Система автоматического регулирования толщины полосы на стане холодной прокатки Советский патент 1983 года по МПК B21B37/24 

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 устанокой 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 трег

тьего счетчика, входы предварительной записи третьего счетчика соединены с выходами разрядов первого счётчика, входы записи регистра соединены с выходами разрядов второго счетчика, первый выход формирователя импульсов управления соединен с 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 упреждения, соединен с входом разрешения счета первого счетчика.

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 перелющением нажимного устройства., отличающаяся тем; что, с целью повышения точности работы сие- темы и ее надежности, а нее введены блок упреждения, последовательно соединенные друг с другом коммутатор и блок запоминания упреящающе- . го 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 перемещением нажимного устройства клети, первый вход блока упреждения соедиS нен с выходом юлтульсного датчика дпины полосы/ а второй вход - с выходом блока формирования Интервалов длины, первый выход блока упреждения соединен с управляющим входом коммутатора, а второй выход с управ ляющим входом блока запоминания упреждающего сиг нёша.

1

Изобретение относится к автоматизации станов холодной прокатки, в частности к устройствам для автоматического регулирования толщины полосы..

Известно устройство для автоматического регулирования толщины полосц на стане холодной прокатки,содержащее датчик ТО.ШЦИНЫполосы перед клетью, нажимное устройство клети с блоком управления и устройство регулируемого запаздывантя, основанное на принципе запоминания дискретных значений толщины на время транспортировки соответствующих элементов полосы от измерителя толщины до клети. В этом устройстве используется информация о входной и выходной толщине полосы непосредственно в валках клети, т.е. без транспортного запаздывания или опережения, несмотря на расположение датчика толщины на опре-деленном расстоянии от клети 11 .

Однако известное устройство характеризуется недостаточными точноетью и быстродействием из-за инерционности различных элементов контура регулирования, например датчика толщины и нажимного устройства клети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система автоматического регулирования толщины, полосы, содержащая датчик толщины полосы перед клетью и устройство регулируемого запаздывания, соетоящее из нескольких блоков памяти. Измеренное датчиком на некотором расстоянии перед клетью значение толщин полосы передается через блоки памяти синхронно с перемещением полосы и выдается на блок управления исполнительными устройствами стана в требуемый момент времени с определенным

упреждением, компенсирующим инерционно запаздывание датчика, нажимного устройства и др. элементов. Управление перезаписью информации в блоках памяти осуществляет вычислительный блок, определяющий длительность такта перезаписи Т по формуле

(1)

---

0 ®

где Kg - интервал дискретности по

ддлине полосы; Vo - скорость полосы на входе

клети;

, -е суммарное инерционное запаздывание элементов контура регулирования толщины, приведенное к выбранному итервалу дискретности. Величина с)д , часть полного инерционного запаздывания , Т. е. л ь .

с а - .

it ® N

где N - количество интервалов дискретности, на которое разделено расстояние между датчиком толщины и клетью. Таким образом,известная система позволяет использовать для регулирования и1Е1формацию о толщине полосы без транспортного запаздывания и, кроме того, путем введения определенного упреждения при подаче сигнала о толщине на блок управления исполнительными устройствами стана компенсировать инерционное запаздывание элементов контура регулирования, благодаря чему достигаются большее быстродействие и точность ргулирования толщины полосы 2 .

Однако известное устройство характеризуется сложностью узла вычисления .цлительности такта перезаписи Т по приведенной формуле (1),

что связано с необходимостью выполнения операции деления. Выполнение этой операции с достаточной точностью, определяющей качественную работу всей систе ы регулирования толщины, требует применения сложной схемы вычислительного узла. Недостатком являются также повышенные требования к быстродействию элементов системы, определяющиеся тем, что длительность такта перезаписи Т уменьшается при увеличении скорости прокатки (см. формулу (1). При этом возрастает скорость перезаписи информации в блоках памяти. Особенно неблагоприятны условия работы системы при таких значениях ркорости

о полосы, когда величина становит. 0

ся близкой к величине Eg . В этом случае длительность такта перезаписи стремится к нулю, а частота перезаписи - к бесконечности, что, в конечном счете, приводит .к неработоспособности устройства. Однако даже при таких соотношениях величин, входящих в формулу (1), когда длительность Т не приближается к нулю, необходимо обеспечить повышенное бы-, стродействие элементов устройства регулируемого запаздывания, так как при переменной скорости прокатки частота перезаписи информации в блоках памяти изменяется в широких пределах. Отмеченные недостатки прототипа приводят к усложнению системы и снижению точности ее работы.

