Устройство для контроля и управления работой механизма качания кристаллизатора машин непрерывного литья заготовок Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 G05B11/16 

J7

4;

-ч

N|

14 поступает предыду1цее измеренное значение (л тензодатчика 1. Если , то единичный сигнал появляется на первом выходе компаратора 16, если - на втором, и если - на третьем, В последнем случае сигнал с третьего выхода поступает на вход схемы индикации максимального сигнала., которая состоит из элемента И 24, триггера 18, элемента ИЛИ 25, элемента И 23 и триггера 17. Если сигнал действительно максимален, что определяется в данной схеме, то с выхода элемента И 23 через элемент 20 временной задержки единичный сигнал проходит на управляющий вход переключателя 315 пропуская этот максимальный 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 И29 и триггера 27. Единичный сигнал с выхода элемента И 29 проходит на другой управляющий вход

переключателя 31, и минимальный сигнал из регистра 14 переносится в регистр 34, соединенный с индикационным табло 35. Элемент 41 временной задержки, элементы НЕ 42 и И 43, компаратор 44, регистры 45 и 46 и- ключ 47 предназначены для индикации тенденции изменения усилия вытягивания ;слитка. Компаратор 48, задатчик 49, элемент ИЛИ 50, счетчик 51, задатчик 52, компаратор 53, элемент И 54 и триггер 55 предназначены для выработки управляющего сигнала при превышении в течение определенного времени уровня усилия, вытягивания слитка. В устройстве с помопцэю этих блоков определяется количество циклов кристаллизатора, в течение которых наблюдается контролируемая тенденция изменения максимального за цикл значения усилия вытягивания, и вырабатывается по этому показателю управляющее воздействие на исполнительный механизм системы управления кристаллизатором, 3 ил.

Изобретение относится к области автоматизации и может быть применено для контроля и управления работой машин непрерывного литья заготовок (ШЛЗ). Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения им функции управления работой механизма качания кристаллизатора М1ШЗ. Сигнал, пропорциональный УС1ШИ10 вытягивания непрерывно-литого слитка из кристаллизатора, с выхода датчика 1 проходит через фильтры высокочастотных (апериодическое звено Я) и низкочастотных (цепь генератор 5 - кольцевой счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, регистры 9, 10, 11 и сумматор 12) сигналов. Далее сигнал .(Б) поступает на вход компаратора 16, на другой вход которого через ключ 15 и регистр

1

Изобретение относится к области автоматизации и может быть применено для контроля и управления работой машин непрерывного литья заготовок (№ШЗ),

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения им функции управления.- .

На фиг. 1 приведена принципиальная сйема устройства; на фиг. 2-- диа- . граммы работы основных элементов устройства в темпе работы генератора тактовых импульсов; на фиг. 3 - диа- граммы работы соответствующих элементов в темпе работы механизма качания кристаллизатора МНЛЗ.

Устройство содержит датчик (тензодатчик) 1, нормирующий преобразователь 2, фильтр 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4,.генератор 5, кольцевой счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, регистры 9-1I , сумма-

тор 12, регистры 13 и 14 j ключ 15, компаратор 16, триггеры 17 и 18, эле менты 19 и 20 временной задержки, элемент НЕ 21, элементы И , элемент ИЛИ 25, триггеры 26 и 27, элемент 28 временной задержки, элемент И 29 S элемент ИЛИ 30, переключатель 31, регистр 32, индикационное табло 33, регистр 34, индикационное . mTTTJT/- тч ri гти-м

JiU -J-Jf U4tiT4ilA JU , лиМ11с1рс1 1 О) J s

задатчик 38, триггер 39, элементы 40 и 41 временной задержки, элемент НЕ 42, элемент .И 43, компаратор 44, пегиотпм AS и Д61 к.пшч 47. кпмпя1

Ч-4,, элемеи г .п ч-J, компаратор ч-ч, регистры 45 и 46, ключ 47, компаратор 48, задатчик 49, элемент ИЛИ 50, счетчик 51 , з-адатчик 52, компаратор 53, элемент И 54 и триггер 55.

