Устройство для автоматического управления механизмами выходной стороны непрерывного трубопрокатного стана Советский патент 1981 года по МПК B21B37/78 

Известное устройство не обеспечивает возможности автоматического предотврашения аварийных ситуацийФ Вследствие этого известное устройство не обеспечивает надежности в работе стана. .

Целью изобретения является предотвращение аварийных ситуаций (стыковки между сЬбой двух соседних прокатанных труб и передачи в дальней ший поток труб с неизвлеченной оправкой) и повышение надежности р работе стана.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство дополнительно введены источник модулированного излучения, воздействующего на фотодатчик, два преобразователя сигнала фотодатчика: прямой, для переменного сигнала от модулированного излучения, и инверт|1рованнный для постоянного сигнала от трубы, три эл«мента: ЗАПРЕТ, три элемента времени, два триггера элемент ИЛИ, блок аварийной сигнализации и блок управления выбрасывателем брака, причем выход фотодатчика соединен с входами первого и второго преобразователей,-выход второго преобразователя соединен со входами трех элементов времени, выход первого преобразователя соединен с первыми входами первого и второго эле 1ентов ЗАПРЕТ, вторые входы которых соединены соотБ&тстветствейно с выходами первого и второго элементов времени, а выходы - с первыми входами соответственно первого и второго триггеров, вторые входы обоих триггеров соединены с выходом третьего элемента времени и первш4 входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим входом второго триггера, с выходом первого триггера и входом блока управления выбрасывателя брака, третий вход соединен с выходом второго триггера и с первым . входом блока управлеш1я ошеппером, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединён с: выходом вторОЕо:;элемента времени, а вы ход .-со втррым входом блока управлени шлеппером и с входом блока аварийн&й сигнализации, выход которого соедине с блоком управления входной стороной стана.

На фиг. I представлена блок-схема устрЬйства во взаимосвязиzc автоматизируемым участком стана;на фиг.2схема источника модулированного излучения, фотодатчика и преобразователей сигнала фотодатчика; на фиг. 3 схема элемента времени; на фиг. 4схема релейного элемента.

Оборудование автоматизируемого участка, взаимодействующее с устройством, содержит заталкиватель I

(фиг.), непрерывныйстан 2 с валками 3, оправку 4 С трубой 5, оправкоизБлекатель 6, привод 7 шлеппера 8, привод 7 шпеппера 8, привод 9 выбрасывателя 10.

5 Для фиксации горячей трубы 5 и оп равки 4 на выходе непрерывного стана 2 на уровне оси прокатки по разные стороны относительно нее установлены источник модулированного излучения

0 (осветитель) II и фотодатчик 12. Выход фотодатчика 12 подключен ко входам двух преобразователей 13 и 14. На их выходах вырабатываются соответственно сигналы Xj - от модулированного излучения при засветке фотодатчика 12 осветителем 11 и. XR - от излучения трубы (сигнал } инвертирован: при наличии в зоне работы фотодатчика горячей трубы выходное

д напряжение Хр отсутствует и наоборот; сигнал Х неинвертирован, т.е. прямой) .

Выход преобразователя 13 соединен с управлякмцими входами элементов ЗАПРЕТ 15 и .16, а выхрд преобраэователя 14 - со ..входами элементрв времени 17,18. и 19, формируювщх соответственно заданию короткий, нормаль ный и длинный интервалы времени. Выходы элементов времени 17 и 18 подкл лючены соответственно к запрещающим входам элементов ЗАПРЕТ 15 и 16, а выход элемента времеш 19 через элемент ИЛИ 20 - к запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ 21, управлякшсий вход которого подключен к выходу элемента времени 18.

Ыходы элементов запрета 15 и 16 подключены соответственно к запускающим входам триггеров 22 и 23, причем

