопаке иия заготовок в печи, блок вычитания, пер вая группа входов которого соединена с вы)содами блока определения местопопаже ния заготовок в печи, и бпок хранения Йданий регупяторам температурного режима эон печи, входы которого подключенык выходам блока вычитания, первая группа выходов которого соединена со второйгруппой входов блока вычитания, а втораягруппа его выходов - со входами регуля-,торов температуры соответствующих зон 2Недостатком известной системы является то, что задания регуляторам температурного режима эон печи определяютсяпри максимальной производительности дпяразличных параметров направляемых заготовок, чем обепечивается гарантированная выдача на стан заготовок требуемых температурных кондиций, но при этомисключается возможность снижения расхода топлива и окапинообразования.Цель изобретения - снижение расходатоплива и окапинообраэования при нагреве металла при гарантированной выдачена стан заготовок требуемых температурных кондиций,Указанная цель достигается тем, чтов известную систему определения заданиярегуляторам температурного режима зонпроходной нагревательной печи, содержашую датчики температуры и регуляторытемпературы по количеству отапливаемыхэон, последовательно соединенные датчикзагрузки заготовок в печь, блок храненияпараметров загружаемых заготовок, блокопредепения местоположения заготовок впечи, блок вычитания, первая группа входов которого соединена с выходами блока определения местоположения заготовок35в печи, и блок хранения заданий регушторам температурного режима зон печи,входы которого подкпючены к выходамблока вычитания, группа выходов которого соединена со второй группой входов4 Облока вычитания, дополнительно введеныцрогнозатор производительности печи ифункциональный преобразователь, один иэвходов которого соединен с прогнозатором, другие входы - с выходами блока41хранения задания регуляторам, а его выходы - со входами регуляторов температуры соответствующих зон. На фиг, 1 показана структурная схема предлагаемой системы; на фиг. 2 - схема 50 функционального преобразователя; на фиг. 3 - схема прогнозатора производительности; на фиг. 4 - бпок хранения па раметров заготовок; на фиг, 5 - блок оп. редепения местоположения заготовок в печи; на фиг, 6 - блок вычитания; на фиг. 7- блок хранения заданий регуляторам; на фиг. 8 - арифметическое устройство. Система содержит методическую печь 1, включающую томипьную зону 2, верх ние сварочные эоны 3, нижние сварочные зоны 4, заготовки 5 и 6, датчики 7 температуры, соединенные с входами регуляторов 8, выходы которых соединены с входами регулирующих органов 9, датчик 10 загрузки соединен последовательно с блоком 11 хранения параметров загружаемых заготовок, далее с блоком 12 опредепения местопопожения заготовок печи, бпоком 13 вычитания, который соединен с входами и выходами блока 14 хранения зада ний регупяторам, соответствующих макси мапьной производительности печи, Выходы же блока 14 соединены с входами функционального преобразователя 15, один из входов функционального преобразователя 15 соединен с выходом прогнозатора 16 производительности, а выходы преобразоватепя 15 соединены с входами регуляторов 8.функциональный преобразоватепь 15 (фиг. 2), содержит запоминающее устройство 17, выходы которого соединены со входами устройства 18 сравнения и сравнивающего депитепьного устройства 19, выходы которых соединены через множительное устройство 20 с сумматором 21Прогнозатор 16 производительности содержит запоминающие устройства 22 (по числу партий заготовок, находящихся в печи) директивных перемен и арифметическое устройство 23 (фиг. 8).Блок 1 1 хранения параметров заготовок содержит счетчик 24 учета числа заготовок, загруженных в печь, который соединен с выходом датчика 10 загрузки, входы и выходы схемы 25 сравнения чиспа заготовок в партии и числа загруженных в печь заготовок соединены со входами и выходами счетчика 24, другие входы и выходы которого соединены со входами и выходами первого блока 26 памяти, запоминающего программы спедо вания партий заготовок, другой вход блока 26 связан с блоком 27 ввода, третий его вход соединен с датчиком 10, второй блок 28 памяти, запоминающий парамет ры заготовок (например, толщину), соединен с первым блоком 26 памяти, блоком 29 ввода параметров заготовок отдельных паргий и устройством 30 вывода которое связано со входом бпока 12 определения местоположения заготовок в печи,Блок 12 определения местоположения заготовок в печи содержит устройство 31 фиксации перемещения эаго:овок, соединенный с ним счетчик 32, запоминающиеячейки 33 (количество их определяетсяколичеством позиции, которые может занимать заготовка по длине печи в моменты; когда заготовки не перемешаются).