Устройство работает следующим образом,

При работе МНЛЗ закон изменения выходного сигнала тензодатчика 1 близок к синусоидальному с периодом, соответствующим циклу качания кристаллизатора. Полезную информацию о режиме работы кристаллизатора несут максимальные и минимальные (за период цикла качания) значения усилия вытягивания. Поэтому из всех значений непрерывного сигнала датчика 1, считываемых АЦП 4 с частотой,задаваемой генератором 5, на индикационное табло 33 нужно подать лишь максимальные (за период) значения. На индикационное табло 35 нужно подать соответственно минимальные значения. Таким образом, значения на индикационных табло 33 и 35 доллсны обновляться с часа

тотой качания кристаллизатора, Kd-r

.торая изменяется в диапазоне 20- 120 цикл/мин.

Упpaвляюup й сигнал (в систему по- дачи смазки в кристаллизатор, в систему изменения скорости, в систему сигнализации и т.д.) вырабатывается в .том случае, если максимальные (за цикл качания кристаллизатора) значения усилия вытягивания непрерывно увеличиваются в течение заданного количества циклов, а абсолютное значение усилия вытягивания при этом превышает заданную величину.

При включении устройства в работу все триггеры, счетчики и регистры

устройства обнуляются подачей кратковременного импульса от кнопки one- .

ратора (не показана). Кольцевой счетчик б, дешифратор 7 и коммутатор 8 выполняют функцию распределителя, осуществляющего передачу последовательных (с циклом генератора 5) измерений АЦП 4 поочередно на регистры 9-11 таким образом, что на выходе сумматора 12 всегда присутствует величина, равная сумме текущего изме-г ренного значения и двух предыдущих. Благодаря этому обесЛечивается сглаживание основного периодического сигнала за счет усреднения паразитных низкочастотных отклонений. Природа помех этого диапазона может быть как электрическая (наводки в .линиях связи с датчиком 1), так и механическая (неисправности в механизмах МНЛЗ). После обнуления при пуске устройства первые три периода генератора 5 являются нерабочими, так как

происходит поочередное заполнение

информацией регистров 9-11. и в сумма- gg сутствует также только в первую чет- торе . 12 результат увеличивается вне верть измерительного цикла, но посту- зависимости от сигнала тензодатчи- пает не одновременно с началом ямка 1 . С целью исключения ложного ера- пульса генератора 5, а с задержкой батывания компаратора 16 и тригге- элементом 41, так как переключение

0

5

0

5

ра 18 в этот период сигнал с выхода компаратора 16 поступает на вход триггера 18 через элемент И 23, другой вход которого связан с выходом триггера 39. В свою очередь триггер 39 включает ся 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 задат- чике 36 устанавливается число, н а единицу большее модуля фильтрации, реализуемого устройством.

Поскольку регистр 13 подключен непосредственно к выходу сумматора 12, в момент появления тактового импульса (на выходе генератора 5) записанная в нем величина обновляется и со-. ответствует сумме с текущим (последним) измерением АЦП 4. По истечении выдержки времени, установленной на элементе 19 задержки и равной 1/4 периода генератора 5 (при скважности импульсов 0,5), на управляющем входе ключа I5, соединенном с выходом элемента 19 задержки, появляется единичный .сигнал , ключ 15 включается, и содержимое регистра 13 переписывается в регистр 14. Таким образом, первая четверть периода каждого цикла измерения является для устройства

g рабочей, так как на один из входов компаратора 16 (вход Б) с регистра I3 поступает текущее значение суммы трех последовательных измерений, а на другой вход (вход А) - с регистра

0 14 значение, соответствующее предыдущему циклу измерения. Соответственно остальные 3/4 периода генератора 5 являются служебными (фиг.2. Для того, чтобы в слукебньтй период вы5 ходной сигнал компаратора 16 с выхода не воспринимался последующей схемой,, указанный сигнал проходит через элемент И 22. На другой вход элемента И 22 с выхода элемента НЕ 21 поступает единичньй сигнал только в первую четверть периода, пока на выходе элемента 19 задержки сигнал отсутствует. На тр етьем входе элемента И 22 единичный сигнал при-.