входы сброса этих триггеров подключены к выходу элементавремени 19. Кроме того, сбрасывающий вход триггера 23 соединен с выходом триггера 22 и оба выхода -триггеров соответ5 ственяо соединеш со вторым и третьим входами элемента ШШ 20. ,, Формируемое устройством управляющие сигналы Yit подаютсяrVji (короткий. соответствует случаю три гера 22 в блок 24 управления приводо 9 выбрасывателя 10, сбрасывающего трубы в карман брака; Уц (нормальтай, соответствует случаю S.H.litti f. tftH.MOK Р 23 в блок Э управления шлеппером 8 для тра нспор тировки трубы с оправкой к оправкоиз влекателю 6. Yj (длинный,соответствует случаю элемента ЗАПРЕТ 21 в блок управления 25 для кратковременного включения шлеппера 8 и в блок 26 сигнализации об аварийном состоянии и подачи сигнала для выключения автоматики заталкивателя 1 на входной стрроне стана. 2 (для прекращения подачи гильз в стан), Источник модулированного излучени 1I содержит установленные в фотоголовке светодиод 27 (фиг. 2), питаемы мультивибратором 28, Светодиод 27 из лучает модулированный сигнал с частотой следования импульсов модуля- . тора. X Фотодатчнк 12 представляет, собой установленные в фотоголовке фотодиод 29, подключенный по входу операционного усилителя 30 с резистором 31 в цепи обратной связи. Преобразователь 13 содержит демодулятор 32, релейный элемент 33, злементы НЕ 34, И 35, усилитель 36. Демодулятор 32 имеет резисторы 37 и 38, конденсаторы 39 и 40,. диоды 41 и 2. Преобразователь 14 имеет релей1В11й элемент 43, элементы НЕ 44 и 45, И 4 усилитель 47. . С помощью заталкивателя 1 входной стороны в непрерывный -стан 2 с валками 3 подается для прокатки на опра вке 4 труба 5 таким образом, чтобы длина заднего свободного конца оправ ки была достаточной., для последунщего ее извлечення на оправкоизвлекате ле 6. Прокатанная труба 5 с оправ кой 4 по инерции выходит за пределы стан 2, после чего приводом 7 йлеппера 8 транспортируется к оправкоизвлекателю 6. В исходном состоянии, когда на выходе стана отсутствует труба 5 с оправкой-4, фотодатчик 12 принимает модулированное излучение от осветителя 11 и на выходе преобразователей 13 и 14 имеются единичные сигналы XM и Y .При 3том на выходах элементов времени 17, 18 и 19, на запрещающих вводах элементов ЗАПРЕТ 15, 16 и 21 и входах,сброса триггеров 22 и 23 сигналы также равны единице. По этому на выходах триггеров 22 и 23 : и элемента ЗАПРЕТ 21 выходные сигна;ш Y,( , У|( и YJJ равны нулю, никаких управляющих воздействий от блоков управления 24, 25 и 2б не вырабатывается. При перемещении оправки 4 в зоне действия фотодатчика 12 модулиро- ванное излучение от осветителя 1 прерывается, сигнал Х преобразователя 13 исчезает. Однако на выходах остальных узлов схемы сигнала, в том Yj) ,не изменячисле сигналы Yi ются. При дальнейшем движении оправки 4 с трубой 5 в зону действия фотодатчика 12 входит горячая труба 5 вследствие: излучения которой на выходе преобразователя 14 сигнал Х (инвертированный) становится равным нулю. Сигналы на выходах элементов времени 17, 18 и 19 и на запрещающихвходах элементов ЗАПРЕТ 15, 16 и 21 также становятся нулевыми и тем самым разрешается прохождение,управляющих сигналов аерез элементы ЗАПРЕТ. Но, так как сигнал Х и сигнал на выходе элемента 18 равны нулю, сигналы Уц и YJJпо-прежнему равны НУЛЮ. Когда задний конец трубы 5 уходит из поля зрения фотодатчика 12, сигнал преобразователя 14 ста;новится равным I и запускает элементы времени 17, 18 и 19 таким образом, что через различные интервалы времени последовательно на их выходах появляются сигналы 1. Кроме того, через интервал времени , oпpeдeляeшdi длиной свободного заднего конца оправки 4, после ухода ее из зоны действия источника модулированного излучения 11 и фотодатп; чика 12 появляется выходной сигнал преобразователя 13 который воздействует на и вырабатывает дин из управляющих сиг налов, У. При этом возможны три режима работы схемы. В первом случае, когда длина заднего свободного конца оправки 4 недостаточна для извлечения оправки на извлекателе, т, е. при нал Х„ появляется раньше, чем закончится выдержка элемента времени 17, вследствие чего этот сигнал проходит через элемент ЗАПРЕТ 15, запускает 22, сигнал становится рав-. ным 1. Последний блокирует триггер 23 и элемент ЗАПРЕТ 21 (через элемент ШШ 20), в результате чего сигналы Ч| и 4jj остаются равньп и нулю. Кроме того, сигнал Yj l подается в блок управления 24 приводом 9 и выбрасывателя 10 для сброса трубы с оправкой в карман брака. Во втором случае , когда длина свободного заднего конца оправки 4 является нормальной, т.