Устройство для оптимального раскроя слитка в машине непрерывной разливки металла Советский патент 1986 года по МПК B22D11/16 

12

элемент И, конденсатор -и выключатель, причем первьш и второй входы элемента И являются соответственно первым и вторым входами данного блока, второй вход сумматора является третьим входом блока раскраиваемой длины . слитка, выход сумматора и. выход элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами выключателя, выход элемента И соединен с конденсатором, выход выключателя и выход конденсатора являются соответственно первым и вторым выходами блока раскраиваемой длины слитка.

3. Устройство по П.1, о т л и - чающее ся тем, что блок оптимального раскроя содержит группу вычислительных блоков, группу сумматоров, группу компараторов, две группы выключателей, блок.селектирова- ния, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, компаратор и грзшпу элементов И, причем первьй вход каждого из группы сумматоров, первьй вход каждого из группы компараторов являются первым входом данного блока, первый вход счетчика импульсов является вторым входом дан-- ного блока, третий и четвертьй входы Которого являются соответственно первым и вторым входами каждого вычислительного блока из группы вычислительных блоков, выход каждого вычислительного блока из группы вычислительных блоков соединен с вторым входом соответствукщего сумматора из группы сумматоров и вторым входом соответствукщего компаратора из группы компараторов, выход соответствующего сумматора из группы сумматоров и выход соответствунлдего компаратора из группы компараторов соединены соответственно с первым и вторым входами соответствующего выключателя из группы выключателей, выход каждого выключателя из первой группы выключателей соединен с соответствующим входом блока селектирования.

Изобретение относится к черной металлургии, а.именно к устройствам

691

I выход которого соединен с первым входом компаратора, -выход которого соединен с входом генератора импульсов выход которого соединен с вторым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с входом депшфра- тора, первьй и второй входы каждого вьжлючателя из второй группы выключателей соединены с соответствующим выходом дешифратора- и выходом соответствующего выключателя из первой группы выключателей, выход каждого выключателя из второй группы выклю- : чателей соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым входом каждого элемента из группы элементов И, а вторые входы элементов И соединены с соответствующим выходом дешифратораj выходы элементов И являются выходами блока оптимального раскроя.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что.программный блок содержит два коммутатора, два шифратора, компаратор, элемент И, элемент НЕ и триггер, причем первьй вход первого коммутатора является первым входом программного блока, первый и второй выходы первого коммутатора соединены с входами соответственно первого и второго шифраторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора, выход второго коммутатора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является вторым входом программного блока, вькод компаратора соединен с первым входом элемента И и первым входом триггера, второй вход которого является третьим входом программного блока, выход триггера через элемент НЕ соединен с вторьм вкодом элемента И, выход элемента И соединен с вторым входом первого коммутатора и с третьим входом второго коммутатора.

для автоматического раскроя слитков в машинах непрерьшного литья, и может

31

быть использовано во всех случаях, когда требуется раскрой определенной длины заготовки на заданные мерные длины.

Цель изобретения - увеличение выхода годного металла.за счет минимизации остатков слитка при раскрое.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для оптимального раскроя слитка в машине непрерывной разливки металла; на фиг. 2 - внутренняя структура блока раскраиваемой длины слитка; на фиг. 3 - внутренняя структура блока оптимального раскроя; на фиг. 4 - внутренний структура одного из программных блоков..

Устройство для оптимального раскроя слитка в машине непрерывной разливки металла (фиг. 1) содержит датчик 1 положения стопора, датчик 2 скорости вытягивания слитка и импульсный датчик 3 длины слитка. Датчики 1 и 2 подсоединены соответственно к первому и второму входам блока 4 раскраиваемой длины слитка. Выходы задатчиков 5 и 6 мерных длин заготовок соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора 7, выход которого соединен с первым входом компаратора 8, второй вход которого соединен с выходом счетчика 9 текущей длины заготовки (от переднего конца слитка до начального положения машины газовой резки слитка, (не показано), своим первым входом соединенным с датчиком 3 длины слитка. Выход компаратора 8 связан с входом блока 10 управления резом, с первым входом счетчика 11 числа отрезанных заготовок и с вторым входом (гасящим) счетчика 9 текущей длины заготовки. Блок 12 оптимального раскроя имеет п выходов, каждый из которых подсоединен к первому входу соответствующего программного блока 13 Из группы 14 программных- блоков. Количество п программных блоков 13 выбирается по условиям конкретного производства в пределах 5-25 и зависит от количества вариантов для заданной совокупности отрезаемых длин. Вторые входы программных блоков 13 соединены с выходом счетчика 11 числа отрезанных заготовок, а третьи входы программных блоков 13 соединены с вторым выходом блока 4 раскраиваемой длины слитка, программных блоков 13 через элемент ИЛИ 15

