Устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети Советский патент 1981 года по МПК B21B38/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЖНИЯ НАЛИЧИЯ МЕТАЛЛА В ВАЛКАХ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ

Изобретение относится к прокатке металла, в частности к устройствам для регулирования прокатных станов, реагируинщгм на изменение давления валков, и может быть использовано в системах автрматического управления технологическими процессами в прокат ном производстве.. Известно устройство для определения наличия металла в валках прокатной клета, содержащее датчик давления металла на валки, дифференцирующую цепочку и триггер на операционно усилителе с двумя потенциально разде ленными выходами. Сигнал с датчика давления металла на валки (месдозы) подается на вход триггера через дифференцирующую цепочку, что дает включение и отключение выкодноУо реле при нарастании (вход металла в валки) и, соответственно, при спаЛдании (выход металла из валков) сигнала датчика - месдозы.При это наличие металла фиксируется по производной от сигнала давления Dl. Недостатком такого устройства является то, что малых величинах скорости изменения давления- прокатки при выходе и входе полосы в клеть, возникающих, например, при изменении формы переднего и заднего концов полосы (формы ласточкин хвост, треугольная и пр.) , при изменениях скорости прокатки, при изменениях обжатия полосы или работе нажимных винтов, например, в системах автоматического регулирования технологических параметров, воздействие внешних электромагнитных помех, возникают ложные срабатывания устройств. Кроме того, при использовании в качестве месдозы магнитоанизотропных датчиков усилий, сигнал с которых представляет собой напряжение переменного тока с амплитудой, пропориональной усилию прокатки, в контур стройства для определения наличия 38 металла необходимо включать выпрямитель с фильтром, который обладает большой постоянной времени, что приводит к запаздыванию срабатывания устройства. Известно также устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети, содержащее датчик давления металла на валки, сумматор, пороговый элемент, ключ и интегрозапоминающее звено, причем один вход сумма тора соединен с датчиком давления металла на валки, выход - со входом порогового элемента, информационный вход ключа соединен с выходом давления металла на валки управляющий вход - с выходом порогового элемента, выход ключа соединен с входом 1нтегрозапоминающего звена, выход которого соединен со вторым входом сумматора, выход порогового элемента является выходом устройства 23. Известное устройство работает сле дующим образом. При отсутствии металла в валках сигнал с датчика давления, пропорцио нальный усилию забоя валков, либо на чальному сигналу при разделенных вал ках поступает на вход сумматора и че рез замкнутый ключ на вход интегроза поминающего звена. При использовании магнитоанизотропного датчика давлени (месдозы), включающего в себя измери тельный элемент с выходным сигналом в виде амплитуды переменного напряжения, выпрямитель и фильтр нижних частот и имеющего выходы как после выпрямителя, так и после фильтра, си

нал берется со второго выхода в виде амплитуды напряжения постоянного ток Коэффициент передачи интегрозапоминающЦо звена равен единице, поэтому сигналы на входах сумматора при отсутствии металла в валках равны и противоположны по знаку и их сумма н выходе равна нулю. Сигнал с сумматора поступает на вход порогового элемента. Величина порога срабатывания устанавливается при наладке для выключения ложных срабатываний из-за нестабильности питания и помех. При отсутствии металла в валках сигнал на выходе сумматора должен быть ниже порога срабатывания порогового элемента.

В момент входа металла в валки ворастает сигнал на выходе датчика давления, соответственно, на первом

что приводит к увеличению давления

40 забоя, и при выходе полосы последнее больше первоначально запомненного. Чтобы устройство сработало, необходим увеличить порог срабатывания порогового элемента до величины возможного

45 изменения начального давления.-Это снижает достоверность информации о наличии металла, так как при малых обжатиях, что характерно для последних клетей стана, порог срабатывания

50 устройства из-за малых перепадов давлений забоя и прокатки должен йлть минимальным, а при большом пороге устройство не будет фиксировать наличие металла в клети.