е. приЕ., .Св бв.м.мокс «сигнал Х,,, появляется раньше, чем закончится выдёр|Жка элемента времени .18, формирующего норма льный временной интервал, соответствуияций ц цд. При этом с выхода элемента времени 17 запрещающий сигнал закрывает элеменг ЗАПРЕТ 15, поэ тому сигнал Х проходит через эле мент ЗАПРЕТ 16 и запускает тригг гер 23. Появляется управляниций сигнал Y, который через элемент ЮШ 20 блокиру ет элемент ЗАПРЕТ 21, в результате чего сигнал Yjj .как и сигналY,, остаются равными нулю. Сигнал Y подается в блок управления 25, который включает привод 7 пшбппера 8, вследствие чего труба с оправкой транспортируется в оправкоизвлекатель 6. В третьем случае, когда длина заднего конца оправки 4 длиннее допустимой (т.е при (),вслед ствие чего Ъправка может не выйти из стана, что может привести к авари сигнал Х. появляется после истёче- , ния нормального временного интервала элемента времени 18. В этом случае . элементы ЗАПРЕТ 15 и 1$ 1будут заперты, сигналы YJ . останутся рав ными нулю, так же как и на всех входах элемента ИЛИ 20 и на запрещаю щем входе элемента ЗЙПРЕТ 21. Поэтом появившийся на выходе элемента времени 18 сигнал проходит через элемент ЗАПРЕТ 121 и становится равнв1м 1 сигнал Yj) . Последний поступает на вход блока управления 25, в результате viero включается кратковременно привод 7 шлёппера 8, в результате чего включaetcя кратковременно привод 7 шлёппера 8 который убирает, трубу с оправкой с оси ста на, исключая стыковку труб. Одновременно сигнал подается в блок сигнализации 26, который выра батывает сигнал оповещения персонала, о нарушении технологического процесса и отключает заталкиватель 1 стана 2, тем самым предотвращая дальнейшее поступление труб в стан. После того, как выработан один из управляющих сигналов Y , или YU ,или YJJ , в момент истечения рабочего временного интервала, формируемого элементом времени 19, сиг- . нал на выходе последнего сбрасывает триРгеры 22 и 23, запирает элемент ЗАПРЕТ 21, в результате чего схема возвращается в исходное состояние. На выходе операционного усилителя 30 в исходном состоянии (т.е при отсутствии трубы и оправки в рабочей зоне фотодатчика) имеются импульсы усиленного фототока (с частотой f ), врзниканщего в фотодиоде в результате воздействия на него модулированного излучения от светодиода 27. При наличии горячей трубы в )ёзулъТите воздействия излучения трубы на фотодиод 29 на шлсоде усилителя 30 появляется постоянный ток (уровень напряжения). При наличии оправки, перекрывающей источник модулированного«излучения, на выходе усилителя 30 тока нет, так как фотодиод 29 ничем не засвечен. При воздействии на фотодиод 29 модулированного излучения 11 импульсы фототока проходят Через резистор 37 и конденсатор 39, далее отрицательные полуволны импульсов шунтируются диодом 41, а положительные проходят через диод 42 и заряжают конденсатор 40, постоянная времени которого определяется величиной параллельно подключенного резистора 38. Напряжение с выхбда демодулятора 32 поступает на вход релейного элемента 33. При отсутствии трубы с оправкой на выходе стана, т.е. при наличии переменного тока на выходе операционного усилителя 30 и .тем самым на входе демодулятора 32, на выходе релейного элемента 33 ш еется единичный сигнал, на выходах элемента НЕ 34, И 35, усилителя 36 - нулевой сигнал (XK 0). При налвчии оправки на выходе стана OTcytcT-oyeT сигнал на выходе усилителя 30, демодулятора 32,- релейного элемента 33 и , наоборот, имеется единичный сигнал на выходах элементов НЕ 34, И 35 и усилителя 36 ( Х„ J. При наличии трубы на выходе стана на выходе усилителя 30 имеется постоянный ток и еди гачный сигнал на выходах релейного элемента 43, элем тов НЕ 44, И 46, и на выходах элемента НЕ 45 и усилителя 47 - нулев сигналы (). При отсутствии трубы сигналы элементов 43, 44, 45 и 46 изменяются на обратные, поэтому на выходе усилителя 47 - единичный сигнал (Х 1 т.