Устройство для контроля усилия вытягивания непрерывнолитого слитка Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 

переключателя 31, пропуская этот мак- симальньй сигнал с выхода регистра 14 в регистр 32 и далее на индикационное табло 33. Аналогично работает схема индикации минимального сигнала, состоящая из триггера 26, элемента ИЛИ 30, элемента И 29 и триггера 27. Единичный сигнал с выхода элемента И 29 проходит на другой управляющий вход переключателя 31, и минимашьный сигнал из регистра 14 переносится в регистр 34, соединенный с индикационным табло 35.

2 ил.

1

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности к логическим устройствам, и может быть использовано при индикации экстремальных значений техноло- гических параметров при циклических процессах,,

Целью изобретения является повышение надежности и точности устройства и расширение его функциональных возможностей. .

На фиг,, 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы основных элементов устройства.

Устройство содержит датчик (тензо датчик) 1 , нормирунт ий преобразователь 2, фильтр 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, генератор 5, кольцезой счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, регистры 9 - П, сумматор 12, регистры 13 и 14, ключ 15 компаратор 16, триггеры 17 и 18, элементы 19 и 20 временной задержки, элемент НЕ 21, элементы И 22 - 24, элемент ИЛИ 25, триггеры 26 и 27, элемент 28 временной задержки, элемент И 29, элемент ИЛИ 30, переключатель 31, регистр 32, индикационное табло 33, регистр 34, индикационное табло 35, счетчик 36, компаратор 37, задатчик 38, триггер 39, элемент 40 временной задержки.

Устройство работает следующим образом.

При работе машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) закон изменения выходного сигнала датчика 1 близок к синусоидальному с периодом, соответствующим циклу качания криста лизатора. При вытягивании слитка из кристаллизатора возникает усилие трения, величина которого определяет экстремальную часть синусоиды, при

s

0

5

0

5

40

чем при нормально проходящем технологическом процессе этот экстремум выражается волнистой линией. Если в отдельный момент усилие трения возрастает, например, за счет местного приваривания корки заготовки к стенке кристаллизатора, то эта волнистость выражается в отдельных более высоких всплесках кривой. Полезг ую информацию о режиме литья несут максимальные и минимальные (за период цикла качания) значения усилия трения пары кристаллизатор-заготовка. Поэтому из всех значений непрерывного сигнала датчика 1j считываемых АЩ1 4 с.частотой, задаваемой генератором 5, на индикационное табло 33 подаются Лишь максимальные (за период) значения.

На индикационное табло 35 подают- ся соответственно минимальные значения. Таким образом, значения на индикационных табло 33 и 35 обновляются с частотой качения кристаллизатора, которая в при технологическом процессе изменяется в диапазоне 20 - 120 цикл/мин. При включении устройства в работу все триггеры, счетчики и регистры устройства обнуляются подачей кратковременного импульса от кнопки оператора (не показана}. Кольцевой счетчик 6, дешифратор 7 и коммутатор 8 выполняют функцию распределителя, осуществляемого передачу последовательных (с циклом генератора 5 ) измерений АДП 4 поочередно на регистры 9-11 таким образом, что на выходе сумматора 12 всегда присутствует величина, равная сумме текущего измеренного значения и двух предыдущих. Благодаря этому обеспечивается сглаживание основного периодического сигнала за счет усреднения паразитных низкочастотных отклонений. Природа помех этого диапазона может быть как электрическая (наводка в линиях связи с тензодатчи- ком I), так и.механическая (люфты в механизмах ННЛЗ и др.). После об- нуления при пуске устройства первые три периода генератора 5 являются нерабочими, так как происходит поочередное заполнение информацией ре- гистров 9 - 11 и в сумматоре 12 ре- зельтат увеличивается вне зависимости от сигнала датчика I. С целью исключения ложного срабатывания компаратора 16 и триггера 18 в этот пе- риод, сигнал компаратора 16 поступает на вход триггера 18 через элемент И 23, который соединен с выходом триггера 39. В свою очередь, триггер 39 включится только на четвертом (с момента пуска) импульсе генератора 5, так как именно это число установлено в задатчике 38, соединенном с компаратором 37, другой вход которого соединен со счетчиком 36 числа импульсов генератора 5. В общем случае в задатчике 38 устанавливается число на единицу большее модуля фильтрации, реализуемого устройством.