55 При использовании в качестве датчика давления металла на валки магни.тоанизотропных измерителей усилия прокатки, выходной сигнал которых 8 входе сумматора, и через замкнутый ключ - на входе «нтегрозапоминающего звена. Интегрозапоминающее звено содержит фильтр Нижних частот, имеющий больщую постоянную времени, поэтому при резком увеличении- сигнала на входе интегрозапоминающего звена, сигнал на его выходе практически не меняется. . Таким образом, на второй вход сумматора поступает сигнал давления, имевший место при отсутствии металла в валках. Разница сигналов давления поступает на вход порогового элемента и при превьппении порога срабатывания на выходе порогового элемента формируется сигнал о наличии металла в валках, который, поступая на управляющий вход ключа, размыкает его. Интегрозапоминающее звено в течение всего времени прокатки полосы хранит запомненную величину давления при отсутствии металла в валках. В МОМЕНТ выхода полосы давления в клети падает и разница сигналов давления на выходе сумматора становится меньше порога срабатывания порогового элемента, сигнал на выходе последнего пропадает, что определяет отсутствие металла в валках. Ключ замыкается и интегрозапоминающее звено перезапоминает новое значение давления при отсутствии металла в валках. Однако при работе системы автоматического регулирования толщины полосы в режиме прижатия заднего кошда полосы нажимные винты перед выходом полосы из клети перемещаются вниз, представляет собой напряжение переменного тока, в схему устройства включается выпрямитель и фильтр, имеющий значи-тельную постоянную вре .мени. Наличие в схеме фильтра с большой постояниой времени приводит к задерж ке срабатывания устройства. Цель изобретения - повышение быст родействия и достоверности определения наличия металла в валках. Поставленная цель достигается тем что устройство для определения наличия металла в валках прокатной клети содержащее датчик давления металла на валки, сумматор, ключ и интегрозапоминающее звено, причем один вход сумматора и информационный вход ключа соединены с датчиком давления металла на валки, а выход ключа соединен со входом интегрозапоминающего звена, дополнительно введены формиро ватель, два элемента сравнения, второй ключ, интегрозаломинающее звено сумматор, три счетчика, триггер, шесть элементов И, ограничитель, три элемента ИЛИ, причем вход формирователя, первые входы элементов сравнения и информационный вход второго ключа соединены с выходом датчика давления металла на валки, выход второго ключа соединен со входом .вто рого интегрозапоминающего звена, йыход первого интегрозапоминающего звена соединен с первым входом второ го сумматора, выход второго интегрозапоминающего звена соединен со вторым входом второго элемента сравнения и вторьи(инверсным входом первого сумматора, прямой выход первого элемента сравнения соединен с первыми входами первого и пятого эле ментов И, инверсный выход - с первым входами второго и шестого элементов И, прямой выход второго элемента сравнения соединен с первым входом третьего элемента И, инверсный выход с первым входом четвертого элемента И, выход фop iиpoвaтeля соединен со вторыми входами всех элементов И, выход первого сумматора соединен с входом ограничителя.выход которого соединен со вторым входом второго сумматора,выход второго сумматора соединен со вторым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента И Соединен со счетным входом первого счетчика, инв ерсный выход которого соединен с третьим 8 -6 входом первого элеменга И, выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нуль первого счетчика, прямой выход первого счетчика соединен с входом установки в единицу триггера, выход третьего элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом установки в нуль второго счетчика, инверсный выход второго счетчика соединен с третьим входом третьего элемента И и третьим входом четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, прямой выход второго счетчика соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и управляющим входом второго ключа, выход пятого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нуль третьего счетчика, выход шестого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, прямой выхо;, которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и входом установки в нуль триггера, инверсный выход триггера соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой выход триггера соединен с управляющим входом первого ключа, четвертым входом четвертого элемента И, третьим входом шестого элемента И и является выходом устройства. На фиг.1 изображена блок-схема устройства определения наличия металла в валках прокатной клетиJ на фиг. 2 - Циклограммы работы устройства. Устройство содержит датчик 1 давления, два ключа 2 и 3, первый сумматор 4, два интегрозапоминающих звена 5 и 6, ограничитель 7, формирователь 8, два элемента 9,и 10 сравнения, второй сумматор 11,. шесть элеентов И 12-17, три .