Система управления нажимным механизмом прокатного стана Советский патент 1982 года по МПК B21B37/58 

I

Изобретение относится к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов и предназначено для автоматизированного управления нажимными механизмами прокатных станов, в частности обжимных и балочных.

По основному авт.св. № известна система управления нажимным механизмом прокатного стана.

Для обеспечения надежности в известной системе запрещается прохождение очередного задания на перемещение нажимного винта до окончания отработки предыдущего задания.

Однако отказы и сбои устройства формирования задания, заключающиеся в несвоевременной выдаче задания на отработку очередного перемещения после окончания отработки предыдущего

г-.

перемещения нажимного механизма,но до окончания прокатки слитка с установленным раствором валков, неконтролируемы и для многих типов станов,в частности обжимных и балочных, могут привести к прекращению автоматического управления, возникновению аварийных ситуаций или к выпуску бракованной продукции.

Цель изобретения - повышение надежности системы.

Для достижения поставленной цели система дополнительно снабжена преобразователем код-временной интервал, регистром, схемой ИЛИ, схемой запрета, формирователем, схемой совпадения, триггером и схемой блокировки, причем первый выход регистра соединен с первым входом дополнительного преобразователя код-временной интервал, второй выход регистра соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом дополнительного преобразователя кодвременной интервал, выход схемы ИЛИ соединен со вторым входом дополнительной схемы запрета и с входом дополнительного формирователя,выход дополнительной схемы запрета соединен с управляющим входом схемы бл кировки, информационный вход схемы блокировки соединен с первым выходом блока позиционного регулироваН1--Я, второй вход дополнительного преобразователя код-временной интервал .соединен с выходом схемы запрета и с первым входом триггера, выход дополнительного формирователя соединен с первым входом дополнительной схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым входом дополнительной схемы запрета,вы ход дополнительной схемы совпадения соединен с вторым входом триггера,вы ход триггера соединен с третьим входом устройства формирования задания С помощью схемы блокировки запрещается прохождение в электропривод сигнала управления перемещением нажимного механизма при наличии на выходе дополнительной схемы запрета сигнала, формируемого при поступлени на первый вход дополнительной схемы запрета сигнала наличия усилия прокатки металла в валках и отсутствии сигнала на втором входе дополнительной схемы запрета, причем сигнал на второй вход дополнительной схемы запрета поступает через схему ИЛИ в случае наличия сигнала на втором выходе регистра либо при наличии на выходе дополнительного преобразователя код-временной интервал импульса передний фронт которого формируется по сигналу с выхода схемы запрета, а длительность пропорциональна коду поступающему с первого выхода регист на первый вход дополнительного преобразователя код-временной интервал На дополнительный вход устройства формирования задания принимается запоминаемый в триггере прианак нарушения ограничений выдачи задания на отработку перемещений нажимного меха низма при наличии усилия прокатки, для чего триггер сбрасывается в начальное состояние при каждом занесении уставки в блок позиционного ре гулирования импульсом с выхода схемы запрета и устанавливается в состояние, соответствующее нарушению названного ограничения, в случае на личия усилия прокатки и прохождения через дополнительную схемы совпадения на второй вход триггера импульса формируемого дополнительным формиро вателем по заднему фронту импульса н выходе схемы ИЛИ. Тем самым после ис 9 течения с момента выдачи команды на начало перемещения нажимного механизма фиксированного временного интервала запрещается отработка перемещения нажимного механизма при наличии усилия прокатки металла в валках, инициируется оперативное восстановление работоспособности, повышается надежность (безотказность) системы управления нажимным механизмом за счет блокировки недопустимых защемлений металла в валках и за счет устранения без существенных отклонений процесса автоматического управления последствий нарушений работоспособности данного вида, вызванных сбоями устройства формирования задания, сбоями датчиков и статистической неопределенностью информации, используемой при определении момента выдачи задания на перемещение нажимного механизма. На