Устройство для определения длины и теоретической массы проката Советский патент 1983 года по МПК B21B38/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных системах для автоматической обработки информации о технологических процессах проката. Известно устройство для счета мет ража и определения теоретического веса проката, содержащее блок уставок, генератор пакетов импульсов, од новибраторы, ключи и счетчик, в кото ром по задаваемому значению теоретического веса одного погонного метра проката с приходом каждого импульса длины в счетчике суммируется теоретический вес проката t 1 . Недостатком этого устройства яд, ляется использование его только либо для счета метража, либо для определения теоретической массы. Известно также устройство для сче та метража иопределения теоретического веса проката, содержащее tсчетчик, связанный по входу с блоком пре варительного счета, в состав которог входят узлы запоминания переноса.и блок задания уставок, включающий в себя генератор пакета импульсов, ком мутатор,. шифратор и элемент памяти, при этом вход генератора пакетов импульсов соединен с первыми уходами элемента памяти, блока задания уставок и устройства, второй вход которо . го соединен со вторым входом блока задания уставок и первым входом коммутатора, второй вход которого соеди нен с выходом шифратора, вход шифратора подключен к первому выходу гене ратора пакетов импульсов, второй вмход которого подключен ко второму входу элемента памяти, выходы коммутатора соединены с соответствующими выходами блока задания уставок и вхо дами блока предварительного счета, выходы koTopbix I соединены с первыми входами соответствующих узлов запоминания импульсов переноса, вторые входы которых соединены с.соответствующими, входами блока предварительного счета, выходом блока задания УС тавок и RhixoflOM элемента а выходы со счетными входами последующих декад, выход последнего узла запоминания импульсов переноса соединен с вы ходом блока предварительного счета,, вход первой декады подключен ко вхр ду предварительного счета и к третье му входу устройства. В данном устрой стае при поступлении на вход блока задания уставок импульса длины выра-. батываются пачки из 1-9 импульсов, которые, в зависимости от значения теоретического веса единицы длины, заданного с помощью переключателей коммутатора, поступают на все разряды блока предварительного счета, импульсы переполнения с которого поступают на счетчик результата. Аналогично по сигналу записи базы записывается в счетчик ее значение С 21 . ОднакоЭТО устройство также может быть использовано только либо для счета метража, либо только для определения теоретического веса проката, в то время как при обработке производственной информации в прокатном производстве эти два параметра, как правило, необходимо определять одновременно. Применение для определения каждого параметра индивидуальных устройств неэкономично по объему оборудо вания и громоздко по функциональным связям, а использование одного устройства с соответствующей коммутацией входных параметров невозможно из-за больших погрешностей вычислений, связанныхс потерей информации в блоке предварительного пересчета по окончании вычисления каждого параметра. Кроме того, устройство не обеспечивает автоматическое определение теоретического веса базовых отрез.ков проката, а при работе с несколькими датчиками длины, имеющими различные значения цены импульса (например, за счет различных диаметров измерительного ролика, его износа и т.д. J, определение теоретического веса производится только по импульсам с нормированной ценой длины и соответствующему этой длине значению теоретического веса проката, в связи с чем автоМатическое определение теоретического веса не может быть осуществлено. Для определения в указанных случаях теоретического веса с помощью известного устройства необходимо выполнять для каждого датчика дополнительные вычисления теоретического веса базового участка длины и теоретического веса импульса длины соответствующего датчика и вЪодить эти данные в устройство, что существенно увеличит непроизводительный объем оборудования, снижая надежность и эффективность его использования. Все эти недостатки худшают эксплуатационные параметры устройства, ограничивая оЬласть его применения. Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для счета метража и определения теоретической массы проката, содержащее-датчик импульсов длины, датчик значения импульса длины, датчики толщины и ширины, задатчик плотности металла, связанный с выходами этих датчиков и задатчика, блок задания уставок, блок управлению записью, первая группа информационных входов которого подключена к группе информационных выходов блока задания уставок, вторая группа информационных входов подключена к группе входов первого блока счетчиков, первый и второй управляющие входы блока управления записью соединены со ответственно с первым и вторым управляющими выходами блока задания уставок, третий управляющий вход соединен с выходом.датчика импульсов длины, а управляющие входы второго блока счетчиков соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым управляющими выходами блока задания уставок, группа информационных выходов блока управления записью поД ключена к группам информационных вхо дов первого и второго блоков счетчиков, установочный вход первого блока счетчиков соединен с первым выходом блока управления записью, второй выход которого подключен к управляющему входу блока задания уставок. В этом устройстве по каждому сигналу с датчика длины производится расчет метража по программе, заложенной в .блоке задания уставок и блоке управления записью длины и значений теоретической массы импульса длины по значениям с датчиков знамения импул са длины, толщины и ширины проката задатчика плотности проката. Рассчи танные значения длины и теоретическо массы импульса длины записываются во второй счетный блок, суммируясь в не с предыдущими значениями. В отличие от других в известном устройстве обе печивается одновременное определение метража и теоретической массы прока та в процессе прокатки по текущим з чениям параметров проката Г 3 . Недостатком известного устройств является сложность его схемного решения, что с учетом достаточно слож него структурного выполнения некоторых составных блоков этой схемы и большого количества функциональных связей отрицательно сказывается на надежности работы и усложняет эксплуатацию устройства. Кроме того, для обеспечения достаточной точности выходной информации в этом устройстве при элементной проработке необходимо применять быстродействующие элементы. Например, чтобь1 определить теоретическую массу . проката с точностью не хуже 0,-1, расчет массы по каждому сигналу с датчика длины также нужно производить с точностью не хуже 0,1, при общей массе проката в 1000 кг, это дает абсолютную ошибку в 1 кг. Для этого перемножение четырех четырехразрядных (десятичных )значений чисел с датчи ков нужно производить с округлением до пяти старших разрядов с помощью счетных блоков, первый из которых в этом случае .представляет собой десятиразрядный двоично-десятичный паралле ьный накапливающий сумматор, а второй - два пятиразрядных двоичнодесятичных параллельных накапливающих сумматора младших разрядов ( для суммирования метража и теоретической массы )со старшими разрядами в виде последовательных счетчиков. Общая относительная погрешность трех умножений .0,03%, поэтому для получения , выходной точности не хуже П,1 вторая составляющая общей ошибки,, вносимая величиной дискретности датчика значения импульса длины, должна составлять 0,07, т.е. значение длины с этрго датчика должно соответствовать во всех случаях массе не более 0,7 кг. Таким образом, при массе 1 пог.м проката до 10 кг значение импульса длины с датчика не должно превышать 1000 мм 0,7 кг т- тг-:г-г- 70 мм.Тогда при скорое 1 и к I ти прокатки 20 м/с частота следования .этих импульсов длины составит 20000 мм/с,д имп/с{Гц) .Следовательно при заданных дискрете и скорости прокатки аппаратура известного устройства должна обеспечивать скорость вычислений в 1А20х286 Об120 Гц (такта/с ) по всем каналам управления и передачу информации в рассмотренном случае по 20 информационным шинам (одна операция умножения на пятиразрядное двоично-десятичное число производится за тактов; пятиразрядное двоично-десятичное число представляется i) двоичным разрядами ), и,ель изобретения - упрощение уст ройства и повышение надежности его работы. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения дл ны и теоретической массы проката, с держащем датчик импульсов, длины-, да чик значения импульса длины, датчик ширины и толщины задатчик плотност металла, счетчик метража и счетчик теоретической массы проката, на раз рядных выходах датчика (Каждого геометрического параметра проката подсоединен множительный блок, состоящий из нескольких пар коммутаторов, в каждой паре первый коммутатор пер вой группы информационных входов со единен с выходами соответствующего разряда своего датчика, а информационными входами второй группы, объединенными с группой входов вто рого коммутатора, подсоединен через шифратор к выходам одноразрядного десятичного счетчика,, счетный вход счетчика каждого последующего разря да подсоединен к последнему выходу счетчика предыдущего разряда, а счет ный вход счетчика младшего разряда через первый элемент ИЛИ, первый вход которого является сигнальным входом блока, подсоединен к выходу элемента задержки, вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходами всех вторых коммутаторов, выходы всех первых коммутаторов чере третий элемент ИЛИ соединены с выходом блока, при этом сигнальный вход первого множительного блока, связанного с датчиком значения импульсов длины, соединен с выходом датчика импульсов длины, а вторые группы информационных входов .вторых коммутаторов одного из двух других множительных блоков соединены поразрядно с выходами задатчика плотности, выход первого множительного блока соединен с входом счетчика метража и сигнальным входом второго множительного блока, выход которого подсоединен к сигнальному входу последнего множительного блока, выход которого соединен с входом счетчика теоретической массы. Кроме того, первый множительный блок и множительный блок, не соедине 16 ный с задатчикОм плотности металла, дополнительно содержат(задатчики масштабных коэффициентов, выходы каж- дого из которых поразрядно соединены с вторыми группами информационных входов вторых коммутаторов своего блока. На чертеже показана структурная схема устройства. Устройство содержит датчик 1 импульсов длины, датчик 2 значения Eg импульса длины, датчик 3 толщины Нр, датчик ширины, задатчик 5 плотности р металла, три множительных блока 6-8, счетчик 9 метража и счетчик 10 теоретической массы. Множительные блоки построены по однотипной схеме и каждый (расшифровка показана на блоке 6 ) состоит из коммутаторов 111(, связанных по одной из групп информационных входов попарно соответственно и каждая пара подключена этими объединенными входами через свой шифратор 15 и 16 к выходам своего одноразрядного десятичного счетчика 17 и 18, Последний выход счетчика каждого предыдущего разряда соединен также со счетным входом последующего счетчика. Счетный вход счетчика 17 соединен с сигнальным входом блока через элемент 19 ИЛИ, на другой вход которого поданы через второй элемент 20 ИЛИ и элемент 21 задержки выходы вторых коммутаторов 13 и И, Выходы первых коммутаторов 11 и 12 через третий элемент 22 ИЛИ соединены с выходом блока. Вторая группа информационных входов каждого из первых коммутаторов 11 и 12 является для множительного блока входами соответствующего разряда. Вторые группы информационных входов вторых коммутаторов 13 и 14 являются разрядными входами задания кода коэффициента масштабирования. ТаКИМобразом, количество коммутаторов ll-lt в каждом множительном блоке 6-8 определяется числом разрядов множителя, поступающего в него с соответствующего датчика 2-Ц. На чертеже показан четырехразрядный вариант множительного .блока 6 для блоков 7 и В связи элементов выполняются аналогично соответственно с датчками 3 и 4J, где вторая группа информационных входов коммутатора 11 соединена с выходами старшего (четвертого )разряда датчика 2,а вто рая группа информационных входов каждого из последующих коммутаторов соответственно с выходами третьего, второго и первого разрядов датчика 2. Сигнальный вход каждого последующего множительного блока подключен к выходу предыдущего. Выход блока 6 соединен со счетчиком 9 метража, а блока 8 - со счетчиком 10 теоретической массы. Вторая группа информационных входов коммутаторов 13 и 1 является входами задания кода коэффициента масштабирования, которые в блоке 8 со единены с выходами задатчика 5 плотности, а в блоках 6 и 7 с введенным в их .