Устройство для регулирования толщины проката Советский патент 1981 года по МПК B21B37/58 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПРОКАТА

1

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к функциональным схемам регулирования толшины проката, которые могут быть использованы в автоматических систе- ;. мах управления работой станов холодной и горячей прокатки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату, является устройство, содержащее датчик Положения нажимного узла (нажимных винтов или плунжера нажимного устройства) и датчик усилия, соединенный через блок коррекции с ОДШ1М из входов вычислительного блока, второй вход которого .соединен с выходом датчика ноложейяя нажимного узла,а выход - с приводом нажимного узлаТ Это устройство рёгу лирует толщину проката, используя косвенный метод измерения толщины измеряют положение нажимных винтов и усилие прокатки).

2

Устройство содержит блоки, ляюпще повысить точность регулироваI ния. Толщиномер на выходе и блок коррекции, включенный между датчиком усилия прокатки и вычислительным блоком, при включении второго входа блока коррекции на выход толщиномера, позволяют увеличить точность регулирования толщины проката посредством корректировки показаний датчика уси10лий прокатки ij.

Однако в устройстве коррекция сигнала датчиков усилия при помовд толнр номера не обладает большой точностью вследствие того, что мест установки

15 датчика давления и толщиномера разные и, кроме того, между изменением давле1юя и изменением толщины на выходе клети нет однозначной зависимости. Возмущение со стороны полосы - коле20ба1ше температуры, толщины подката и др. приводит к синфазному изменению давления и толщины на выходе клети, а возмущение со стороны клети - наг38рев, износ, всплывание, эксцентриситет валков приводит к противофазному изменению давления и толщины на выходе клети. Кроме того, коррекция сигналов датчиков усилий, установленных на всех клетях, кроме последней, невозможна практически, так как невозможно точно выделить долю каждого регулятора в формировании конечной толщины проката. Цель изобретения - повышение точности регулирования толщины проката. Для достижения этой цели в устройство для регулирования толщины пр ката, содержащее датчик положения нажимного узла, датчик усилия, соединенный через блок коррекции с одним из входов вычиcJШтeльнoгo блока, второй вход которого соединен с Bt-ходом датчика положения нажимного узла, а выход - с приводом нажимного узла, дополнительно содержит первый и второй ключи, источник внешней команды на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор, логический блок, содержащий первый и второй инверторы, первый и второй элементы совпадения, первый пороговы элемент, триггер, причем вход первого порогового элемента является пер«вым входом логического блока, соединенным с дополнительным выходом блока коррекции, первые входы элемента совпадения соединешл между собой и с выходом триггера, вход которого является вторым входом логического блока, соединеншлм с источником внешней команды на работы устройства в режиме настройки, выход первого элемента совпадения соединен с входом первого инвертора и является вторым выходом логического блока, выход первого порогового элемента соединен со вторым входом второго , элемента совпадения, со сбрасывающим входом триггера и через-второй инвер тор - со вторым входом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения является третьим выходом логического блокад первый вход логического блока соединен со вторым выходом блока коррекции, второй вход соединен с внешним источником команды на работу устройст ва в режиме настройки, первый и вто выходы логического блока соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей. третнй выход соединен г. третьим входом блока коррекции, а второй вход блока коррекции соединен с датчиком положения нажимного узла, информационный вход первого ключа соединен с выходом вычислительного блока, информа1(ион)1ый вход BTopcto ключа соединен с источником внешней команды на работу устройства в режиме настройки, а выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первь;М и вторым входами первого сумматора, а блок коррекции содержит второй, третий, четвертый. пятый, шестой алегебраические сумматоры, первый второй, третий, четвертый интеграторы, третий, четвертый, пятый, шестой ключи, нуль-орган, блок умножения, второй пороговый элемент, задатчик коэффициента, причем первый вход второго сумматора является вторым дополнительным входом блока коррекции, соединенным с выходом датчика перемещения нажимного узла, выход второго сумматора ооединен со входом второго порогового элемента и через третий ключ и первый интегратор - со вторым входом второго сумматора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом второго сумматора, выход третьего сумматора через четвертый ключ и второй интегратор соединен со вторым входом третьего сумматора и является дополнительным выходом блока коррекции, первый вход четвертого сумматора соединен с выходом третьего сумматора, а выход четвертого сумматора через пятый ключ и третий интегратор соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком коэффициента, а выход соединен с первым входом блока умножения, первый вход шестого сумматора является входом блока коррекции, на который включен датчик усилия, и соединен со входом нуль-органа, а выход шестого сумматора соединен со вторым входом блока умножения и через шестой ключ и четвертый интегратор соединен со вторым входом шестого сумматора, выход блока умножения соединен со вторым входом четвертого сумматора