Датчик наличия металла в валках прокатной клети Советский патент 1991 года по МПК B21B38/00 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов, и может быть использовано в системах автоматизации и контроля процесса прокатки металла в режимах с различными усилиями обжатия.

Цель изобретения - повышение надежности датчика за счет исключения ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усилиями обжатия.

На чертеже изображена блок-схема датчика наличия металла в прокатной клети.

Датчик наличия металла в валках прокатной кпети содержит измеритель 1 тока якоря двигателя прокатной клети, низкочастотный фильтр 2, два однопороговых компаратора 3 и 4, триггер 5, генератор 6 импульсов, делитель 7 частоты, аналого- цифровой преобразователь 8, блок 9 ввода, блок 10 установки кода, сдвиговый регистр 11, цифроаналоговый преобразователь 12, три линии 13-15 задержки, формирователь

16импульсов, две схемы И 17 и 18 и схему ИЛИ 19.

Выход измерителя 1 кода якоря двигателя прокатной клети через низкочастотный

фильтр 2 соединен с первым входом компаратора 3, входом второго компаратора 4 и третьим (информационным) входом аналого-цифрового преобразователя 8.

Выход генератора 6 импульсов через делитель 7 частоты подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя 8, второй вход которого подсоединен к выходу генератора 6 импульсов непосредствен но . В ыходы первого и второго однопороговых компараторов 3 и 4 подсоединены соответственно к первому и второму входам триггера 5, первый (прямой) выход которого является выходом датчика наличия металла в валках прокатной клети и подсоединен к второму входу первой схемы И 17, а через первую линию 13 задержки подсоединен к входу формирователя 16 импульсов, выход которого подсоединен к третьему входу первой схемы И 17, второй (инверсный) выход триггера 5 подсоединен к первому входу второй схемы И 18. Первый (информационный) выход аналого-цифрового преобразователя 8 подсоединен к первому входу блока 10 установки кода, а второй (стробирующий) - к второму и третьему входам соответственно первой и второй схем И

17и 18, второй вход второй схемы И 18 является входом датчика наличия металла в валках прокатной клети.

Выход первой схемы И 17 подсоединен к второму входу блока 10 установки кода и

третьему входу схемы ИЛИ 19, а выход второй схемы И 18 подсоединен к третьему входу блока 10 установки кода и первому входу схемы ИЛИ 19, выход блока 9 ввода

подсоединен к четвертому входу блока 10 установки кода и второму входу схемы ИЛИ 19, выход которой через вторую линию 14 задержки подсоединен к первому (установочному) входу сдвигового регистра 11 и

0 входу третьей линии 15 задержки, выход которой подсоединен к второму (сдвиговому) входу регистра, третий (информационный) вход которого подсоединен к выходу блока 10 установки кода, а выход через циф5 роаналоговый преобразователь 12 - к второму входу первого однопорогового компаратора 3.

Блок 9 ввода содержит последовательно соединенные переключатель 20 и форми0 рователь 21 импульсов, выход которого является выходом блока 9 ввода

Блок 10 установки кода содержит восемь групп логических элементов с переключателями, причем каждая из групп

5 содержит по три схемы И 22-24 по одной схеме ИЛИ 25 и по одному переключателю 26. Первые входы первой и третьей схем И 22 и 24 каждой группы обьединены друг с другом и являются первым входом блока чи

0 установки кода, вторые входы первых схем И 22 каждой группы соединены между собой и являются вторым входом блока 10 установки кода, а первые входы вторых схем И 23 каждой группы объединены между со5 бой и являются четвертым входом блока 10 установки кода, вторые входы которых подсоединены к выходам соответствующих им переключателей 26, вторые входы третьих схем И 24 каждой группы объединены меж0 ду собой и являются третьим входом, а вторые клеммы подключены к источнику постоянного напряжения блока 10 установки кода. Выходы первой, второй и третьей схем И 22-24 каждой группы подсоединены

5 соответственно к первым, вторым и третьим входам соответствующих им схем ИЛИ 25, выходы которых являются выходом блока 10 установки кода.