Запоминающие ячейки 33 соединены меж- Эду собой последовательно, выходы их соединены со входом считывающего устройства 34, выходы которого связаны совходом блока 13 вычитания, входы ячейки 33 соединейы Ь выходами счетчика32 и блока 11 хранения параметров заготовок,Блок 13 вычитания содержит коммутатор 35 исвязанную с ним схему 36 сравнения, Выходы коммутатора 35 соедине фны с выходами блока 14.Блок 14 содержит запоминающие ячей-ки 37 количество их определяется количеством различных параметров, например,толшин нагреваемых заготовок, которые ЗФмогут быть загружены в печь), одни выходы которых соединены с блоком 13,другие выходы - со входами схем И 38,другие входы которых связаны с блоком13 вычитания, а выходы соединены со входом Нфункционального преобразователя 15.Арифметическое устройство 23 содержитумножители 39 и 40, входы их связаныс выходами блока 22, а выходы соединены с сумматорами 41 и 42 соответствен- Мно связанными со входами делителя 43,выход которого соединен со входом преобразователя 15,Система работает следующим образом,Нагреваейые в печи 1 партии заготовок 5 и 6 продвигаются в процессе нагрева. Темцературу заготовок в каждойзоне 2-4 печи. 1 измеряют датчиками 7и поддерживают ее на заданном уровнерегуляторами 8, воздействующими на расход топлива ири помощи регулирующих .органов 9. Места установки датчиков 7являются контрольными сечениями печи.Загрузка заготовок в печь фиксируетсядатчиком 10 загрузки. Сигнал о загрузке заготовки в печь поступает в блок 11хранения параметров загружаемых заготовок, откуда эти параметры передаютсяв блок 12 определения местоположениязаготовок в печи, из. последнего в блок13 вычитания поступают сигналы, характеризующие свойства заготовок, находящихся в соответствующей зоне печи;. Вблоке 14 хранения заданий хранятсязадания регуляторам 8 зон печи, соотвечствующие достижению температуры вМконтрольных сечениях эон при максимальной производительности для различныхпараметров нагреваемых заготовок. Иэ блока 14 хранения заданий регуляторам8 температурного режима эон печи вблок 13 вычитания поступают сигналы,соответствукнцие заранее заданным характеристикам заготовок, Каждый из сигналов блока 12 определения местоположении заготовок в печи последовательновычитается иэ сигналов блока 14 хранения заданий регуляторам температурногорежима зон печи и при совпадении од.ого иэ сигналов блока 12 с сигналом блока 14 в последнем формируется сигнал,соответствующий максимальной производи"тельности печи. Сигнал с блока 14 поступает в функциональный преобразователь15, где преобразуются в соответствиис производительностью печи, определяемойпрогнозатором 16 производительности.В эапоминаюшее устройство 17 функционального преобразователя 15 заведены данные о максимальной производительности Р,и минимально допустимой температуре Тпп,В устройстве 18 сравнения определяется разность ЬТ между значением заданной в блоке 14 хранения заданий регуля"торам температуры Т, соответствукянеймаксимальной производительности, и значением минимально допустимой температуры, поступающим от запоминающего устройства 17, в сравнивающее депительноеустройство 19 поступает сигнал, пропорциональный прогнозируемой производительности, с арифметического устройства 23прогнозатора 16 производительности 1 гдеон определяется как среднее арифметическое по директивным временам прокаткипартий заготовок с учетом массы эаготовок и их количества в каждой партии, коыторые будут прокатываться, например вближайший час. На вход арифметическогоустройства 23 сигналы директивных времен прокатки поступают от запоминающихустройств 22.