состав 1задатчиком 23 масштабнрго коэффициента (на чертеже показан пунктиром ). Коэффициент масштабирования k задается в диапазоне от 1 до 10 кодом (l-f/K) 41) Элементная проработка устройства может быть выполнена на интегральных микросхемах: счетчики 9, Ю, 17 и 18 11-й - на наК155ИЕ2,ИЕб; коммутаторы 11-1 - на К155ЛРЗ; элементы19, 20, 21-на К1 55ЛА1 ЛА 2 ши оаторы 15 и 16 и элемент iJlA 2 шифраторы 15 21 задержки К155А71, АГ5. Шиф.-.пторы 15 и 1б формируют на своем выходе пачки распределенных во времени импульсов -при поступлении на вход счетчика 17 десяти импульсов и могут быть выполнены как и в прототип Устройство (вариант на чертеже )ра ботаёт следующим образом. При поступлении на сигнальный вход множительного блока последовательности импульсов Мц„ на его выходе формируется импульсная последовательност соотве 7ствии с выражением N«,.. М„.. , (2) 10 где А - значение множителя с датчика, поступающее на вторую группу информационных входов коммутаторов 11 и 12; п - код коэффициента масштабирования, заданный на.вторую группу входов коммутаторов 13 и Н в соответствии с (1). При коэффициенте масштабирования задается код (1-1/1)0, и на выходе блока формируется- последовательность импульсов, количество которых равно А при поступлении на вход блока 9999 импульсов. При задается ЧЫ/Ю) 9999, в этом случае по каждому входному импульсу на выходе блока форми руется последовательность импульсов, количество которых равно значению А. При ,85 (плотность стана для расчета теоретической массы проката задается .(Г 1/7,35)872б, в этом случае на выходе блока формируется послёдрвательность1импульсов, количество которых равно А при поступлении на сигнальный вход блока 127. импульсов () j и т.ц. Время задержки (в элементе 22 ) определяется несовпадением с входными .импульсами и временем прохождения пачки импульсов при введенных значениях коэффициента масштабирования, Работа элемента 21 задержки при необходимости может быть синхронизирована внешней частотой. В исходном состоянии все счетчики и счетные блоки обнулены. На информационных входах блоков 6, 7 и 8 присутствуют коды значений соответственно: импульса длины Р, с датчика 2 мул.с, „.mnm . л, «а,ни,« . значения импульса длины, толщины Н„ с датчика 3 толщины, ширины В с датчика k ширины. На масштабирующих входах блока8 постоянно задан коэффициент .масштабирования,), соответствующий значению плотности проката (например, 7,85 т/м )-8.72б. На масштабирующих входах блоков 6 и 7 задаются коэффициенты масштабирования для получения необходимой дискретности и точности вычисляемых значений длины и массы проката. При поступлении с датчика 1 длины на сигнальный вход блока 6 импульса он умножается на значение импульс длины с датчика 2 и результат в виде число-импульсного кода поступает с . выхода блока 6 в счетный блок .9 для подсчета длины и на сигнальный вход блока 7, где это значение умножается на..значение толщины проката с датчика 3 и результат, равный значению площади продольного сечения проката, в числоИмпульсном коде поступает на сигнальный вход блока 8. В блоке 8 производится масштабированное умножение этой последовательности на значение ширИ ны с датчика с коэффициентом масштабирования, соответствующим плотности металла (в нашем случае С выхода блока 8 число-импульсный код единичного значения теоретической массы проката поступает в счетный блок 10 для учета. Определение метража L и теорети М проката прои.зводится ческой массы по формулам: Например, при параметрах проката ЕО дм; BO 10 н; Н(., 1 мм; р с учетом размерности заданных параметров при k 1; и k,7,85. ри k 1 ; k2 1 и ,х, ,,-. N-EO дм( L N-EO дм( N-EO X М-г N-E Ю TMJ - Но X 10-3 tT 1 p ( X BO 10 результат на выходе блока 6 где L в число-импульсном коде с це ной 1 дм; результат на выходе блока 8в число-импульсном коде с ной импульса 1 кг. Абсолютная максимальная погрешнос вычислений для четырехразрядного бло ка умножения не превБ1шает +3 единиц. Поэтому в данном случае определение м-.тража будет производиться с абсолю ной погрешностью не хуже -3 единиц зн чения дискрета выходных импульсов, а массы - единиц дискрета выходных импульсов. Для определения теоретической мас сы проката по параметрам, приведенным выше с точностью не хуже 0,11, при общей массе проката 1000 кг и S 70 мм, абсолютная погрешность не должна превышать 1 кг, что при массе 1 пог.