При подготовке датчика наличия метал0 ла в валках прокатной клети к работе оператор набираете помощью переключателей 26 блока 10 установки кода требуемый код, соответствующий нужному начальному пороговому напряжению Уз компаратора 3.

5 Например, код 0100 0000 соответствует и оператор набирает его, переключая переключатели 26 так, что второй вход схемы И 23 оказывается соединенным с источником постоянного напряжения + 5 В, а вторые входы схемы И 23 заземлены.

Датчик работает следующим образом.

Оператор подает на датчик напряжение питания (источник и цепи питания не показаны). На однопороговый компаратор 4 оператор подает пороговое напряжение UA 0,4 В (вход компаратора 4, на который оператор подает напряжение, источник напряжения и связь между источником и входом не показаны).

При отсутствии заготовок в валках прокатной клети выходной сигнал измерителя 1 тока якоря двигателя прокатной клети близок к нулю, так как двигатель работает практически на холостом ходу. Этот небольшой, порядка 0,1 В сигнал, сглаживаясь в низкочастотном фильтре 2, поступает на вход компаратора 4, первый вход компаратора 3 и третий (информационный) вход аналого- цифрового преобразователя 8. Поступающий на вход компаратора 4 сигнал оказывается меньше его порогового напряжения U4 и на выходе компаратора 4 появ - ляется сигнал, который поступает на второй вход триггера 5, переключая его прямой выход в нулевое состояние, а инверсный - в единичное. На выходе компаратора 3 нулевой сигнал, так как на него еще не подано пороговое напряжение Уз.

С генератора 6 импульсов поступают импульсы на второй вход аналого-цифрового преобразователя 8 и через делитель 7 частоты - на его первый вход. При появлении сигнала на третьем (информационном) входе аналого-цифрового преобразователя 8 последний начинает его преобразование в сигнал в двоичном коде (двоичный код). По окончании каждого цикла преобразования, длительность которого определяется частотой импульсов, приходящих на первый и второй входы преобразователя 8, и составляет в данном случае 48 мкс, на первом (информационном) выходе преобразователя 8 появляется сигнал в двоичном коде, зависящем от величины сигнала на третьем (информационном) входе преобразователя 8, а на втором (стробирующем) выходе преобразователя 8 появляется импульс конца .преобразования длительностью 4 мкс. Сигнал & двоичном коде поступает на первые входы схем И 22 и 24 блока 10 установки кода, но дальше не проходит из-за отсутствия сигналов на их вторых входах. Импульс конца преобразования поступает на первый вход схемы И 17 и на третий вход схемы И 18, но не проходит через них, так как сигналы есть не на всех их входах. То, что на первом входе схемы И 18 присутствует еще и единичный сигнал с второго (инверсного) выхода триггера 5, недостаточно для открывания этой схемы. Сигналы на входах и выходах остальных блоков датчика равны нулю.

Далее оператор с помощью переключателя 20 блока 9 ввода кратковременно подключает вход формирователя 21 импульсов к источнику постоянного напряжения, в результате формирователь 21 формирует импульс, который проходит на первые входы схем И 23, разрешая прохождение набран0 ного оператором двоичного кода через схемы И 23 и ИЛИ 25 на вход сдвигового регистра 11. Однако запись этого кода в сдвиговый регистр 11 осуществляется с задержкой времени после того, как тот же

5 импульс с выхода формирователя 21 импульсов пройдет через схему ИЛИ 19 и с задержкой на 2 мкс через линию 14 задержки поступит на установочный вход сдвигового регистра 11.

0Двоичный код записывается в регистр

11. Импульс с выхода линии 14 задержки поступает также на вход линии 15 задержки, и, задержавшись в ней на 4 мкс, проходит на сдвиговый вход регистра 11, вызывая

5 сдвиг вправо на один разряд записанного в нем двоичного кода, который теперь имеет вид 00100000. Этот сдвиг вызывает уменьшение числа, перйоначально записанного в регистре 11 в виде двоичного кода в два

0 раза. Сигнал в виде двоичного кода 00100000 с выхода регистра 11 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 12 и преобразуется в аналоговый сигнал, величина которого в данном случае равна 2В.