2691

соединены с третьим входом (входом управления) коммутатора 7 и с вторым входом (входом сброса) счетчика 11.

Блок 4 раскраиваемой длины слитка 5 (фиг. 2) содержит элемент И 16 с первым и вторым входами которого соединены выходы соответственно датчика 1 положения стопора и датчика 2 скорости вытягивания слитка. Блок 4 со0 держит также задатчик 17 конструктивной длины (от мениска кристаллизатора до начального положения МГР), выход которого соединен с первым входом сумматора 18, второй вход

5 сумматора 18 соединен с выходом счетчика 9 текущей длины слитка. Выход cy мaтopa 18 соединен с первым входом выключателя 19, выход которого является первым выходом блока 4. Выход

0 элемента И 16 соединен с вторым входом (управляющим) выключателя 19 и с одной из клемм конденсатора 20, другая клемма которого является вторым выходом блока 4.

5 Структура блока 12 оптимального раскроя (фиг. 3) основана на следующем. При раскрое слитка длиной Lp обычно требуется получить заготовки заданной мерной длины Ц . Допускает0 ся также получение заготовок второй заданной мерной длины I,, число которых иногда ограничивается. Таким образом, LP К,. L, + -t-A , где К и К - количество мерных заготовок длиной соответственно I, и Ц; Д - остаток слитка, который следует минимизировать за счет подбора оптимального соотношения К и К„.Количество возможных (реальных для задачи) соотношений К , и К находится (как показывает опыт) в пределах 5 - 25 в зависимости от величин I, и Ig.

Блок 12 содержит группу 21 вычислительных блоков 22.1, ...,22.П, группу

5 сумматоров 24.1, ...,24п, группу 25 компараторов 26.1 ,... ,26п, группу 27 выключателей 28.1,...,28п, блок 29 селектирования, генератор 30 импульсов, счетчик 31 импульсов, депгафратор 32, группу 33 выключателей

34.1,.. . ,34п, компаратор 35 и группу 36 элементов И 37.1,...,37п.

Каждый из вычислительных блоков 22 Предназначен для выполнения функ5 ции вычисления L; + 1-2 различных соотношений К и К. Для ввода заданных значений мерных длин i каждый вычислительный блок 22 перовым

5

и вторым входами подсоединен к выходам задьтчиков 5 и 6 мерных длин I, и Ц. Для определения разности (Lp-L; ) первый выход блока 4 раскраиваемой длины LP и выход каждого из вычислительных блоков 22.1,,..,22п соединен соответственно с первым и вторым входами соответствующего сумматора

24,124п из группы сумматоров 23

выход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего выключателя 28.1,... 28п из группы 27 выключателей. Для определения знака остатка слитка Л Lp - L- по каждо- му из вариантов расчета служат компараторы 26.1,...,26п из группы 25 компараторов, первый и второй входы которых соединены соответственно с выходом блока 4 и соответствующего вычислительного блока 22.1,...,22п, а выход компаратора 26.1,...,26п из группы 25 компараторов соединен с вторым управляющим входом первого соответствуклцего выключателя 28.1, ...,28п.

Выходы всех п выключателей 28.1,...,28п .подключены к соответствующим входам блока 29 селектирова- ния и к вторым входам соответствую- щих выключателей 34.1,. ..,34п, начиная с первого из группы 33, выходы которых объединены и соединены с вторым входом компаратора 25. Первый вход компаратора 35 соединен с вы- ходом 6jtoKa 29 селектирования, а выход равенства входных величин компаратора 35 подключен к управляющему входу генератора 30 импульсов выход которого через второй вход счетчика j31 связан.с входом дешифратора 32, имеющего п выходов. Каждый выход, начиная с первого, дешифратора 32, соединен с первым (управляющим) входом соответствующего выключателя 34.1,...,34п, начиная с первого из группы 33 выключателей и с первым входом соответствующего элемента И 37.1,. ..,37п, начиная с первого, из группы 36. Вторые входы каждого вы- ключателя 34 .1, .. .,34п, начиная с первого из группы 33, соединены с вькодом соответствукяцего выключателя 28.1,,..,28п, начиная с первого из группы 27 выключателей.