и является первым выходом блока коррекции, соединенным со входом вычислИтельного блока, выход нуль-органа соединен с управляющим входом третьего ключа, инверсный выход второго порогового элемента соединен с управляющими входами четвертого и шестого ключей, управляющий вход пятого ключ являющийся первым дополнительным вхо дом блока коррекции, соединен с третьим выходом логического блока. На чертеже представлена функцио-, нальная схема устройства. Устройство содержит датчик 1 поло жения нажимного узла 2, датчик 3 уси лия, соединенный через блок 4 коррек ции с одним из входов вычислительног блока 5, Вычислительный блок 5 форми рует управляющий сигнал на нажимной узел в соответствии с принципом Симс Головина, другой вход вычислительног блока 5 соединен с выходом датчика I положения нажимного узла 2, а выход с приводом нажимного узла 2, Кроме того, устройство содержит первый клю 6, информационный вход которого соединен с выходом вычислительного блока 5, второй ключ 7, информационный вход которого соединен с источником 8 внешней команды, на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор 9, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго ключей 6 и 7, логический блок 10, содержащий первый II и второй 12 инверторы, первый 13 и второй 14 элементы совпадения, первый пороговый элемент 15 и триггер 16, причем вход первого порогового элемента 15 является первым входом логического блока 10, первые входы элементов 13и 14 совпадения соединены между собой и с выходом триггера 16, вход которого является вторым входом логического блока 10, выход первого элемента I3 совпадения соединен со входом первого инвертора 1I и является вторым выходом логического блока 10, выход первого инвертора 11 является первым выходом логического блока 10, выход первого порогового элемента 15 соединен со вторым входом элемента 14 совпадения, со сбрасывающим входом триггера 16 и через вто рой инвертор 12 - со вторым входом пер,вого элемента 13, выход второго элемента 14совпадения является третьим выходом логического блока 10 и соединен со Вторым вьгходом блока 4 коррекции, второй вход соединен с внешним источником 8 команды на работу устройства в релмме настройки, первый и второй входы логического блока 10 соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей 6 и.7, третий выход соединен с третьим входом блока 4 коррекции, а второй вхо блока 4 коррекции соединен с датчиком 1 положения нажимного узла 2. Блок 4 коррекции служит для изменения передаточного коэффициента мезкду датчиком усилий и входом вычислительного блока 5. Он содержит второй 17, третий 18, четвертый 19, пятый 20, шестой 21, алгебраические сумматоры, первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25 интеграторы, третий 26, четвертый 27 пятый 28, шестой 29 ключи, нуль-орган 30, блок 31 умножения, йторой пороговый элемент 32 и задатчик 33 коэффициента, причем первый вход второго сумматора 17 является вторым входом блока 4 коррекции, выход второго сумматора 17 соединен со входом второго порогового элемента 32 и через третий ключ 26 и первый интегратор 22 - со вторъм входом второго сумматора 17. Первый вход .о сумматора 18 с.оедияен с выходом второго сумматора выход третьего сумматора 18 черва четвертый ключ 27 и второй интегра тор 23 соединен со зторым входом третьего сумматора 18 и является .вторым выходом блока 4 коррекции. Первый вход четвертого сумматора 59 соедкнен с выходом третьего сумматора 18, а выход четвертого сумматора 19 через пятый ключ 28 и третий интегратор 24 соединен с первым входом пятого сумматора 20, второй вход которого соединен с задатчиком 33 коэффициента, а выход сое)чинен с первым входом блока 31 умножения. Первый вход шестого сумматора 21 является первым входом блока 4 коррекции и соединен со входом нуль-органа 30, выход сумматора 21 соединен со вторым входом блока 31 умножения и через ключ 29 и интегратор 25 соединен со вторым входом сумматора 2I. Выход блока 31 умножения соединен со вторым входом сумматора 19 и является выходом блока 4 оррекции, выход нуль-органа 30 соеинен с управляющим входом ключа 26. нверсный выход второго порогового лемента 32 соединен с управляющими ходами четвертого 27 и шестого 29 , лючей. Управляющий вход пятого ключа 8 является третьим входом блО1(4 4 оррекции. Сущность изобретения заключается использовании для настройки переаточного коэффигщента между датчи,ком усилчй и вычислительным блоком упругих свойств клети, которые практически не изменяются во времени. Работа устройства заключается в следующем и описывается уравнениями ..U rKj-K f, - .. где и - сигнал иа выходе третьего .сумматора, пропорциональный перемещению нажимного узла К - коэффициент пропорциональности между перемещением назкимного узла и сигналом на выходе третьего сумматора;Un - сигнал на выходе блока умножения, пропорциональш 1й изменению усилия j dS - перемещение нажимного узла ДР - изменение усилия} K(j - коэффициент пропорциональйости между усилием и сиг налом датчика усилия; К - величина сомножителя на. входе блока умножения, определяемая сигналом с шестого сумматора, Кд Кзо+Л Кз сигнгСп с Ьыхс5да за датчика, поступающий на первый вход пятого сум матора; сигнал с выхода третье го интегратора, изме- няннцийся до тех пор,по ка на выходе четвертог сумматора не станет ноль, поступает на вто рой вход пятого суммат ра UA - сигнал на выходе четве того сумматора. Для настройки устройства в паузе нокду прокаткой от источника 8 внешней команды включают устройство в ре жим настройки - взводится триггер 16 в логическом блоке 10. Логическая единица с выхода триггера 16 поступает 5