5 Этот сигнал поступает на второй вход одно- порогового компаратора 3, устанавливая начальное значение его порогового напряжения из равным 2В. Датчик готов к фиксации захвата и выброса заготовок валками

0 прокатной клети.

Перед началом стационарной работы прокатной клети в новом режиме всегда пропускают2-3 пробные заготовки для проверки усилий обжатия и настройки прочих

5 рабочих параметров.

При захвате валками заготовки, прокатываемой со значительным усилием обжатия, ток якоря прокатного электродвигателя (не показан) резко возрастает. Измеритель

0 1 тока якоря двигателя прокатной клети вырабатывает сигнал, пропорциональный току якоря прокатного электродвигателя. Сигнал с измерителя 1 тока якоря двигателя прокатной клети, сглаживаясь в низкочастотном

5 фильтре 2, поступает на вход компаратора 4, первый вход компаратора 3 и информационный вход аналого-цифрового преобразователя 8.

Этот сигнал гораздо больше порогового напряжения U4, поэтому на выходе компа ратора 4 сигнал пропадает и, следовательно, снимается обнуляющий сигнал с второго входа триггера 5. При достаточно большом усилии обжатия заготовки этот сигнал превышает пороговое напряжение 1)з и на выходе компаратора 3 появляется сигнал, переключающий прямой выход триггера 5 в единичное состояние, что свидетельствует о захвате валками прокатной клети заготовки. На инверсном выходе триггера 5 сигнал становится равным нулю.

Аналого-цифровой преобразователь 8, на первый и второй входы которого постоянно поступают импульсы с генератора 6 импульсов через делитель 7 частоты или непосредственно, постоянно осуществляет преобразование поступающего на его информационный вход аналогового сигнала в сигнал в двоичном коде, поступающий на первые входы схем И 22 и 24. В конце каждого цикла преобразования на стробирую- щем выходе преобразователя 8 появляется импульс конца преобразования длительностью 4 мкс.

Появившийся на прямом выходе триггера 5 сигнал поступает на второй вход схемы И 17, задержавшись на 0,1 с в линии 13 задержки, на вход формирователя 16 импульсов, который по фронту сигнала формирует импульс длительностью 2 мкс и посылает его на третий вход схемы И 17. Дублирование поступления на схему И 17 сигнала с прямого выхода триггера 5 с задержкой времени 0,1 мкс осуществляется с целью исключения влияния на работу датчика случайного переключения триггера 5 от помех. При поступлении на первый вход схемы И 17 очередного импульса конца преобразования со стробирующего выхода преобразователя 8 этот импульс проходит через схему И 17 на вторые входы схем И 22, разрешая прохождение сигнала в двоичном коде через эти схемы и схемы ИЛИ 25 на вход регистра 11 сдвига.

Одновременно импульс с выхода схемы И 17 проходит через схему ИЛИ 19 и линию

14задержки, задержавшись в ней на 2 мкс, на установочный вход регистра 1. По этому импульсу осуществляется запись в регистр 11 сигнала в двоичном коде, поступающего на его вход, после чего импульс с выхода линии 14 задержки, задержавшись в линии

15задержки на 4 мкс, приходит на сдвиговый вход регистра 11, в результате чего происходит сдвиг вправо на один разряд записанного в нем двоичного кода, что равносильно делению на два. Сигнал в виде двоичного кода поступает с выхода регистра 11 на вход цифроаналогового преобразователя 12, где преобразуется в аналоговый

сигнал, проходящий на второй вход компаратора 3 и устанавливающий новую величину порогового напряжения Кз. Величина этого сигнала, а следовательно и порогового

напряжения Us, в результате осуществленных преобразований сигнала получается равной половине уровня сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки, что обеспечивает надежную реги0 страцию захвата заготовок датчиком.

Единичный сигнал на выходе триггера 5 сохраняется все время, пока в валках прокатной клети присутствует заготовка.