Целью изобретения является повышение точности работы системы и ее .надежности.

Цель достигается тем, что систе|му, содержащую последовательно соединенные датчик толщины полосы перед клетью, устройство регулируемого запаздывания, состоящее из последовательно соединенных блоков Пс1мяти, блок управления перемещением нажимного устройства, дополнительно введены блок упреждения и последовательно соединенные друг с другом коммутатор и блок запоминания упреждшощего сигнала, импульсный датчик длины полосы и блок формирования интервалов длины, причем входы коммутатора соединены с выходами блоков памяти устройства регулируемого запаздывания, выход блока запоминания упреждающего сигнала соединен с входом блока управления .перемещением нажимного устройства клети, первый вход блока упреждения соединен с выходом импульсного датчика длины полосы, а второй вход - G выходом блока формирования интервалов дли- ны,первый выход блока упреждения соединен с управляющим входом коммутато ра, а второй выход - с управляюадам

входом блока запоминания упреждгиощеifro сигнала.

Кроме того, блок упреждения содержит формирователь импульсов «управления, последовательно соединенФ1ые первый и второй счетчики, третий счетчик с предварительной установкой числа, регистр и соединенный с lero выходом дешифратор, причем первый вход блока упреждения соединен с счетными входами первого и третье0го 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 форми{ ователя импульсов управления соединен со входами разрешения записи третьего счетчика и регистра, второй выход формирователя соединен с входами

5 сброса первого и второго счетчиков, а третий выход для подачи импульса с длительностью, равнойвремени упреждения, соединен со входом разрешения счета первого счетчика.

0

На фиг.1 изображена схема системы; на фиг.2 - схема блока упреждения; на фиг.З - схема, поясняющая принцип работы устройства;на фиг.4 - временные диаграмкы напря5жений блока упреждения.

Прокатываемая полоса 1 проходит через клеть 2 стана, в которой производится ее обжатие (направление прокатки полосы показано стрелкой на фиг.). Воздействие на толщину по0лосы осуществляется с помощью на|жимного устройства 3 клети. Перед клетью на некотором расстоянии от I нее установлены датчик 4 толщины полосы и импульсный датчик 5 длины i

5 полосы. Выход датчика 4 соединен с входом устройства 6 регулируемого запаздывания, которое состоит из нескольких блоков 7 (71 1-7п) памяти, соединенных последовательно. Коли0чество блоков.памяти выбрано равным числу дискретных интервалов длины, на которое условно разделено расстояние от датчика 4 до оси клети 3. Предложенное устройство включает

5 также дополнительно введенные блок 8 упреждения, коммутатор 9 и блок 10 запоминания упреждакнцего сигнала. Работой блоков 7 и 8 управляет блок 11 формирования интервалов длины, соединенный с импульсным датчиком 5.