на входы схем 13 и 14 совпадения. На втором входе схемы 14 совпадения сигнал отсутствует, так как на выходе порогового элемента 15 также нет сигнала. На втором входе схемы 13 совпадения присутствует логическая единица, так как он соединен через инвертор 12 с выходом порогового 8

умножения поступает, на. второй вход сумматора 19, где вычитается из первого сигнала. На второй вход блока 31 умножения с задатчика 33 через сумматор 20 подают сигнал, пропорщюиальяый предполагаемому коэффициенту передачи. Когда сигнал на выходе сумматора 18, пропорциональный .8 элемента 15. Схема 13 совпадения через инвертор 11 закрывает ключ 6, отключая выход вычислительного блока 5 от входа сумматора 9 и открывает ключ 7 для прохождения команды от источника 8 на вход сумматора 9 привод нажимного устройства 2 начинает сближать валки. При сближении валков с выхода датчика 1 положения на вход второго сумматора 17 блока 4 коррекции поступает сигнал пропорциональный изменению положения валков. Однако, на выходе сумматора 17 сигнал отсутствует, так как его выход через ключ 26 и интегратор 22 соединен со своим вторым входом. Ключ 26 открыт сигналом нуль-органа 30 до тех пор, пока валки не соприкоснутся. Когда валки соприкоснутся, на выходе датчика 3 усилия появляется сигнал и срабатьшает нуль-орган 30, который отключает ключ 26. При этом на выходе сумматора I7 начинает возрастать си1нал пропорционально изменению положения нажимного . Сигналы на выходе сумматоров 18 и 25 продолжают отсутствовать, так как входы этих сумматоров через ключи 27 и 29 и интеграторы 23 и 25 замкнуты на свои выходы. Ключи 27 и 29 открыты сигналом с инверсного выхода порогового элемента 32. Когда на выходе сумматора 17 появится сигнал, пропорциональный перемещению нажимного узла 2 примерно на 1 мм, соприкоснутся валки ircpai6oтает пороговый элемент 32, который закрывает ключи 27 и 29. Уровень срабатывания порогового элемента 32 выбирают таким, чтобы при сжатии элементов клети миновать нелинейный участок и войти в зону линейного упругого растяжения. При закрытии ключей сигналы на выходе сумматоров 18 и 21 возрастают пропор1щонально изменениям положения и усилия сжатия валков от нуля в момент срабатывания порогового элемента 32. Сигнал с выхода сумматора 18 поступает на первый вход сумматора 19, а сигнал с выхода сумматора 21 через блок 31 изменению положения нажимного узла изменится на заданную величину (на пример на 1 мм), срабатывает порого вый элемент 15 логического блока 10 которв 1й через схему 14 совпадения включает ключ 28 блока 4 коррекции, который пропускает сигнал на вход интегратора 24. Сигнал с выхода интегратора 24 поступает на вход сумм тора 20, корректируя коэф(| 1Щ1ент, п ступающий с задач-чика 33 таким обра зом, чтобы на выходе сумматора 19 получить of Пороговый элемент 15 с за;;ержкой сбрасывает триггер 16 в исходное положение и на выходе элемента 13, совпадения исчезает сигна При исчезновении сигнала на выходе элемента 13 совпадения закрывается ключ 17 и открывается ключ 6. Так корректируется передаточный коэффициент между датчиком 3 усилия и Бычислителышм блоком 5, и нажимной узел 1 возвращается в исходное поло жение. Введение в устройство блока коррекции обеспечивает постоянный в пр цессе эксплуатации передаточный коэф фициент между датчиком усилий и вычислительным блоком при переменной характеристике датчика усилия. Контур блока коррекции из второго сумматора, третьего ключа, первого . интегратора и нуль-органа позволяет зафиксировать касание валков и обеспечить возрастание от нуля сигнала положения нажимного узла с момента касания валков. Контур из третьего сумматора, чет вертого ключа, второго интегратора и второго порогового элемента блока коррекции обеспечивает нарастание сигнала от нулевого уровня после Срабатывания второго порогового элемента. Уровеньсрабатывания второго порогового элемента определяется выходом на линейный участок характеристики клети (например 1 мм). Контур из третьего сумматора, шес того ключа и четвертого интегратора блока коррекции