Устройство для автоматического регулирования толщины полосы Советский патент 1983 года по МПК B21B37/16 

Изобретение относится к автомати зации прокатного производства и может быть применено на станах холодной и горячей прокатки. Известно устройство для автомати ческого регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки, содержащее толщиномер, ус тановленный перед клетью, тахогенератор, измеряющий скорость полосы, фильтры низкий и высоких частот отклонения толщины полосы, ячейки запаздывания и вычислительное устройство Ui3. ; Однако известное устройство имее н едостаточную точность регулирования толщины полосы, связанную с отс тствием обратной связи для контро лИ толщины на выходе из клети. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем м|у результату является ус тройство автоматического регулирования толщи Hbi прокатываемой полосы, содержащее и|змерители толщины полосы, соответст венно перед и за клетью, измерители отклонения толщины полосы от за-ч данной, регулятор, воздействующий на двигатель -нажимного механизма, регулятор, воздействукнций на скорос п|зиводного двигателя, сумматор и об щий регулятор, воздействующий на дв гатель нажимного механизма, суммато первый фильтр низкой частоты и первы фильтр высокой частоты, причем выходы измерителей толщины соединены с входами измерителей отклонения толщины, выход измерителя отклонения толщины перед клетью соединен с входйми первого фильтра низкой частоты и первого фильтра высокой частоты, выход регулятора двигателя нажимного механизма соединен с первьм входом cy№viaTopa. Данное устройство также имеет недостаточную точность регулировани толщины, так как в нем не учитывается непостоянство передаточных коэффициентов объекта регулирования по давлению и скорости, что обусловлено неоднородностью упругих свойств полос, непостоянством жесткости клети которая зависит от многих факторов, например температуры элементов клети, кампании валков и т.д. Кроме того, на изменение передаточных коэффициентов может влиять также уход характеристик электронных устройств системы регулирования. Указа ные обстоятельства и снижают точность регулирования толщины полосы, что ведет к снижению качества проката. Целью изобретения является увеличение точности регулирования толщины и повышения качества полосы. Цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования толщины полосы, содержащее измерители толщины соответственно перед и за клетью,измерители отклонения толщины полосы от заданной соответственно перед и за клетью, регулятор приводного двигателя, общий регулятор двигателя нажимного механизма, сумматор, первый фильтр низкой частоты и первый фильтр высокой частоты, причем выходы измерителей толщины соответственно соединены с входами измерителей отклонения толщины, выход измерителя, отклонения толщины перед клетью соединен с входами первого фильтре низкой частоты и первого фильтра высокой частоты, выход регулятора двигателя нажимного механизма, соединен с первьм входом сумматора, выход которого соединен с Входом общего регулятора двигателя нажимного механизма, дополнительно снабжено вторым фильтром низкой частоты и вторым фильтром высокой частоты и двумя, блоками адаптации передаточных коэффициентов соответственно по давлению и скорости, причем выход первого фильтра низкой частоты соединен с первым входом блока адаптации передаточного коэффициента, по давлению, второй вход которого соединен с вторым входом сумматора, и выходом второго фильтра низкой частоты, а. кыход с вторым выходом сумматора, вход второго фильтра низкой частоты и вход второго фильтра высокой частоты соединены с выходом измерителя отклонения толщины полосы за клетью, выход первого фильтра высокой частоты соединен с первым входом блока адаптации передаточного коэффициента по скорости, второй вход которого соединен с выходом второ.го фильтра высокой частоты, а выход - с входом регулятора скорости приводного двигателя . Причем каждый блок адаптации передаточных коэффициентов содержит два умножителя, пороговый элемент, сумматор и интегратор, причем первый вход блока адаптации является первым входом первого умножителя и порогового элемента, выход которого соединен с oepBbEvi входом второго умножителя, второй вход которого является вторым входом блока адаптации, а выход соединен с входом интегратора, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя, выход которого является выходом блока адаптации. Второй фильтр низкой частоты служит для выделения низкочастотной составляющей отклонения толщины полосы на выходе из клети, что

позволяет снизить уровень шума в канале регулирования по давлению, т.е. исключить те включения двигателя перемещения нажимных витков, которые вызваны наличием в общем спектре отклонения высокочастотных составляющих .

Второй фильтр высокой частоты служит для выделения высокочастотной составляющей отклонения толщины полосы на выходе из клети, что позволяет снизить уровень шума в канале регулирования по скорости и тем самым исключить коррекции скорости вращения главного привода, вызванные наличием низкочастотных сигналов.

Блоки адаптации передаточных коэффициентов позволяют производить изменение, подстройку передаточных коэффициентов регулирования соответственно по давлению и скорости прокатки при изменении свойст-в объекта регулирования полоса - клеть.

Введение в устройство указанных блоков позволяет повысить точность регулирования толщины полосы за счет оперативной подстройки передаточных коэффициентов по двум каналам регулирования - давлению и скорости при изменении упругих свойств объекта.

На чертеже представлена схема устройства для автоматического регулирования толщины полосы.