0 С этим же датчиком 5 соединен и первый вход блока 8. Выходы блока 8 соединены с управляющими входами последовательно соединенных коммутатора 9 и блока 10, а выход блока 10 свя эан с входом блока 12 управления нажимным устройством клети. Входы коммутирующих сигналов коммутатора 9 соединены с выходами блоков 7. , Блок 8 упреждения (фиг.2) состоит из формирователя 13 импульсов управления, последовательно соединен них первого счетчика 14 и второго счетчика 15, третьего счетчика 16 с предварительной установкой числа, регистра 17 и соединенного с его выходом дешифратора 18. Перзый вход блока 8 соединен с счетными входами счетчиков 14 и 16, второй вход блок соединен с входом формирователя 13. Выходы блока соединены.: первый - с выходом дешифратора 18, второй - с выходом с.четчика 16.-Входы предвари тельной записи счетчика 16 соединены с выходами разрядов счетчика 14, входы записи регистра 17 соединены с выходами разрядов счетчика 15. Выходы формирователя 13 соединены: первый выход - со входами разрешения записи счетчика 16 и регистра 1 второй выход - с входами сброса сче чиков 14 и 15, а третий выход - для подачи импульса,с длительностью, равной времени упреждения - со входом разрешения счета счетчика 14. Блоки 7«1-7 п памяти, а также блок 10 представляют собой запомина щие устройства любого типа - аналогового или дискретного (регистры) в зависимсст от формы сигнала датчика 4. Блок 11 представляет собой делитель частоты импульсов. Емкость этого счетчика равна количест ву элементарных отрезков длины (соответствующих импульсам датчика 5), которое, содержится в выбранном дискретном интервале длины Йд (фиг.З) Коммутатор 9 в соответствии с управляющим сигналом блока 8 подключает к входу блока 10 один из выходов блоков 7. На схеме (фиг.З) показаны про|катываемая полоса 1, клеть 2 стана, датчик 4 толщины полосы, блоки 7 памяти. Направление прокатки показано стрелкой. Буквами на чертеже обозначены: L - расстояние от датчика 4 до клети 2, i - величина дискретного интервала длины. В данном частном случае расстояние L разбито на шесть интервалов и соответственно изображено шесть блоков памяти, в каждый из которых заносит ся отклонение толщины на соответствующем интервале длины. Порядковые номера блоков памяти изображены цифрами 1-6. Эти порядковые номера относятся также и к соответствующим интервалам длины, расположенным над номерами. Остальные элементы схемы устройства условно не показаны. Стрелка, идущая от четвертого блока 7 вниз, изображает выход этого блока. Lj - расстояние, на которое перемещается любая точкая прокатываемой полосы 1 за время 3, равное суммарному инерционному запаздыванию элементов контура регулирования (например, в данном случае это суммарное инерционное запаздывание датчика 4, нажимного устройства 3 и регулятора толщины). ЕОСТ - остаточная длина, равная разности между L-f и ближайшей длиной, кратной В . в част ном случае (фиг.З) остаточная длина равн,а ff -1 .ор 0 Система 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 Т устройства 6. Запись информации об отклонении толщины- 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 про- . исходит дискретизация сигнала отклонения толщины полосы. Дискретные значения толщины запоминаются в блоках 7 и перезаписываются из одного блока в соседний синхронно с движением полосы, сопровождая 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 SQ (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 возмущенй ю нажимное устройство 3 осуществляет такое воздействие на полосу 1, которое устраняет (компенсирует) отклонение толщины на данном участке полосы. Однако из-за 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 толщины на блок 12 всегда на время И раньше чем соответствующий элемент полосы войдет в валки клети 2. Упреждение t компенсирует инерционное запаздыв 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 С ран ше, чем соответствующий элемент полосы войдет в валки, необходимо информацию об отклонении толщины этого элемента внести в блок 10 в тот момент времени, когда рассматриваемый элемент полосы находится еще на расстоянии Lf от валков. Сигнал блока 10 поступает на блок и затем на устройство 3, причем из-за наличия инерционностей в канале регулирования воздействие на полосу осуществляется как раз в тот момент, когда нужный элемент по лосы входит в клеть. На фиг.З изображено такое расстояние L , которое больше 2 Eg, но меньше 3 К. Это значит, что для обеспечения необходимого упреждения управляющего сигнала необходимо информацию об отклоне ниях 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 расстоянии L.J от валков. Это время определяется длительностью перемещени полосы на расстояние РО ост- О ределение номера блока памяти и времени задержки перезаписи информа ции 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 дискретного интервала длины остается неиз менной при любых изменениях скорос ти прокатки, а интервалы перезапис информации из одного блока 7 в другой не зависят от соотношения времени Г и времени перемещения полосы на расстояние L . В результате, когда эти величины близки друг к другу, частота перезаписи и формации в блоках 7 не стремится к бесконечности. Все это позволяет упростить устройство и повысить его точность за счет отсутствия узла 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- второго 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 S . В рассматриваемом случае время 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 интервала дискретизации (в данном случае, изображенном на фиг.4, это количество равно 8). Поэтому за время С счетчик 14 дважды переполняется, а к моменту окончания импульса с длительностью И в нем устанавливается код, соответствующий числу 5. Количество циклов (импульсов переполнения) счетчика 14 подсчитывается счетчиком 15. С окончанием импульса работа счетчиков 14 и 15 прекращается. После того, как на второй вход блока, а значит, и на вход формирователя 13( поступает следующий после окончания интервала командный импульс, на первом вы}1оде формирователя 13 появляется короткий импульс, разрешающий запись выходного кода счетчика 14 в соответствующие разряды счетчика 16, а выходного кода счетчика 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 {, на выходе 3 формирователя 13. Далее описанный цикл работы формирователя 13j 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 LJ (фиг.З). Дешифратор 18 при этом формирует команду, по которой коммутатор 9 подключает к входу

блока 10 выход четвертого блока 7 памяти. Такое сосгояние сохраняется до окончания очередного импульса с длительностью ъ.