0

0

компаратора 16 в новом цикле измерения, а следовательноS и выход из служебной фазы происходят не одновременно с передним фронтом импульса генератора 5, а через суммарное вре- мя переключения элементов 6-16.

В рассматриваемый момент (первый импульс на диаграмме 5, фиг,2) устройство находится в фазе увеличения усилия вытягивания, т.е. предыдущее знач-ение сигнала, измеренное АЦП 4, меньше текущего. Тогда записанное в регистре 14 значение меньше, чем записанное в регистре 13, и единичньш сигнал присутствует на выходе компаратора 16 с индексом . Так как нерабочий период (первые три измерительных цикла после пуска устройства) уже завершился 3 на выходе элемента И 24, связанном с триггером 39, присутствует сигнал логической единицы. Поэтому указанный выходной сигнал компаратора 16 проходит на вход триггера 18 и включает его. Второй (по диаграмме фиг,2) измерительный цикл характеризуется также увеличением сигнала тензодатчика 1, и поэтому состояние триггера 18 не изменяется, 13 третьем ( рабочем измерительном цикле очередной отсчет оказывается равньм предыдущему «При этом на выходе компаратора 16 с индексом появляется единичный сигнал. в рабочей фазе, когда он проходит через элемент И 22 и включает триггер 17. В четвертом (рабочем) измерительном цитше текущее значение на входе Б компаратора 16 оказывается меньше предьщущегоэ следовательно, предьщу- щее значение следует считать максимальным в данном цикле, качания крис таллизатора. Поэтому в течение рабочей фазы четвертого измерительного цикла следует передать число, запи- c jHHoe в регистре 14, на. выход, устройства, т,е, на индикационное табло 33, .Это осуществляется следующим образом. При появлении единичного сигнала на выходе компаратора 6. с индексом соответствующий вход элемента И 23 оказывается под единичным потенциалом. Второй вход элемента И 23 к этому моменту также находится под единичным потенциалом, так-как триггеры 17 и 18 включены. Следовательно, на выход элемента И 2 проходит сигнал логической, единицы, обеспеч;иваюш;ий включение переключа

теля 31 в положение, при котором его вход соединен с входом регистра 32. При этом осуществляется передача информации из регистра 14 в ре- г.истр 32, после чего по. истечении времени, установленного на элементе 20 задержки, происходит сброс триггеров 17 и 18 выходным сигналом элемента И 23, и схема индикации максимума (элементы 17,18,20,23 и 25) возвращается в исходное состояние,

В некоторых реальных случаях триггер 17 может и не включиться при максимальном сигнале. Однако надежность, индикации экстремума в этом случае гарантируется тем, что триггер 18 в , предыдущей фазе (фазе воз1 астания сигнала тензодатчика) не мо жет не включиться, а его выходной сигнал через элемент ИЛИ 25 также поступает на вход элемента И 23, Необходимость наличия в схеме триггера 17, -индицирующего экстремум анализируемого сигнала,, обусловлена тем, что иногда момент .включения устройства может совпасть с экстремумом, ког да инфориддия о предшествовавшей фазе, ана.лиза сигнала с тензодатчг-ша 1 в

элементах устройства отсутствует.