Второй вход счетчика 31 (вход гашения) соединен с вторым выходом блока 4. Вторые входы всех элементов И

ю

is 20 25

зо „ Q с

5

37.1,...,37п соединены с выходом компаратора 35. Выходы элементов И 37.1,...,37п являются выходами блока 12 оптимального раскроя.

Каждый из программных блоков 13.1,...,13п группы 14 (фиг. 4),предназначенный для воспроизведения найденного оптимального плана раскроя слитка, содержит коммутатор 38, пер- вьй выход которого подключен к определенному входу шифратора 39, а второй выход к определенному входу шифратора 40. Выходы указанных шифраторов соединены с соответствующими первым и вторым входами коммутатора 41, своим выходом связанного с пер- . вым входом компаратора 42, второй вход которого подьслючен к выхоДу счетчика 11 числа отрезанных заготовок, выход компаратора 42 соединен с первым входом (счетным), триггера 43 и с первьм входом элемента И 44, выход триггера 43 через элемент НЕ 45 связан с вторым входом элемента И 44. . Выход последнего соединен с вторым (управляющим) входом коммутатора 38 и с третьим (управляющим) входом коммутатора 41 и является выходом программного блока 13. Вход гашения второй вход триггера 43 соединен с вторым выходом блока 4.

Устройство работает следующим образом.

В момент закрытия стопора, перекрывающего подачу жидкой стали в кристаллизатор, и остановки тянущих клетей на выходах датчиков 1 и 2 появляются единичные сигналы, что обуславливает появление на выходе элемента И 16 стробирующего сигнала, обеспечивающего включение выключателя 19.

В результате сложения текущего значения длины заготовки Ц, поступающего со счетчика 9, и установленной в задатчике 17 конструктивной длины слитка L на выходе сумматора 18 получается значение общей длины |Слитка Lp, подлежащей раскрою.Заданные значения мерных длин заготовок 1, (основная) и 1 (дополнительная) устанавливаются в задатчиках 5 и 6 до начала процесса разливки. Значения 1 и Ц поступают одновременно на входы всех вычислительных блоков 22.1,...,22п, где вычисляется величина L,- (суммарная длина всех заготовок, нарезанных из L), получающаяся при различных вариантах раскроя, запрограммированных в этих блоках путем установки различных коэффициентов К| и Kg. Результат вычисления каждого блока 22.1,...,22п поступает на второй вход соответствующего алгебраического сумматора 24, на , первый вход, которого поступает значение Lp. с первого выхода блока 4. На выходе сумматоров 24.1,...,24п получаются значения разности Lp,-L- , причем эти значения могут быть как положительными, так и отрицательными. Так как решения с отрицательным остатком лишены физического смысла, такие результаты из дальнейшего рассмотрения исключаются. Это осуществляется следующим образом. Выходы блоков 22.1,...,22п и 4 подключены к входам каждого соответствуюцего компаратора 26.1,...,26п таким образом, что на его выходе появляется единичный сигнал лишь в случае, если L- L Этим сигналом отключается соответствующий выключатель 28 из группы 27 выключателей. Таким образом, на вход блчэка 29 селектирования поступают лишь положительные значения указанно разности и на его выходе появляется значение наименьшего из них.