При выбросе заготовки из валков про5 катной клети ток якоря прокатного электродвигателя резко уменьшается. Сигнал на . выходе измерителя 1 кода якоря двигателя прокатной клети также резко уменьшается и, сглаживаясь в низкочастотном фильтре 2,

0 поступает на вход компаратора 4, первый вход компаратора 3 и информационный вход аналого-цифрового преобразователя 8. Этот сигнал, практически соответствующий току холостого хода прокатного элект5 родвигателя, по величине меньше пороговых напряжений Уз и U4, вследствие чего сигнал на выходе компаратора 3 пропадает, а на выходе компаратора 4 появляется. Этот сигнал проходит на второй вход триг0 гера 5, переключая его прямой выход в нулевое состояние, а инверсный - в единичное. Нулевой сигнал на выходе триггера 5 свидетельствует об отсутствии заготовки в валках прокатной клети.

5Пороговое напряжение 1)з компаратора

3 сохраняется постоянным, так как сигнал в двоичном коде, записанный в регистре 11. не изменяется и, следовательно, поддерживается неизменным выходной сигнал цифро 0 аналогового преобразователя 12. При захвате следующей заготовки валками прокатной клети работа датчика происходит описанным образом, и на прямом выходе триггера 5 появляется единичный сигнал,

5 свидетельствующий о наличии заготовки в валках прокатной клети. Далее работа датчика проходит аналогично описанному.

При изменении режима работы и, в частности, уменьшении усилия обжатия загото0 вок увеличение сигнала на выходе измерителя 1 и, соответственно фильтра 2 при захвате заготовки может оказаться недостаточным для появления сигнала на выходе компаратора 3. Это приводит к тому,

5 что триггер 5 не переключается и на его прямом выходе сохраняется нулевой сигнал, а на инверсном - единичный, как будто заготовки в валках нет. В этом случае при выходе переднего конца заготовки из последней клети срабатывает фотодатчик (не

показан) и сигнал с него поступает на второй вход схемы И 18, на первом входе которой присутствует сигнал с инверсного выхода триггера 5. Очередной импульс конца преобразования, поступающий со стро- бирующего выхода преобразователя 8 на третий вход схемы И 18, проходит через нее на вторые входы схем И 24, разрешая прохождение сигнала в двоичном коде через схемы И 24 и ИЛИ 25 на вход сдвигового регистра 11.

Одновременно импульс с выхода схемы И 18 проходит через схему ИЛИ 19 и линию 14 задержки, задерживаясь в ней на 2 мкс, на установочный вход регистра 11. Поэтому импульсу осуществляется запись в регистр 11 сигнала в двоичном коде, поступающего на его вход, после чего импульс с выхода линии 14 задержки, задержавшись на 4 мкс в линии 15 задержки, приходит на сдвиго- вый вход регистра 11 сдвига. В результате происходит сдвиг вправо на один разряд записанного в регистре 11 двоичного кода, то есть деление на два После этого сигнал в виде двоичного кода проходит на вход цифроаналогового преобразователя 12, преобразуется в нем в аналоговый сигнал, который поступает на второй вход компаратора 3, устанавливая новую, меньшую величину порогового напряжения Уз. Величина его также равна половине уровня сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате данной заготовки и обеспечивает надежную регистрацию описанным образом захвата и выброса следующих заготовок, прокатываемых в этом режиме. Пропуск датчиком первой заготовки при малом усилии обжатия не приводит к ухудшению надежности его работы, так как при изменении режима работы прокатного ста- на 2-3 заготовки пускают пробными для отладки режимов обжатий, а в стационарных режимах работы датчик сбоев не дает.

Таким образом, появление единичного сигнала на прямом выходе триггера 5 свиде- тельствует о захвате заготовки валками прокатной клети, а появление нулевого сигнала на этом выходе - о выбросе заготовки. В случае изменения усилия обжатия заготовок валками прокатной клети преобразования сигнала, производимые аналого-цифровым 8 и цифроаналоговым 12 преобразователями, блоком 10 установки кода и регистром 11 сдвига, позволяют поддерживать пороговое напряжение Уз компаратора 3 равным поло- вине уровня сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки, обеспечивая тем самым надежную регистрацию захвата заготовок валками прокатной клети.

Применение датчика наличия металла в валках прокатной клети обеспечивает на дежность в работе, позволяет повысить надежность фиксации момента входа металла в прокатную клеть за счет исключения ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшим усилием обжа тия.