.Аналогично работает схема индикации минимума входного сигнала, сое- тоящая из элементов 26-30, При этом выходным единичным сигналом элемента

И 29 (аналог элемента И 23) переключатель 31 включается в положение, при котором информация из регистра 14 переносится в регистр 34, Таким образом, в регистрах 32 и 34 к на индикационных табло 33 и 35 всегда при- сз/тствует последнее измере.нное значе- ние (соответственно максимальное и минимальное усилия вытягивания слитка. Кроме того, к выходам переключателя 31 может подключаться цифропе- чатающее устройство (ЩУ), на котором, по лучают две кривые (из напечатан ньпг. значений усилия вытягивания) измерения соответствующих значений усилия выт ягиваний слитка во времени. Последнее обеспечивается тем, .что место печати конкретного значения в строке ЦПУ делается зависимым от его абсолютной величины.

Для определения тенденции изменения (от цикла к ) максимального значения усилия вытягивания эта величина с первого в.ыхода переключателя 31 поступает также в регистр 46,

подключенньй к входу Б компаратора 44. На входе А компаратора 44 в этот момент присутствует максимальное значение усилия вытягивания, со- ответствующее предыдущему циклу качания кристаллизатора. В рассматриваемый момент максимальное значение усилия вытягивания равно х, (диаграмма 1 на фиг.З), соответствующее зна- чение в предшествующем цикле качания кристаллизатора меньше. Тогда на выходе A-i-B (компаратора 44 появляется единичный потенциал диаграмма 44 на фиг.З), который; записывается в счетчике 51 в виде единицы счета (диаграмма 51 на фиг.З). Через время установленное на элементе 4 задержки, выходным сигналом элемента 41 задержки включается ключ 47, и содер зкимое регистра 46 переписывается в регистр 45 (диаграммы 45 и 46 нафиг.З} Фаза цикла качания кристаллизатора от момента окончания перезаписи содержимого регистра 46 в регистр 45 до появления очередного единичного потенциала на выходе элемента И 23 является для компаратора 44 нерабЬ- чей, и поэтому диаграмма состояния выхода на. диаграмме 44 () за- штрихована.

Допустим, что значение х, усилия; вытягивания в очередном цикле качания кристаллизатора меньше х. Тогда в момент появления единичного импульса Haj выходе элемента И 23 на выходе компаратора 44 () появляется единичный сигнал, которьй проходит через элемент ИЛИ 50 на вход сброса счетчика 51 и обнуляет его. Если бы х.,/ оказалось равным Хд, то в рассматриваемый момент появился бы единичный потенциал на выходе компаратора 44. Этот сигнал также прошел бы на вход сброса счетчика 51 через элементы И 43 и ИЛИ 50. Прохождение в рассматриваемый момент указанного сигнала через элемент И 43 обусловлено тем, что в рабочей фазе компаратора 44 . выходной сигнал элемента 41 задержки еще отсутствует и, следовательно, присутствует единичный сигнал на выходе НЕ 42, на третьем входе элемента И 43 также присутствует выходной единичный сигнал элемента И 23;

Например, по технологическим условиям работы данного кристаллизатора

для выработки управляющего сигнала на исполнительный механизм необходимо трехкратное повторение ситуации на компараторе 44. Тогда в задатчи- ке 52 устанавливается число 3. Как видно на диаграмме 1 (фиг. 3), последовательные циклы качания кристаллизатора после X, характеризуются монотонным увеличением максимального значения .

т.е. x,«:Xj.Xj-c.x

-

Тогда.,

каждый последующий цикл анализа компаратором 44 значений, поступающих в регистр 46, сопровождается увеличением содержимого счетчика 51 на единицу счета. В момент индикации значе ния х на выходе компаратора 53 появляется единичный потенциал. Если при этом компаратором 48 установлено, чт значение хц превышает заданную в за- датчике 49 критическую ( назначается технологом) величину усилия вытягивания., то выходной сигнал компарато,- ра 53 проходит через элемент И 54 и включает триггер 55, выходной сигнал которого является выходным сигналом устройства и используется для приведения в действие необходимых технологических органов управления ре;кимом работы кристаллизатора.

Сброс триггера 55 и, следовательно, приведение устройства в исходное состояние происходят как от- кнопки оператора (на фиг.1 не показана), так и сигналом обратной связи от вос- принимающего его исполнительного механизма управления режимом работы кристаллизатора.