обеспечивает возрастание от нуля сигнала, пропорционал ного усилию сжатия валков после срабатывания второго порогового элемента. Контур из четвертого сумматрра, пятого ключа, третьего интегратора, пятого сумматора, задатчика коэффиЩ1ента и блока умножения, блока коррекции позволяет обрабатывать сигналы 9О пропорциональные изменению положения нажимного узла и усилия сжатия валков и корректировать передаточный коэффициент между датчиком усилия и вычислительным блоком. Первым и вторым ключами вместе с первым сумматором устройство переключают из рабочего режима в р(жим настройки и наоборот. . Триггер логического блока переклю чает устройство в режим настройки. При помощи первой схемы совпадения и первого инве|ртора логического блока в начале настройки производится переключение первого и второго ключей в режим настройки. Это обеспечивается также первым пороговым элементом и вторым инвертором. Вторая схема совпадения логического блока обеспечивает корректировку коэффициента в блоке коррек1щи при наличии сигнала с выхода триггера и первого порогового элемента посредством вклю чения пятого ключа в блоке коррекции, обеспечивающего прохождение сигнала . на вход четвертого интегратора. Таким ооразом, введение в устройство для регулирования толщины дополнительных блоков и связей позволяет устранить погрешность при регулировании толщины проката, возниканщую при отклонении характеристики датчика усилия от первоначальной в процессе эксплуатации путем настройки устройства без снятия датчиков усилия для калибровки. Это повышает точность проката и дает возможность приблизить центр распределения отклонений толщины к нижней границе минусового допуска. Это позволяет получать полосы большей длины сляба того же веса, что дает значительную экономию металла при прокатке. Как показали предварительные асчеты, экономический эффект, ожидаеый от использования заявляемого устойства составит не менее 270 тыс. уб. в год для стана с производнтельостью 5 млн.тонн. Формула изобретения 1.Устройство для регулирования толины проката,, содержащее датчик полоения нажимного узла, датчик усилия, оедииенвый через блок коррекции с дним из входов вычислительного блоа, второй вход которого соединен с

выходом датчика

положения нажимного узла, а выход с приводом нажимного узла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности регулирования толщины проката, оно дополнительно содержит первый и второй ключиi источник внешней команды на работу устройства в режиме настройки, первый сумматор, логический блок содержавший первый и второй инверторы, первый и второй элементы совпадения, первый пороговый элемент и триггер, причем вход Первого порогового элемента является первым входом логического блока, первые входы элементов совпадения соединены между собой и с выходом триггера, вход которого является вторым входом логического блока, выход первого элемент совпадения соединен со входом первог инвертора и является вторым выходом логического блока, выход первого инвертора является первым выходом логического блока i выход первого порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента (е«ия, со сбрасывающим входом триггера и через второй инвертор - со вторым входом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения является третьим выходом логического блока, причем первый вход логического блока соединен со вторым выходом блока коррекции, второй вход соедине с внешним источником команды на работу устройства в режиме настройки, первый и второй выходы логического блока соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, третий выход соединен с третьим входом блока коррекции, а второй вход блока Коррекции соединен с датчиком положения нажимного узла, информационный вход первого ключа соединен с выходом вычислительного блока, информационный вход второго ключа соединен с источником внешней команды на работу устройства в режиме настройки, а выходы первого и второго .ключей соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3802236, кл. В 21 В 37/00, 1976.