м проката до 10 кг абсолютная погрешность составит 0,7 кг за счет дискретности импульсов длины. Задавая в блоке 6 коэф({|ициент масштабирования в соответствии с формулами ( ) и (6 ) на выходе блока 8 получаем значение теоретической массы проката в число-импульс ном коде с ценой импульса 0,01 кг, максимальная абсолютная погрешнбсть вычислениямассы составит 0,09 кг, а с учетом погрешности за счет дискрет нсэсти импульсов длины 0,7 кг 4н- 0,09 кг ;i 0,8 кг. При этом максимальная частота вычислений при скорости перемещения проката 20 м/с 286x100 28600 Гц. Однако в данном случае целесообразней значение импульса длины ЕО взять меньше 1 см, например Eg 9 мм. В этом слуМае в соответствии с формулами (k) и (6) при и значение импульса .массы на выходе блока 8 будет соответствовать 0,1 кг, а абсолютная погрешность вычисления 0,9 кг. С учетом погрешности за счет значения импульса длины (массы полосы длиной 9 мм равна 0,09 кг ) общая абсо-лютная погрешность будет нe хуже 0,99 кг. При этом максимальная частота вычислений при скорости перемещения проката 20 м/с будет равна 20000 мм/с „„„- г ....- 2222 Гц, т.е. с уменьшением значения импульса длины с датчика. 2 частота вычислений уменьшается. Для вычисления теоретической массы проката на базовых участках код значения длины базового участка подается на входы блока 6 по каналу С так же, как и значение С , и по сигналу с датчика 1 на выходе блока 6 формируется число-импульсный код значения длины базового участка, по которому производится дальнейшее вычисление теоретической массы проката в- блоках 7 и 8. При этом на масштабирующие входы задатчика 29 подключается код числа, соответствующий коэффициенту масштабирования 10, где п - количество разрядов значения длины базового участка..Коды коэффициентов масштабирования для конкретных устройств - постоянные величины и могут быть защиты непосредственно яа разъеме множительного блока, либо в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве ). Предложенное устройство по сравнению с известным требует меньших аппаратурных затрат и при меньшем количестве связей позволяет использовать для элементной реализации составляющих ее блоков простые и дешевые микросхема. Оно более удобно в обслуживании и надежно в эксплуатации. Использование системы дает порядка 90 тыс. руб. в год.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИНЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МАССЫ ПРОКАТА, содержащее датчик импульсов длины, датчик значения импульса длины, датчики толщины и ширины, задатчик плотности металла, счетчик метража и счетчик теоретической массы, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности работы, на разрядных выходах датчика каждого геометрического параметра подсоединен множительный блок, состоящий из нескольких пар коммутаторов, в каждой-паре первый коммутатор первой группы информационных входов соединен с выходами соответствующего разряда своего датчика, а информационными входами второй группы - с группой входов второго коммутатора и подсоединен через шифратор к выходам одноразрядного десятичного счетчика, счетный вход счетчика каждого последующего разряда в блоке подсоединен к последнему выходу счетчика .предыдущего разряда, а счетный вход счетчика младшего разряда через первый элемент ИЛИ, первый вход которого является сигнальным входом блока, подсоединен к выходу элемента задержки, вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходами всех вторых коммутаторов, выходы всех первых коммутаторов через третий элемент ИЛИ соединены с выходом блока, при этом сигнальный -вход первого множительного блока, связанного с датчиком значения импульса длины, соединен с выходом датчика импульсов длины, а вторые группы информационных входов . вторых коммутаторов одного из двух других множительных блоков соединены С поразрядно с выходами задатчика плотности металла, выход первого множительного блока соединен с входом счетчика метража и сигнальным входом второго множительного блока, выход которого подсоединен к сигнальному 4 входу последнего множительного блока,, СП выход которого соединен с входом счетсо чика теоретической массы. 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, первый множительный блок и множительный блок, не соединенный с „адатчиком плотности, дополнительно содержит задатчики масштабных коэффициентов, выходы каждого из которых соединены поразрядно с вторыми группами информационных входов вторы коммутаторов своего блока.