Поскольку регистр 13 подключен непосредственно к выходу сумматора 12, в момент Появления тактового импульса (на выходе генератора 5) величина, записанная в нем, обновляется и соответствует сумме с теку- щим (последним) измерением А1Щ 4. По истечении вьщержки времени, установленной на элементе 19 временной задержкой и равной 1/4 периода генератора 5 (при скважности импуль- сов 0,5) на управляющем входе ключа .15, соединенном с выходом элемента 19 временной задержки, появляется едининый сигнал, ключ 15 включается и содержимое регистра 13 переписывается в регистр )4 Таким образом, первая четверть периода калдого цикла измерения является для устройства рабочей, так как на один из выходов компаратора 16 (вход Б) с регис -ра 13 поступает текущее значение суммы трех последовательных измерений, а на другой ВХОД-(вход А) с регистра 14 - значение, соответствунядее предьщуще- му циклу измерения. Соответственно остальные 3/4 периода генератора 5 являются служебными (см,диаграммы на фиг.2), Для того, чтобы в служеб- ньй период выходной сигнал компаратора 16 с выхода не воспр1шимал ся последующей схемой, указанный си нал проходит через элемент И 22. На другой вход элемента И 22 с выхода элемента НЕ 21 поступает единичный сигнал только в первую четверть периода, пока на выходе, элемента 19 временной задержки сигнал отсутствует. На первом входе элемента И 22 единичный сигнал присутствует такйсе только в первую четверть измерительного цикла, но поступает не одновременно с началом генератора 5, а с задержкой элементом 40. Это сделано потому, что переключение ксмпарато- ра 16 в новом цикле измерения, а, следовательно, и выход из служебной фазы произойдет не одновременно с передним фронтом импульса генератора 5, а через сумматорное время переключения элементов с 6 по 16.

В рассматриваемый момент (первый импульс на диаграмме 5, фиг.2) устройство находится в фазе увеличения усилия вытягивания, т.е. предьщущее значение сигнала, измеренное АЦП 4, меньше текущего. Тогда записанное в регистре 14 значение меньще, чем записанное в регистре 13, и единичный сигнал присутствует на выходе компаратора 16 с индексом Л - В.

Поскольку нерабочий период (первых 3 измерительных цикла после пуска устройства) уже завершился, на входе элемента И 23, связанным с триггером 39, присутствует сигнал логической единицы. Поэтому указанный выходной сигнал компаратора 16 пройдет на входг триггера 18 и включит его. Второй (диаграмме на фиг.2) измернтельньй цикл характеризуется также увеличением сигнала тензодат- чика 1 и поэтому состояние триггера 18 не изменится. В третьем (рабочем) измерительном цикле очередной от: счет оказался равным предадущему. При этом на выходе компаратора 16 с индексом А В появится единичный сигнал в рабочей фазе, когда он проходит через элемент И 22 и включает триггер 17 В четчертом (рабочем) измерительном цикле тек5пцее значение на Б-входе компаратора 16 оказалось

:меньше предвдущего, следовательно, предьщущее значение следует считать максимальным в данном цикле качания кристаллизатора. Поэтому в течений рабочей фазы четвертого измерительИого цикла следует передать число, записанное в регистре 1А на выход устройства, т.е. на индикационное табло 33.

Осуществляется за еледуюпшм образом. При появлении единичного сиг- иала на выходе компаратора 16 с ин- Йексом соответствующий вход Элемента И 2.3 оказывается под единич ным потенциалом. Второй вход элемен- ta И 23 к этому моменту также находится под единичным потенциалом, так йак триггер 17 и 18 включены. Следо- 1 ательно, на выходе элемента И 23 фроходит сигнал логической единицы, Обеспечивающий включение переключа- teля 31 в положение, при котором его 1ХОД соединен с входом регистра 32, ри этом осуществляется передача ин- юрмации из регистра 13 в регистр 32 осле чего, по истечении времени, становленного на элементе 20 времен :ой задержки, происходит сброс триг- tepoB 17 и 18 выходным сигналом зле- liieHTa И 23, и схема индикации максимума (элементы 17, 18, 20, 23 и 25) возвращается в исходное состояние.