Устрсзйство содержит измерители 1 и 2 толщины полосы соответственно перед и за клетью, измерители 3 и 4 отклонения толщины полосы соответственно перед и за клетью, фильтры и б низкой частоты соответственно первый и второй, фильтры 7 и 8 высокой частоты соответственно первый и второй, регулятор 9 двигателя нажимного механизма с входной стороны сумматор 10, общий регулятор 11, воздействукхдий на двигатель нажимного механизма, регулятор 12, воздействующий на скорость приводного двигателя, блоки 13 и 14 адаптации передаточного коэффициента соответственно по скорости и по давлению, причем каждый из блоков адаптации содержит пороговый элемент 15, первый умножитель 16, сумматор 17, интегратор 18 и второй умножитель 19, кроме того, устройство содержит двигатель 20 нажимного механизма и двигатель 21 привода клети 22. Причем выход первого измерителя 1 толщины соединен с первым входом первого измерителя 3 отклонения толщины полосы, выход которого соедине с первыми входами первого фильтра 5 низких частот и фильтра 7 высоких частот, выход которого соединен с первым входом блока 13 адаптации передаточного коэффициента по скорости, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра 8 высоких частот, вход которого соединен с выходом второго блока 4 измерителя отклонения толщины и входом второго

фильтра б низкой частоты, выход которого соединен с вторыми входами сумматора 10 и блока 14 адаптации по давлению соответственно, первый вход сумматора 10 соединен с выходом

регулятора 9, вход которого соединен с выходом блока 14 адаптации по давлению, первый вход которого соединен с выходом фильтра 5 низких частот, выход блока 13 адаптации по скорости соединен с входом регулятора 12 скорости, выход которого соединен с двигателем 21 клети 22, выход сумматора 10 соединен с входом общего регулятора 11,

выход которого соединен с двигателем 20 нажимного механизма.

Первый вход блока 14 является nepBbivi входом порогового элемента 15

и первого ут.шожиталя 16, второй вход которого соединен с выходом сумматора 17., первый нход которого соединен с выходом интегратора 18, вход которого соединен с выходом второго

т- ожителя 19, первый вход которого соедр;нен с выходом порогового элемента 15, а второй вход является вторьм входом блока 14. Вторые входы блоков 3 и 4 элемента 15 и сумматора 17 являются входами задания.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом прокатки устанавливают в блоках 3 и 4 величину номинальной задаваемой толщины полосы, относительно которой измеряется отклонение фактической толщины, по

второму входу порогового элемента 15 блока 14 - величину (Б) допустимого отклонения низкочастотной составляющей толщины полосы, относительно которой ведется регулирование толщины по низкой частоте и соответственно по второму входу порогового элемента б.лока 13 (не показан) допустимую велич.ину отклонения высокочастотной составляющей толщины полосы, по второму входу (В) cyjviMaTopa 17 блока 14 - начальный (настроечный) передаточный коэффициент регулирования по давлению и соответственно в блоке 13 начальный передаточный коэффициент регулирования по скорости. Величины допустимых отклонений по толщине, устанавливаемых на вторых входах пороговых элементов блоков 13 и 14, характеризуют, уровень шума полезного сигнала и другие характеристики.системы регулирования.

Сигнал толщиномера 1 перед клетью попадает в измеритель отклонения толщины от номинальной 3, откуда поступает на фильтры низкой и высокой частоты 5 и 7 соответственно. Рассмотрим работу канала регулирования с у астием контура адаптации передатфчного коэффициента по низкой частоте.

фигнал с фильтра.5 поступает на первый вход блока 14, т.е. на первые:входы элементов 15 и 16. Предста,BHMJ что величина отклонения по низкой; частоте меньше, чем установленный ;.порог на элементе 15. Тогда на выхфде элемента 15 - нуль. На входе второго умножителя 19 и на его выходф тоже нуль..Нуль присутствует и на выходе интегратора 18, следовател$но, на втором входе первого умнож теля 1.6 - величина, пропорциональная только заданному настроеч- . ному передаточному коэффициенту. Сигнал Q выхода умножителя 16 поступаеф на регулятор 9, а оттуда на первый ; вход сумматора 10, на второй вхо котфрого поступает сигнал, пропорцио альный отклонению низкочастотной составляющей толщины на выходе из клефи. Сигнал с выхода сумглатора 10 поступает на вход общего регулятора il, который включает двигатель 20 витков, которые обрабатываюф в соответствие с величиной управфяющего воздействия на выходе сумматфра 10. Пусть, например, отклонение :ло толщине на входе стана по низ кой,частоте имеет знак плюс и на выходф блока 9 - плюс, тогда сумматор 10 выдает в зависимости от величины расеогласоБания сигнал, пропорциональный алгебраической сумме сигналов на входе и выходе,.т.е. сигнал на уменьшение зазора валков, в противном случае - сигнал на увеличение зазора, а если знаки противоположны, то результат сложения зависит от амплитуды сигналов. Таким образом если величина отклонения низкочастотной составляющей меньше установленного на элементе 15 порога, блок адаптации 14 не изменяет передаточнего коэффициента, что означает, что он йыбран правильно. Работа регулятора по скорости, т.е. регулятора по высокой частоте аналогична низйочастотному с той разницей, что управляющее воздействие с блока адаптации сразу вьщается на регулятор скбрости 12 и оттуда на двигатель 21 привода валков 22.