Формула изобретения 1. Датчик наличия металла в валках прокатной клети, содержащий измеритель тока якоря двигателя прокатной клети, триггер, генератор импульсов и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности датчика за счет исключения ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усилиями обжатия, в него введены низкочастотный фильтр, два однопороговых компаратора, делитель частоты, блок ввода, блок установки кода, сдви- говый регистр, цифроаналоговый преобразователь, три линии задержки, формирователь импульсов, две схемы И и схема ИЛИ, причем выход измерителя тока якоря двигателя прокатной клети через низкочастотный фильтр соединен с первым входом первого компаратора, входом второго компаратора и третьим (информационным) входом аналого-цифрового преобразователя, выход генератора импульсов через делитель частоты подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов непосредственно, выходы первого и второго однопороговых компараторов подсоединены соответственно к первому и второму входам триггера, первый (прямой.) выход которого является выходом датчика наличия металла в валках прокатной клети и подсоединен к второму входу первой схемы И, а через первую линию задержки подсоединен к входу форми- рователя импульсов, выход которого подсоединен к третьему входу первой схемы И, второй (инверсный) выход триггера подсоединен к первому входу второй схемы И, первый (информационный) выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к первому входу блока установки кода, а второй (стробирующий) - к второму и третьему входам соответственно первой и второй схемы И, второй вход второй схемы И является входом датчика наличия металла в валках прокатной клети, выход первой схемы И подсоединен к второму входу блока установки кода и третьему входу схемы ИЛИ, а выход второй схемы И подсоединен к третьему входу блока установки кода и первому входу схемы ИЛИ, выход блока ввода подсоединен к четвертому входу блока установки кода и второму входу схемы ИЛИ, выход которой через вторую линию задержки подсоединен к первому (установочному) входу сдвигового регистра и входу третьей линии задержки, выход которой подсоединен к второму (сдвиговому) входу регистра, третий (информационный) вход которого подсоединен к выходу блока установки кода, а выход через цифроаналоговый преобразователь - к второму входу первого однопорогового компаратора.

2.Датчик по п.1,отличающийся тем, что блок ввода содержит последовательно соединенные переключатель и формирователь импульсов, выход которого является выходом блока ввода.

3.Датчик по п.1,отличающийся тем, что блок установки кода содержит восемь групп логических элементов с переключателями, причем каждая из групп

содержит по три схемы И. по одной схеме ИЛИ и по одному переключателю, при этом первые входы первой и третьей схем И каж дои группы объединены друг с другом и являются первым входом блока установки кода, вторые входы первых схем И каждой группы объединены между собой и являются вторым входом блока установки кода первые входы вторых схем И каждой группы

объединены между собой и являются четвертым входом блока установки кода вторые входы которых подсоединены к выходам соответствующих им переключателей, вторые входы третьей схемы И каждой

группы объединены между собой и являются третьим входом блока установки кода выходы первой, второй и третьей схем И каждой группы подсоединены соответственно к первым, вторым и третьим входам

соответствующих им схем ИЛИ.выходы которых являются выходом блока установки кода.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов, и может быть использовано в системах автоматизации и контроля процесса прокатки металла в режимах с разными, усилиями обжатия Цель - повышение надежности датчика за счет исключения ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усилиями обжатия. Датчик наличия металла в ватках прокатной клети содержит измеритель 1 тока якоря двигателя прокатной клети, низкочастотный фильтр 2, два однопороговых компаратора 3 и 4, триггер 5, генератор 6 импульсов делитель 7 частоты, аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 ввода, блок 10 установки кода, регистр 11 сдвига цифроаналоговый преобразователь 12, три линии 13-15 задержки, формирователь 16 импульсов, две схемы И 17 и 18 и схему ИЛИ 19. При захвате заготовки валками прокатной клети появляется единичный сигнал на прямом выходе триггера 5, а на однопорого- вом компараторе 3 с помощью аналого-циф- рового преобразователя 8, блока 10 установки кода, регистра 11 сдвига и цифро- аналогового преобразователя 12 устанавливается пороговое напряжение, величина которого равна половине величины сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки. Нулевой сигнал на прямом выходе триггера 5 свидетельствует об отсутствии заготовки в валках прокатной клети. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. сл С 5) о о ,о о