элемента ИЛИ 180, три счетчика 21-23,триггер 24. Устройство работает следующим бразом. Сигнал с первого выхода магнитонизотропного датчика 1 давления (с выхода выпрямителя) поступает на лючи 2 и 3, формирователь 8, элемены 9 и 10 сравнения. Сигнал представяСт собой импульсы напряжения с часотой питания датчика (например 0 Гц), амплитуда которых пропориональна давлению прокатки. Ключ 2 управляется (размыкается и замыкается ) выходным сигналом наличия или отсутствия металла в валках, поступаюисим с прямого выхода триггера 24. Коэффициент передачи интегрозапоминающих звеньев равен единице, сигналы на входах сумматора 4 равны и противоположны по знаку и их сумма на выходе равна нулю. Сигнал с выхода сумматора 11 равен выходному сигналу первого интегрозапоминающего звена 5, т.е. амплитудному значению сигнала с выхода датчика 1 давления Сигнал с выхода элемента 9 сравнения рдвей нулю. В момент входа металла в валки сигнал на выходе датчика. 1 давления возрастет,. Так как интегрозапоминающее звено 5 содержит фильтр нижних частэт, имеющий большую постоянную времени, сигнал на его выходе практически не меняется и на второй вход элемента 9 сравнения поступает сигнал давления, имевший место при отсутствии металла в валках. При этом на выходе элемента сравнения появляется последовательность импульсов . Формирователь 8 представляет собой генератор коротких импульсрв с автоматической подстройкой частоты и фазы следования импульсов выходным сигналом датчика 1 давления. Импуль с выхода формирователя совпадает с серединой импульса датчика 1 давления. В исходном состоянии все счетчики установлены в нулевое состояние. При совпадении, например, трех импульсо с выхода элемента 9 сравнения с импульсами формирователя 8, счетчик 2 переходит в единичное состояние. Си иал логического О с инверсного счетчика запрещает дальнейшее прохо дение импульсов с выхода первого эл мента И 12 на счетный вход. Сигнал логической 1 с выхода счетчика 21 устанавливает триггер 24 в единично состояние, формируя сигнал наличия металла в валках, который,поступая на управляющий вход первого ключа 2 размыкает его. Интегрозапоминающее звено 5 в те чение всего времени прокатки полосы хранит запомненную величину сигнаша давления при отсутствии металла в валках. Аналогично, при входе металла в валки пояапяется последовательность 8.8 мпульсов на выходе второго элемента сравнения 10. Но так как сигнал с формирователя 8 может поступать на счетный вход второго счетчика 22 только после установки триггера 24 в единичное состояние и при отсутствии импульсов с выхода элемента 10 сравнения, счетчик 22 срабатывает после окончания переходного процесса в интегрозапоминающем звене 6, т.е. когда сигнал на его выходе сравняется с текущим значением сигнала с выхода датчика 1 давления, Сработав, счетчик 22 устанавливает в исходное состояние счетчик 21 и размыкает ключ 3. В течение всего времени прокатки полосы Интегрозапоминающее звено хранит запомненную величину сигнала давления прокатки после входа металла в валки. Это значение в течение всего времени прокатки полосы вычитается из текущего значения в сумматоре 4, сигнал с которого поступает на ограничитель 7. Ограничитель представляет собой одно-полупериодный выпрямитель с фильтром, на выход которого проходит только положительное значение входного напряжения. Если за время прокатки нажимные винты будут перемещены вниз, например во время прижатия заднего конца полосы, давление прокатки увеличивается и превысит значение, запомненное после входа металла в валки. Эта разница давлений суммируется в сумматоре 11 с величиной сигнала давления имевшего место при отсутствии металла в валках с выхода интегрозапоминающего звена 5. При выходе металла из валков текущее значение давления прокатки становится равным сумме сигнала дав- х ления до входа полосы в клеть и приращения сигнала давления за счет перемещения нажимных винтов вниз. Импульсы с выхода элемента 9 сравнения исчезают, разрешая прохождение импульсов формирователя 8 на счетный вход счетчика 23..