В счетчик 16 в момент перезаписи заносится число 5V, соответстаующее остаточной длинеБОСГ (Фиг.З). Количество состояний (коэффициент пересчета) счетчика 16 равно емкост 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 выУбранного блока памяти в бЛок 10. В 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 период чески, всякий раз через три импульса датчика 5 п(9спе записи информации в четвертый блок 7. Это соответствует прохождению контролируемого участка полосы через точку а (фиг.З).Работа блока 8 упреждения иллюстрируется временными диаграммами (фиг.4). На них показаны (сверху вниз):Г -импульсы с периодом Тд, со ответствующие дискретным интервалам длины 6о (вход формирователя 13); II - импульсы длительности ь (выход 3 формирователя 13); Ш - импульсы датчика 5 с периодом t, поступающие на первый вход блока 8 (счетные входы счетчиков 14 и 16);1V,V ,1/1 .условное изображение чисел, занесенных соответственно в счетчики 14, 15 и 16 (каждая ступенька на диаграмме изображает единицу, занесенную в счетчик); VUI - импульсы поступающие с выхода счетчика 16 на второй выход блока 8.

Из диаграмм видно, что после окончания импульса с длительноетью, равной двум периодам Тд плюс пять мелких периодов t импульсов датчика 5, в счетчик 15 заносится число 2, а в счетчик 14 - число 5 (диаграммы V и1У ). С началом следующего импульса и происходит сброс счетчиков 14 и 15 и переноО

из счетчика 14 в счетчисла

чик 16, который, продолжая считать импульсы датчика 5, переполняется через три (т.е. восемь-пять) импульса и выдает на второй выход блока 8 импульс. По этому импульсу осуществляется запись информации в блок 10, а значит, и управление через блок 12 нажимным устройством 3.

. Запись информации в блок 10 производится коммутатором 9 с четвертого блока 7 в соответствии с сигна лом первого выхода блока 8, а этот сигнал определяется числом 2,

занесенн1лм 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 осуществляю цих перезапись информации в блоках памяти 7.

Описанное взаимодействие узлов сохраняется до тех пор, пока не произойдет изменение скорости прокатки полосы. В этом случае изменившемуся времени упреждения о соотват ствует уже другое положение точки а (фиг.З), другое количество интервалов Тр и to, 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 нажимное устройство, происходит уже в другие моменты времени. Эти моменты времени соответствуют Hosoiviy положению точки а (фиг.З), и подача сигналов на обработку нажимным устройством 3 происходит по-прежнему за.время до входа элементов полосы в вилки клети стана. При этом отклонения толщины полосы 1, замеренные датчиком 4, компенсируются (устраняются) с большой .точностью за счет учета суммарной инерционности элементов контура регулирования толщины.

Таким образом, указанные отличия предложенной системы обеспечивают ее преиму1 цества в сравнении с про тотипом. В известной системе при различных скоростях прокатки перезапись информации прбизводится во всех блоках памяти и выдается на блок управленияисполнительными устройствами стана всегда с последнего блока памяти. Необходимая величина упреждения обеспечивается при зтом за счет сокращения длительности такта перезаписи, т.е. увеличения частоты перезаписи информации в 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 вре- . мени упрегадения. Это исключает применение сложного вачислительного 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, лодача информации не с последнего, а с промежуточного блока памяти (как

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 измерения скорости и узла коммутации блоков памяти с переменным интервгшом времени. Это существенно упрощает устройство. Значительно повышается и точность работы. Отклонения толщины полосы на выходе стана доведены до ±2 по сравнению с отклонениями ±3%, достигнутыми на аналогичных станах.

8Д/Х.2 Ф«г.2

иг.З Форнир. 13 J. 3 1 .-- I F Выход S 13 V//7//////}i(////////// ///// Фврнир. Счетные вм9ыI I ечвтчиквв ifuiSJOT Число, занесенное в счетч.чк Ж Число, занесенное у7ууу/у у Х/ХХ в счетчик ISЧисле, занвсеннве в ечетчим 16 ВыхоВ счетчика 16 . otm Cm //////Л7////// JE2Z222 C s-i-e - JgTV.