чертеже изображена структурная схема системы управления нажимным механизмом прокатного стана. Система управления содержит устройство 1 формирования задания,блок 2 позиционного регулирования,ключ 3, первый вход которого соединен с выходом устройства t формирования задания, а выход - со входом блока 2 позиционного регулирования, формирователь , схему 5 совпадения, схему 6 запрета, преобразователь 7 кодвременной интервал, дополнительный преобразователь 8 код-временной интервал, регистр 9. схему ИЛИ 10,дополнительную схему 11 запрета, дополнительный формирователь 12, дополнительную схему 13 совпадения, триггер 1 и схему 15 блокировки, причем выход устройства 1 формирования задания соединен с входом формирователя , выход которого соединен с вторым входом схемы 5 совпадения и с первым входом схемы 6 запрета, выход схемы 6 запрета соединен с вторым входом преобразователя 7 код-временной интервал, первый вход которо.го соединен с вторым выходом блока 2 позиционного регулирования, выход преобразователя 7 код-временной интервал соединен с вторым входом схемы 6 запрета, с вторым входом ключа 3 и с первым входом схемы 5 совпадения, выход которой соединен с входом устройства 1 формирования задания, первый -выход регистра 9 соединен с первым входом дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал, а второй выход - с первым входом схемы ИЛИ второй вход которой соединен с выходом дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал,выход схемы ИЛИ 10 соединен с вторым входом дополнительной схемы 11 запрета и с входом дополнительного формирователя 12, выход дополнител ной схемы 11 запрета соединен с управляющим входом схемы 15 блокировки, информационный вход которой соединен с первым выходом блока 2 позиционного регулирования, второй вход дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал соед нен с выходом схемы 6 запрета и с первым входом триггера Ц, выход д полнительного формирователя 12 сое динен с первым входом дополнительной схемы 13 совпадения, второй вхо которой соединен с первым входом дополнительной схемы 11 запрета, выход дополнительной схемы 13 совпа дения соединен со вторым входом триггера , выход которого соединен с дополнительным входом устройс ва 1 формирования задания. Система управления нажимным механизмом прокатного стана работает следующим образом. В устройстве 1 формирования задания на основании информации от обслуживающего персонала, датчиков других устройств формируется задани на отработку очередного перемещения и определяется момент выдачи этого задания через ключ 3 в блок 2 позиционного регулирования. 3 блоке 2 позиционного регулиро вания в соответствии со значением полученной от устройства 1 формирования задания уставки и значением кода текущего положения нажимного механизма, поступающего в блок 2 позиционного регулирования от датчи ка положения, формируется аналоговый сигнал управления, выдаваемый и него в электропривод нажимного меха низма через схему 15 блокировки. Аналоговый сигнал управления фор руется как функция вычисленного и поданного на дополнительный выход блока 2 позиционного регулирования кода рассогласования между требуемым согласно задания и текущим положением нажимного механизма. Для реализации функции блока 2 позиционного регулирования могут быть использованы как специализированные устройства, так и стандартные УВМ, микропроцессоры и система на их базе. В преобразователе 7 код-временной интервал, запускаемом по заднему фронту импульса, сформированного в формирователе -при завершении вы дачи задания на отработку, формируется импульс, длительность которого определяет линейно зависимый от вычисленного в блоке 2 позиционного регулирования кода рассогласования временной интервал. В течение данного временного интервала запрещается передача в блок 2 позиционного регулирования через ключ 3 задания на отработку следующего перемещения, с помощью схемы 6 запрета запрещается повторный запуск преобразователя 7 код-временной интгрвал на отработку временного интервала, определяемого отличным от ранее принятого для преобразования кодом рассогласования. При поступлении в течение данного временного интервала нового задания на отработку импульс, сформированный в формирователе 4, через схему 5 совпадения поступает в устройство 1 формирования задания в качестве признака нарушения работоспособности данного вида, а отработка такого задания не начинается, так как уставка не проходит в блок 2 позиционного регулирования. Задание на отработку, поступившее не во время действия импульса, формируемого преобразователем 7 кодвременной