е. сигнал Xf, инвертирован). Блоки 24 н 25 управления электроприводами представляют собой известтше тиристорные или контакторные схемы, включающие и отключающие элек троприводы по сигналам, поступанмцим на входы блоков. Аналогично блок 26 включает эвуковой и световой сигнап при поступлении единичного сигнала на вход блока. Элементы времени 17, 18 и 19 (фиг. 1) обеспечивают появление выходного сигнала Х с выдержкой времени (которая опрепеляется уставкой после подачи входного сигнала на один из входов элемента. Релейные элементы 33 и 43 (фиг.2) преобразуют плавно изменяющийся вход ной сигнал в дискретный выходной сигнал установленного уровня. Они имеют релейную характеристику входвыход и представляют собой несиммет ричный триггер, на основе двухкаскадн го усилителя. На фиг. 3 и 4 приведены соответст венно схемы элемента времени и релей ного элемента. Элемент времени содержит транзисторы 48-51 (фиг. 3), диоды 52-57, ре зисторы 58-68, конденсатор 69. Выдержка времени определяется временем разряда конденсатора 69 на резисторы 63 и 64. Регулируемым реэистором 64 изменяется уставка элемента времени. В исходном состоянии npif отсутствии входного сигнала транзистор 48 заперт, а транзисторы 49,50 и 51 открыты, при этом транзисторы 49 и 50 насыщены благодаря базовым сопротивлениям 63 и 64, последовател но подключенным к источнику Uf, , а транзистор 51 насыщен благодаря его связи через резистор 62 с закрытым транзистором 48. При появлении входного сигнала на одном из входных диьдов 52-54 транзистор 48 открывается. Конденсатор 69 разряжается на. сопротивления 63 и 64, вследствие чего транзисторы 49 и 50 закрываются, и через пиод 57 транзистор 7 51 поддерживается в открытом состоянии (т.е. в состоянии насыщения). После окончания разряда конденсатора 69 транзисторы 49 и 50 снова открывайТ:Ся, а транзистор 51 закрывается, в результате чего на его выходе появляется единичный сигнал (Xg О. Реле,йный элемент содержит двухкаскадный усилитель на транзисторах 69 и 70 (фиг. 4) с положительной .обратной связью. Схема релейного элемента содержит также резисторы 71-81, диоды 82 и 83. Порог срабатывания релейного элемента регулируется в широких пределах изменением входного per зистора 71. Коэффициент возврата релейного элемента может устанавливаться в пределах 0,75-0,95. переменным резистором 80. Использование данного устройства позволяет исключить аварийные состояния ни стане, повысить надежность в работе автоматизированного оборудования стана. формула изобретения .Устройство для автоматического управления механизмами выходной стороны непрерывного трубопрокатного стана, содержащее фотодатчик, установленньй на выходе стана, блок управления шлеппером, перемешаюощи трубы с оправками от стана к оправкоизвлекателю, отличающееся тем, что, с целью предотвращения аварийных ситуаций и повьшения надежности в работе стана, в него дополнительно введены источник модулированного излучрния, два преобразователя сигнала фотодатчика - прямой для переменного сигнала от модулированного излучения и инвертированный для постоянного Сигнала от трубы, три элемента ЗАПРЕТ , три элемента времени, два триггера, элемент ИЛИ блок аварийной сигнализации и блок управления выбрасывателем брака, причем выход фотодатчика соеди-, нен с входами первого и второго преобразователей , выход второго преобразователя соединен со входами трех элементов времени, выход первого преобразователя соединен с первыми входами первого и второго элементов ЗАПРЕТ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первоо и второго элементов времени, а - с Первыми входами соответст- венно первого и второгогтриггеров, вторые входы обоих триггеров соединены с выходом третьего элемента времени и первым входом элемента ШШ, второй вход которого соединен с третьим входом второго триггера, с выходом первого триггера и входом блока управдения выбрасывателем брака, третий вход соединен с выходом второго тригт гера н с первым входом блока управления ш ппёром , выход элемента .ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента ЗАПРЕТ, второй

«ь

.вход которого соединен с выходом второго элемента времени, ,а выход со вторым входом блока управления . пшеппером и с входом блока аварийной сигнализации, выход которого соединен с блоком управления входной стороной стана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Озоль В. Л. и Марциичик Ф. Б. Механизация и автоматизация трубных цехов. М., Металлургия, 1964, с. 80-81.

«f.