По сигналу Рот прогноэатора всравнивающем делительном устройстве 19определяется относительное изменениепроизводительности й Р по сравнению смаксимальной производительностью Рот запоминающего устройства 17,В рабочем диапазоне изменения производительности связь между температуройметалла и производительностью имеет линейный характер, на основании чего вмножительном устройстве 20 по величине сигналов а Т от устройства 18 сравкения и сравнивающего делительного устройства 19 Ь Р определяется величинакоррекции ЬТ-АР заданного значения температуры, соответствующего максимальной производительности.В сумматоре 21 определяется заданиерегуляторам 8 температуры и сигналыпоступают на соответствующие регуляторы 8 температуры, далее - на регулирующие органы 9.В момент включения системы из первого блока 26 памяти считывается кодпоказывающий число заготовок в первой 1 опартии, Содержимое счетчика 24 и кодиз блока 26 памяти поступаетна входысхемы 25 сравнения. При формированиисхемой сравнения сигнала "Сравнение" поэтому сигналу счетчика 24 сбрасываетсяна ноль, из первого блока 26 памяти изячейки с номером на единицу большимпредыдущего, будет считан код, которыйпоступит ужена вход схемы 25 сравнения. Этот код указывает число заготовокво второй партии и т.д,В запоминающие устройства 22 вводят следующие данные по каждой партии;директивное время прокатки заготовкиТ массу заготовки М , количество заготовок в паргии М ,Количество партий, данные о которыхбудут введены в запоминающие устройства, определяется выбранным интерваломпрогнозирования,Рассмотрим работу блока 13 для одной зоны, для остальных зон работа блока 13 происходит аналогично.На входы коммутатора 3 5 поступаютсигналы, характеризующие параметры заготовок (например, толщину), для кото 35рых в блоке 14 запомнены задания регулятору 8 температуры зоны, соответствующие достижению требуемой температуры в контрольном сечении зоны при мак 40симальной производительности для различных параметров (например, толщины)нагреваемых заготовок, Зги сигналы последовательно передаются с выхода коммутатора 35 на первый вход схемы 36сравнения, на второй вход которой поступает сигнал с блока 12, характеризующийпараметры заготовок (например, толщину),находящихся в зоне. Когда сигналы напервом и втором входах схемы сравнениясовпадают, на выходе ее появляется сиг 50нал, который поступает на вход блока 14.,Через бдок 27 ввода производитсязапись программы следования партий за,готовок в первый блок 26 памяти. Этапрограмма содержит сведения о порядке .55(очередности) следования партий и количестве заготовок в каждой партии. Вовторой блок 28 памяти через блок 29 ввода поступают данные о параметрах заготовок отдельных партий,В начальный момент содержимое счетчика 24 равно нулю. Пусть, например, вмомент включения системы (в начальныймомент) датчик 10 зафиксирует загрузку первой заготовки первой партии, приэтом единичный импульс от датчика 10поступает в счетчик 24, в котором запишется единица,Одновременно сигнал с датчика 10 поступает в первый блок 26 памяти, Первый блок 26 памяти формирует сигналзапуска второго блока 28 памяти, по которому из него выводится в устройство30 вывода информация о параметрах загруженной заготовки, поступающая далеев блок 12. При загрузке следующих заготовок партии счетчик 24 будет подсчигывать общее число заготовок в партии,В начальный момент времени содержимое счетчика 32 равно нулю, в запоминающих ячейках 33 информация отсутствует.Пусть, например, в момент включениясистемы (в начальный момент) датчик10 зафиксировал загрузку первой заготовки. Тогда по сигналу с блока 11 хранения параметров в первую запоминающуюячейку 33 запишутся параметры загруженной заготовки. От устройства 31 фиксации перемещения заготовок в счетчик 32поступают единичные. импульсы, каждыйимпульс соответствует определенному перемещению заготовки.В тот момент, когда количество импульсов, пришедших на счетчик, будетравно заданному, происходит сдвиг звпомненной ранее информации на одну ячейку,а в первую ячейку буду записаны параметры вновь загруженной заготовки, Информация с запоминающих ячеек, характеризующвя параметры заготовок, после каждого сдвига через считывающее устройство 34 передается в блок 13,Рассмотрим работу блока 14 для од, ной зоны, для остальных зон работа блока 14 происходит аналогично.