В некоторых реа.пьных случаях триг tep; 17 может и не включиться при Максимальном сигнале. Однако надеж- индикации экстремума в этом лучае гарантируется тем, что триг- i ep 18 в предыдущей фазе (фазе воз- 5астания сигнала датчика 1 ) не может не включиться, а его выходной сигнал ерез элемент ИЛИ 25 также поступает на вход элемента И 2А. Необходимость наличия в схеме триггера 17, индицирующего экстремум анализируемого сиг 11ала, обусловлена тем, что иногда Момент включения устройства может совпасть с экстремумом, когда информация о предшествовавщей фазе анализа сигнала с датчика 1 в элементах устройства отсутствует.

Аналогично работает схема индикации минимума входного сигнала, состоящая из элементов 26 - 30. При этом Выходным единичным сигналом элемента И 29 (аналог элемента И 24) переключатель 31 включается в положение, При котором информация из регистра 14 переносится в регистр 34,

Таким образом, на индикационных табло 33 и 35 всегда высвечивается последнее измеренное значение(соответственное максимальное и минимальное) усилия вытягивания слитка. Кром

5

0

5

0

5

0

5

0

5

того, к выходам переключателя 31 может по вызову подключаться цифропеча- тающее устройство (LUIY), на котором получают две кривые (из напечатанных значений усилия вытягивания) измерения соответствующих значений усилия трения вытягивания слитка во времени. Последнее обеспечивается тем, что место печати конкретного значения в строке ЦПУ делается зависимым от его абсолютной величины.

Формула изобретения

Устройство для контроля усилия вытягивания непрерывнолитого слитка, содержащее датчик, фильтр, генератор, счетчик и ключ, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надехшости и точности устройства, в него дополнительно введены нормирующий преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, кольцевой счетчик, дешифратор, семь регистров, сумматор, два компаратора, пять триггеров, четыре элемента И, элемент НЕ, четьфе элемента временной задержки, два элемента HJIIi, задатчик, переключатель и два индикационных табло, причем выход датчика через последовательно соединенные нормирующий преобразователь и фильтр подключен к информационному входу аналого-цифрово-, го преобразователя, выход которого соединен с информационным входом коммутатора, первьгй, второй и третий выходы которого соединены с входами соответственно первого, второго и третьего регистров, вьгходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора, выход которого подключен к входу четвертого регистра, подключенного выходом к второму входу первого компаратора и к информационному входу ключа, информационный выход которого соединен через пятый регистр с первым входом первого компаратора и с информационным входом переключателя, первый и второй выходы которого подключены через соответственно шестой и седьмой регистры к входам соответственно первого и второго индикационных табло, выход генератора подключен через последовательно соединенные кольцевой счетчик и дешифратор к управляющему входу коммутатора, а непосредственно - к управляющему вхо7

у аналого-цифрового преобразователя к входам первого и четвертого элемен тон временной задержки и к входу счетчика, подключенного выходом к ервому входу второго компаратора, одключенного вторым входом к выходу задатчика, а выходом - к установочно му входу пятого триггера, выход кото рого соединен с первым вх одом второго элемента И, выход которого подключен к установочному, входу второго триггера, подключенного выходом к первому входу первого элемента ИЛИ выход которого соединен с первым вхо дом третьего элемента И, подключенного выходом к первому управляющему входу переключателя и к входу второго элемента временной задержки, выход которого соединен с входом сброса второго триггера- и с входом сбро са первого триггера, подключенного выходом к второму входу первого элемента ИЛИ, а установочным входом - к выходу первого элемента И и к установочному входу четвертого триггера, выход которого соединен с вторым

99707

входом второго элемента ПТИ, подключенного выходом к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым управляющим входом переключателя и с входом третьего элемента временной задержки, подключенного выходом к входу сброса четвертого триггера и к входу сброса третьего триггера, подключенного выходом к первому входу второго элемента ИЛИ, а установочным входом - с вторым входом третьего элемента И и с первым выходом первого компаратора, второй выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, подключенного входом к выходу первого элемента временной задержки и к управляющему входу

10

15

20

ключа, первый вход первого элемента И соединен с выходом четвертого элемента временной задержки третий выход первого компаратора подключен к вторым входам второго и четверого элементов И .