Формула изобретения

Устройство для контроля ,и управления работой механизма качания крист таллизатора машин непрерывного литья заготовок, содержащее генератор, первый счетчик, первый ключ, аналого- цифровой преобразователь, кольцевой счетчик, дешифратор, коммутатор, семь регистров, сумматор, два компаратора, пять триггеров, четыре элемента И, первый элемент НЕ, четыре элемента временной задержки, два элемента ИЛИ, первый задатчик, переключатель, дна индикационных табло и последовательно соединенные датчик, нормирующий преобразователь и фильтр, подключенный выходом к информационному входу аналого-цифрового преобразователя,

выход которого соединен с информационным входом коммутатора, первый, второй и третий выходь которого подключены через соответственно первый, второй и третий регистры к соответственно первому, второму и третьему входам сумматора, выход которого подключен к входу четвертого регистра, подключенного выходом к второму вхо- ду первого компаратора и к информационному входу первого ключа, информационный выход которого соединен , через пятый регистр с первым входом первого компаратора и с информацион- ным. входом переключателя, первый и второй выходы которог о подключены через соответственно шестой и седьмой регистры к входам соответственно первого и второго индикационных таб- ло, выход генератора подключен через последовательно соединенные кольцевой счетчик и дешифратор к управляющему входу коммутатора, а непосредственно - к управляющему входу аналого- цифрового преобразователя, к входам первого и четвертого элементов временной задержки и к входу первого счетчика, подключенного вых/эдом-к первому, входу второго компаратора, подключенного вторым входом к выходу первого задатчика, а выходом - к установочному входу пятого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к установочному входу второго триггера, подключенного,, выходом к первому входу первого элемента И.Ш, выход которого соединен с первым входом третьего элемен- та И, подключенного выходом к первому управляющему входу переключателя и к входу второго элемента временной задержки, выход которого соеди- нен с входом сброса второго триггера и с входом сброса 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 входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым управляющим входом переключателя и с входом третьего элемента временной за держки, подключенного выходом к входу сброса четвертого триггера к к

О Q д

5

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 первого элемента НЕ, подключенного входом к выходу первого элемента временной задержки и |с управляющему входу первого ключа, первый вход первого элемента И соединен с выходом четвертого элемента временной задержки, третий выход первого компаратора подключен к вторым входам второго и четвертого элементов И, отличающееся тем, что, с,- целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены пятый элемент временной задерлски, второй элемент НЕ, пятый и шестой злементы И, третий, четвертый и пятый компараторы, восьмой и девятый регистры, второй ключ, второй и третий задат- чики, третий элемент ИЛИ, второй, счетчик и шестой триггер, выход которого является выходом устройства, причем первый выход переключателя соединен с входом девятого регистра, подключенного выходом к второму входу третьего компаратора и к информационному входу второго ключа, выход которого нерез восьмой регистр соединен с первьм входом третьего компаратора, первый выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого подключен к второму выходу третьего компаратора, третий выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, подключенного входом сброса к выходу третьего элемента ИЛИ, а выходом - к первому входу пятого компаратора, второй вход которого подключу к выходу третьего задатчика, а выход пятого компаратора подключен к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен с входом установки, .шестого триггера, а второй вход шестого элемента И подключен к вьпсоду четвертего компаратора, подключенного вторым входом: к вьпсоду второго задатчика, а первым входом - к входу п-ервого индикационного табло, первый, управляющий вход

переключателя соединен с входом пято-второ1;о элемент НЕ, подключенного

го элемента временной задержки и свходом к выходу пятого элемента вревторым входом пятого элемента И, тре-менной задержки и к управляющему вхо

ТИЙ ВХОП КОТППЛГП гч-,агишлт1 ,„

5

19 15

/J 11

) 16I/I-5I lB( , 22 17 J8 Z3

31-1 3ZJ3

Риг.Е