интервал, проходит в блок 2 позиционного регулирования, а по заднему фронту импульса, сформированного в формирователе 4, запускается преобразователь 7 код-временной интервал. Благодаря применению перечисленных схем и устройств, запрещается формирование на выходе блока 2 позиционного регулирования аналогового сигнала управления при поступлении из устройства 1 задания на отработку очередного перемещения до окончания отработки предыдууего. В предлагаемой системе отработка перемещения нажимного механизма в соответствии с сформированным в блоке 2 позиционного регулирования знало7Эгопым сигналом управления имеет мес то только при отсутствии сигнала на управляющем входе схемы 15 блокировки. Этот запрещающий отработку сигнал поступает с выхода дополнительной схемы 11 запрета, в том слу чае, когда на ее первом входе имеется сигнал наличия усилия прокатки металла в валках, а на второй ее вход не поступает через схему ИЛИ 1 сигнал со второго выхода регистра 9 или формируемый дополнительным преобразователем 8 код-временной ин тервал импульс. Длительность данного импульса пропорциональна значени ,кода на первом выходе регистра 9, передний фронт совпадает с моментом начала формирования аналогового сигнала управления в блоке 2 позиционного регулирования. При каждом занесении уставки в блок 2 позиционного регулирования триггер 1 4 устанавливается в исходное состояние импульсом с выхода схемы 6 запрета. В состояние, соответствующее нарушению ограничений выдачи задания на отработку перемещений при наличии условия прокатки металла в валках, триггер Т устанавливается в том случае, если после истечения с момента очередног занесения уставки в блок 2 позицион ного регулирования фиксированного временного интервала, задаваемого с помощью регистра 9 и дополнительного преобразователя 8 код-временно интервал, импульс, сформированный дополнительным формирователем 12 по заднему фронту названного временног интервала, совпадает по времени с сигналом наличия усилия прокатки металла в валках и на второй вход триггера 14 поступает импульс с выхода дополнительной схемы 13 совпадения . Признак нарушения ограничений выдачи задания на отработку перемещений при наличии усилия прокатки металла в валках с выхода триггера 14 поступает на дополнительный вход устройства 1 формирования задания. Внутренняя структура и алгоритмы функционирования предлагаемого устройства 1 формирования задания и известного идентичны в части всех функций, решаемых известным устройством формирования задания.Отличие состоит только в том, что предлагае мое устройс;1во (|1(Ч)мирпИ(Эиия задания имеет дополнительный вход, наличие которого обеспечивает прием в него сигнала с выхода триггера 14 и инициализацию оперативного восстановления его работоспособности и системы в целом при поступлении этого сигнала . Конкретная реализация приема сигнала на дополнительный вход устройства 1 формирования задания и инициализация оперативного восстановления системы может быть выполнена как решение известной технической задачи с помощью известных технических средств. Для этого в составе предлагаемого устройства 1 формирования задания может быть дополнительно использован узел ввода, абсолютно идентичный соответствующему узлу ввода, применяемому в известном устройстве формирования задания для приема сигнала с выхода схемы 5 совпадения. Действия по оперативному восстановлению системы в случае поступления признака нарушения работоспособности с выхода триггера 14 аналогичны приведенным в описании известной системы операциям восстановления, инициируемым при поступлении признака нарушения работоспособности с выхода схемы 5 совпадения. Например, при использовании в качестве устройства 1 формирования задания УВМ типа МбООО, м7000 АСВТ-М таким узлом ввода в ее составе является стандартный модуль ввода инициативных сигналов MB вИС А б22-4, а оперативное восстановление работоспособности системы заключается в запуске программы с контрольной точки, тестировании и программном переключении отказавших датчиков. Технические решения дополнительных преобразователя 8 код временной интервал, формирователя 12, схемы 13 совпадения и схемы 11 запрета могут быть идентичными соответствующим по названию устройствам известной системы. В качестве схемы 15 блокировки может быть использовано электромагнитное реле, с управляющей обмоткой которого соединен выход дополнительной схемы 11 запрета. В качестве сигнала наличия усилия прокатки металла в валках может быть использована информация датчиков-месдоз, датчиков деформации ctaнины клети, датчика-ичмерит.ля