Дпя определения блока 22.1,..22п давшего наилучший результат раскроя, найденный минимальный остаток подается на первый вход компаратора 35, На второй вход компаратора 35 поочередно подключаются (посредством выключателей 34.1, . ,, ,34п) значения остатков по каждому каналу расчета с выхода выключателей ,28.1,,,,,28п, Очередность опроса обеспечивается тем, что на управлякщие входы выключателей 34, 1 ,.., ,34п подаются иьшуль сы с выходов распределителя, состоящего из дешифратора 32, счетчика 31 и генератора 30 иишульсов. В момент совпадения значений на входах компаратора 35 его выходной сигнал останавливает генератор 30 и таким обра- зон на соответствующем выходе дешиф- ; ратора 32 фиксируется единичный сигнал (при нулевых, сигналах на остальных выходах), Поступление этого сигнала на один из входов соответствующего элемента И 37,1,,,,,37п обеспечивает появление единицы на выходе данного элемента, так как на другом его выходе в этот MOMeHf присутству10

5

0

5

0

5

0

5

0

ет единичный сигнал с выхода компаратора 35. Таким образом, на соот- ветствующем выходе блока 12 фиксируется единичньтй сигнал, индицирующий номер блока -22 с оптимальным планом раскроя, На остальных выходах блока 12 сигналы равны нулю,

П р и м е р. Реализация конкретного оптимального плана раскроя.

Если в результате описанной процедуры оптимизации единичный сигнал появляется на втором () выходе блока 12 оптимизации, то это означает, что оптимальным является план раскроя 41J + 31J, Во втором, блоке 13,2 из группы 14 (фиг,-4) в соответствии с его номером (i .2) первый выход коммутатора 38 подпаян к четвер.- тому входу шифратора 39, а второй выход коммутатора 38 - к третьему входу шифратора 40, Таким образом, факт появления единичного сигнала на входе программного блока 13,2 , что на выходе его первого шифратора 39 всегда представлено число 4 (в двоичном коде ),ai на выходе его второго шифратора 40 (после переключения коьмутатора 38) всегда представлено число 3,

В начальный момент сигнал.; на управляющем входе коммутатора 38 равен нулю и поэтому входной единичный сигнал проходит череЗ первый выход коммутатора на четвертьй вход шифратора 39, на вькоде которого появляется число 4, Это значение через коммутатор 41 оказывается по- данньм на первый вход компаратора 42.

Коммутатор 7 при нулевом сигнале- на управляющем входе находится в положении, при котором на его выход проходит информация, соответствующая величине Ц , На второй вход компаратора 8 непрерывно поступает информация о текущей длине заготовки 1 с выхода счетчика 9, При совпадении значений -1, и 1 на выходе компаратора 8 появляется единичный сигнал, являющийся командой для блока 10 управления резом МГР, Одновременно этим же сигналом записывается единица в счетчик 11 числа заготовки и обнуливается счетчик 9, С этого момента в счетчике 9 начинается процесс контроля длины Ц новой заготовки.

Информация о текущем количестве отрезанных заготовок длиной I., со

9 .1

счетчика 11 поступает на второй вход компаратора Д2„ Как только-поступает команда на рез четвертой заготовки, на выходе компаратора 42 появляется единичный сигнал, который поступает на. первый вход элемента И 44 и на счетный (первьй) вход триггера 43, При этом ша выходе триггера единичный сигнал отсутствует,что соответствует наличию единицы на выходе элемента НЕ 45. Таким образом, в рассматриваемый момент на выходе элемента И 44, а также и на управляющих входах коммутаторов -38 41 и 7 йоявляется единичный сигнал, при котором указанные коммутаторы устанавливаются во второе положение. При этом единичный сигнал оказывается поданным к третьему входу шифратора 40

1269110

и на первом входе компаратора 42 фик- сиру ется код, соответствунлций числу 3. Одновременно с помощью коммутатора 7 на первый вход Koi apaTopa 8 5 обеспечивается поступление сигнала, соответствующего дополнительной мерной длине В2 (с задатчика- 6). Аналогично описанному теперь осуществляется процесс отрезания-трех заготовок 10 длиной L. При формировании команды на рез третьей заготовки длиной Ig появившийся на выходе триггера 43 единичньй сигнал обеспечивает исчезновение сигнала на управляющих входах 15 коммутаторов 38, 41 и 7, подготовив, тем самым, схему к новому циклу.

Устройство реализуется на. серийно выпускаемых стандартных блоках.

--Йт А-г-С

17

16

20

4h

IB

19

Фиг.2

Г

СдА.12

Редактор Е. Папп

697/18Тираж 757Подписное

ВНИИПИ Гойударствеяиого комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.

Составитель А. Сергеев

техред 3.Палий Корректор В. Синицкая