Йусть теперь величина отклонения по низкой и высокой частоте больше пороговой. Как и в первом случае, рассмотрим канал регулирования по низйой частоте. Сигнал,равный единиц с выхода элемента 15 поступает на вход второго умножителя I9 и открывает прохождение через него сигнала с выхода фильтра низкой частоты 6 на выходе из клети, С выхода интегратора 18 сигнал, отличный от нуля, поступает -на второй вход сумматора 17, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный алгебраической сумме заданного коэффициента и сигнала с интегратора 18. Происходит изменение передаточного коэффициента, новая величина которого поступает на второй вход умножителя 16, с выхода которого сигнал поступает на вход регулятора 9 и далее - на первый вход сумматора 10, на второй входкоторого поступает сигнал с выхода фильтра 6. Теперь величина управляющего воздействия на выходе сумматора 10 вырабатывается с-учетом нового передатоного коэффициента, величина которог автоматически скорректирована в соответствии с изменением упругих свойств системы клеть - полоса или по другим причинам, вызвавшим его изменение. Пусть, например, отклонение толщины по низкой частоте на входе имеет знак плюс, на выходе тоже плюс. Это значит, что передаточный коэффициент выбран недостаточно точно. Блок 14 стремится выработать такую величину управляющег воздействия на регулятор 9, чтобы на выходе из клети величина отклонения по частоте приближалась к нулю, что происходит следующим образом. При наличии плюса на втором входе умножителя 19 (и единицы на первом входе) интегратор 18 вырабатывает сигнал, увеличивающий результирующий сигнал с сумматора 1 что в свою очередь вызывает увеличение результирующего сигнала, поступающего с умножителя 16 на вхо регулятора 9, что в итоге приводит к уменьшению зазора между валками 2 Работа высокочастотного канала коррекции передаточного коэффициента происходит аналогично.

Таким образом, предлагаемое устройство содержит два дополнительных контура регулирования по отклонению ТО.ШЦИНЫ соответственно по низкой и высокой, частотам, причем оба контура .работают раздельно друг от друга, что позволяет повыси-ть помехозащищенность полезных сигналов, адаптировать передаточные коэффициеты системы регулирования полоса клеть, и тем самым повысить точность регулирования то.пщины полосы, т.е. повысить выход годного .

Кроме того, дифференцирование сигналов по низкой и высокой частоте ведет к меньшему и.эносу электромеханического оборудования клети, так как уменьшает количество включений двигателя нажимных винтов и число изменений скорости вращения главного привода, а также к снижению потребления электроэнергии.

Применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить продольную разнотолщинность полосы, что увеличивает выход годного на 0,1% и может дать годовую экономию 100 тыс. РУб.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ, содержащее измерители толщины соответственно перед и за клетью, измерители отклонения толщины полосы от заданной соответственно перед и за клетью, регулятор приводного двигателя, общий регулятор двигателя нажимного механизма, сумматор, первый фильтр низкой частоты и первый фильтр высокой частоты,причем выходы измерителей толщины соответственно соединены с входами измерителей отклонения толщины, выход измерителя отклонения толщины перед клетью соединен с входами первого фильтра низкой частоты и первого фильтра высокой частоты, выход регулятора двигателя нажимного механизма соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом общего регулятора двигателя нажимного механизма, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности регулирования, и повышения качества полосы, устройство дополнительно снабжено вторьм фильтром низкой частоты и вторым фильтром высокой частоты и двумя блоками адаптации передаточных коэффициентов соответственно по давлению и скорости, причем выход первого фильтра низкой частоты соединен с первым входом блока адаптации передаточного коэффициента по давлению, второй вход которого соединен с вторым входом суь«матора и выходом второго фильтра низкой частоты, а выход - с вторым выходом сумматора, вход второго фильтра низкой частоты и вход второго фильтра высокой частоты соединены с выходом измерителя отклонения толщины полосы за клетью, выход первого фильтра высокой частоты соединен с первым входом блока адаптации передаточного Г (/) коэффициента по скорости, второй d вход которого соединен с выходом второго фильтра высокой частоты, а выход - с входом регулятора скорости привозного двигателя. 2. Устройство по П.1, о т л и чающееся тем, что каждый блок адаптации передаточных коэффициентов содержит два умножителя, пороговый элемент, сумматор и интегIsD ратор, причем первый вход блока адапо: тации является первым входом первого умножителя и порогового элемента, вй00 С5 ход которого соединен с первым входом второго умножителя, второй вход которого является вторым входом блока со адаптации, а выход соединен с входом интегратора, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя, выход которого является выходом блока адаптации.