статического момента на валу главного привода. Информация такого вида повсеместно используется в АСУ ТП прокатки при решении различных функциональных задач.

Регистр 9 представляет собой схему для запоминания и оперативног изменения кода на первом выходе и. значения сигнала на второй выходе, например клавишное наборное поле, тумблерный регистр и др.

Для того, чтобы реализуемые в ситеме блокировки перемещения нажимного механизма не приводили к уменьшению производительности стана при использовании алгоритмов формирования команды на начало перемещения нажимного механизма с упреждением, учитывающим инерционность основного электромеханооборудования (порядка нескольких датчиков миллисекунд для современных приводов) и допустимое время обжатия концов заготовки (до нескольких сотен миллисекунд), на время такого упреждения, определяемое имлульсом на выходе дополнительного преобразователя 8 код-временной интервал, блокировка выдаваемого в электропривод аналогового сигнала управления запрещается.

Для отдельных прокатных станов, в частности обжимных и балочных, в зависимости от настройки системы управления электроприводом и параметров механооборудования клети формирование сигналов управления на отработку перемещений нажимного механизма при наличии металла в валках может не являться нарушением работоспособности. Например, в зависимости от соотношения допустимой и фактической величины отдачи нажимных винтов может возникнуть необходимость компенсации такой отдачи за счет перемещения нажимного механизма после захвата металла валками Причем целесообразность или нерациональность такого режима может устанавливаться в процессе работы системы, например после профилактических ремонтов электромеханооборудования клети.

Оперативное разрешение или запрещение блокировки отработки перемещения нажимного механизма по сигналу наличия усилия при прокатке металла в валках, а также оперативное изменение длительности формируемого преобразователем 8 код-временной интервал импульса 33 счет установления в регистре 8 соответствующего значения сигнала на втором.выходе и кода на первом выходе позволяет использовать предлагаемые схемы контроля и блокировки при различных режимах работы системы и алгоритмах формирования команды на начало перемеш.ения нажимного механизма.

Таким образом, с помощью предлагаемых схем фиксируются нарушения работоспособности системы управления нажимным механизмом прокатного

стана, заключающиеся в формировании сигнала управления перемещением нажимного механизма при наличии усилия прокатки металла в валках,блокируется отработка таких перемещений

и инициируется оперативное восстановление системы управления нажимным механизмом.

Оперативное восстановление системы управления нажимным механизмом прокатного стана позволяет ликвидировать последствия обнаруженных нарушений работоспособности без прерыванияи существенных нарушений процесса автоматического управления, если такие нарушения вызваны сбоями устройства формирования задания, сбоями, устранимыми отказами датчиков и статистической неопределенностью информации, используемой при определении

момента выдачи задания на перемещение.

Таким образом, повышение надежности системы управления нажимным механизмом прокатного стана достигается за счет расширения области контролируемых нарушений работоспособности (дополнительное ограничение на временное положение уставок, поступающих из устройства 1 формирования задания) и устранения последствий большей части выявлс;нных нарушений, происходящих вследствие сбоев устройС1ва 1 формирования задания,сбоев , устранимых отказов датчиков и статистической неопределенности информации, используемой при определении момента выдачи в блок 2 позиционного регулирования уставки на отработку очередного перемещения.

8 случае использования устройств и алгоритмов формирования задания и позиционного регулирования,систем управления электроприводом, при рабо11 9 те которых нарушения работоспособнос ти рассмотренного вида принадлежат множеству наиболее опасных отказов (например, при автоматическом выборе момента начала отработки количестЕо нарушений работоспособности дан ного типа соизмеримо с общим число нарушений работоспособности), наработка на отказ, приводящий к прекращению автоматического управления или к возникновению аварийных ситуаций, может быть увеличена в несколько раз по сравнению с известной системой. Расчетное значение экономической эффективности, достигаемой за счет такого повышения надежности при использовании предлагаемой с-истемы управления нажимным механизмом прокатного стана в составе АСУ режимами обжатий высопопроизводительного блюминга с годовой экономической эффективностью 500 тыс.руб., состав ляет не менее 12 тыс.руб. в год с учетом только одной из составляющих экономии - уменьшения суммарного времени отключения системы из режим автоматического управления после от казов наиболее опасного вида,приводящих к возможности возникновения аварийных ситуаций или выпуска бра ка . Экономическая эффективность, связанная с повышением надежности системы управления нажимным механиз мом прокатного стана, возрастает пр недопустимости ручного управления и длительных отключений АСУ. Формула изобретения Система управления нажимным механизмом прокатного стана по авт.св. № отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы, она дополнительно содержит преобразователь код-временной интервал, регистр, схему ИЛИ, схему запрета, формирователь, схему совпадения, триггер и схему блокировки, причем первый выход регистра соединен с первым входом дополнительного преобразователя код-временной интервал, второй выход регистра соединен с первым входом схемы ИЛИ,второй вход которой соединен с выходом дополнительного преобразователя код-временной интервал, выход схемы ИЛИ соединен с вторым входом дополнительной схемы запрета и с входом дополнительного формирователя, выход дополнительной схемы запрета соединен с управляющим бходом схемы блокировки, информационный вход схемы блокировки соединенс первым выходом блока позиционного регулирования, второй вход дополнительного преобразователя код-временной интервал соединен с выходом схемы запрета и с первым входом триггера,, выход дополнительного формирователя соединен с первым входом дополнительной схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым входом дополнительной схемы запрета, выход дополнительной схемы совпадения соединен с вторым входом триггера, выход триггера соединен с третьим входом устройства формирования задания.