В каждой ячейке содержится значениепараметра и соответствующее ему задание регулятору 8 температуры зоны, которые внесены в ячейку заранее при изготовлении. На первом выходе каждойячейки имеется сигнал, пропорциональныйзначению параметра, который поступаетна вход коммутатора блока 13.Второй выход ячейки соединен с первым входом схемы И 38., на второй входкоторой поступает сигнала от блока 13Гс выхода схемы сравнения), В тот момент, когда на второй вход схемы И поступит сигнал от блока 13, на выходесхемы И появляется сигнал, пропорциональный заданию регулятору температуры;соответствующий достижению температурыв контрольном сечении зоны при максимальной производительности для данногозначения параметра (например, толщины)нагреваемых заготовок, Этот сигнал по- Оступает на вход блока 15,Сигналы о массе заготовки и количества заготовок в партии от устройства 22поступают на первую группу умножителей39 (количество умножителей соответст 15вует количеству запомненных партий).Сигналы с выходов умножителей 39 поступают на входы первого сумматора 41,Сигналы о директивном времени прокатки заготовки и количестве заготовокв партии от устройства 22 поступают навторую группу умножителей 40 (количество умножителей соответствует количествву запомненных партий), Сигналы с выходов умножителей поступают на входы 25второго сумматора 42,Сигналы с выходов сумматоров 41 и42 поступают на входы делителя 43 вкотором осуществляется деление выходного сигнала первого сумматора на выходной сигнал второго сумматора.Выходной сигнал делителя, пропорциональный прогнозируемой производительности, поступает на блок 15.Преимущества предлагаемой системы35заключается в том, что в общем случаепроизводительность печи будет отличатьсяот максимальной, что позволяет устанавливать температурный режим зон печи наболее низком уровне, чем при максималь 40ной производительности. Последнее, ес .тественно, приведет к снижению окалинообразования и расхода топлива.Формула изобретения451. Система определения задания регуляторам температурного режима зон проходной нагревательной печи, содержащаядатчики температуры и регуляторы температуры по количеству отапливаемых зон,последовательно соединенные датчик загрузки заготовок в печь, блок х.=лненияпараметров загружаемых заготовок, блокопределения местоположения заготовок впечи, блок вычитания, первая группа входов которого соединена с выходами блокаопределения местоположения заготовок впечи, и блок хранения заданий регуляторам температурного режима зон печи,входы которого подключены к выходамблока вычитания, группа выходов которого соединена со второй группой входовблока вычитания, о т л и ч а ю ш а я с ятем, что, с целью снижения расхода топлива и окалинообразования при нагреве металла при гарантированной выдаче на станзаготовок требуемых температурных кондиций, она дополнительно снабжена прогнозатором производительности печи и функциональным преобразователем, один извходов которого соединен с прогноэатором, другие входы - с выходами блокахранения задания регуляторам, а его выходы - со входами регуляторов температуры соответствующих зон.2. Устройство по п, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что прогноэатор производительности печи содержит запоминающие блоки, выходы которых соединенычерез умножители с сумматорами, выходы которых соединены с входами делителя, выход которого соединен с функциональным преобразователем,3, Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что функциональныйпреобразователь содержит запоминающийблок, выходы которого посредством че,.еээлементы сравнения соединены со входами множительного устройства, выход которого соединен с сумматором, при этомвторой вход первого элемента сравнениясоединен с выходом блока хранения задания регуляторам и сумматором, а второйвход второго элемента сравнения соединен с прогноэатором производительностипечи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРИ 441548, кл, С 05 В 15/00, 1974,2, Авторское свидетельство СССРМ 46372 о, кл, С 21 Р 9/10, 1975.