При оступлении, например, третьего импульса на выходе счетчика появляется сигнал логической 1, устанавливая триггер 24 в нулевое состояние, фиксируя тем самым выход металла из валков. Задержка срабатывания устройства определяется количеством импульсов из счетных входов счетчиков 21 и 23, при которых последние переходят в единичное состояние. При трех импул сах максимальная задержка равна тре периодам следования импульсов, или, при частоте питания датчика 1 давле ния, равной 50 Гц, задержка равна 0,06 с. Необходимость совпадения нескол ких импульсов с датчика давления с импульсами формирователя повьппает помехоустойчивость устройства. При совпадении одного или двух импульсо помехи с импульсами формирователя и несовпадения третьего счетчика по средством элементов И 13, 14 и 16 устанавливаются в исходное(нулевое) положение по входу. Срабатывания ус ройства при этом не происходит. Техническим преимуществом предла гаемого устройства по сравнению с известными является: а)отсутствие пороговых элементо что позволяет применять устройство при малых перепадах давлений забоя и прокатки j б)наличие формирователя, схем совпадения и счетчиков, обеспечивающее повышение помехоустойчивости уст ройства; в)отсутствие в канале, датчика давления фильтра с большой постоянной времени, что тювышает быстродействие устройства. Формула изобретения Устройство для определения наличи металла в валках прокатной клети, со держащее датчик давления металла на валки, сумматор, ключ и интегрозапоминающее звено, причем один вход сум матора и информационный вход ключа соединены с датчиком давления металл на валки, а выход ключа соединен с входом интегрозапоминающего звена, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности определения наличия металла в валках в него дополнительно введены формирователь, два элемента сравнения, второй ключ, интегрозапоминающее звено, сумматор, три счетчика, триггер, шесть элементов И, ограничитель, три элемента ИЛИ, причем вход формирователя, первые входы элементов сравнения и информационный вход второго ключа соединены с выходом датчика давления металла на валки, выход второго, ключа соединен с входом второго интегрозапоминающего 5810 звена, выход первого йнтегрозапоминающего звена соеда1нен с первым входом второго cvMMHTopa, выход второГсг интeгpoзaпo мнaющeгo звена соединен со вторым входом второго элемента сравнения и вторым (инверсным) вхо-i дом первого сумматора, прямой выход первого элемента сравнения соединен с первыми входами первого и пятого элементов И, инверсный выход - с первыми входами второго и шестого элементов И, прямой выход второго элемента сравнения соединен с первым входом третьего элемента И, инверсный выход - с первым входом четвертого элемента И, выход формирователя соединен с вторыми входами всех элементов И,, выход первого сумматора соеди.нен с входом ограничителя, выход которого соединён со вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора соединен со вторым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, инверсный ВЫХОД которого соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нуль первого счетчика, прямой выход первого счетчика соединен с входом установки в единицу триггера, выход третьего элемента И соединен с первьм входом второго элемента ИЛИ, выход второго счетчика соединен с третьим входом третьего элемента И и третьим входом четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, прямой выход второго счет«шка соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и управляюким входом второго ключа, выход пятого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нуль третьего счетчика, выход шестого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, прямой выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и входом устачовкй в нуль триггера, инверсный выход триггера соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой ыход Триггера соединен с управляющим входом первого ключа, четвертым вхоом четвертого элемента И, третьим ходом шестого элемента И и является ыходом устройства.

186545812

Источники информации,рования натяжения полосы - Сб. Элекпринятые во внимание при экспертизе тропривод. М., Информзлектро,