Устройство для автоматического регулирования толщины проката Советский патент 1982 года по МПК B21B37/24 

(54) УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПРОКАТА

1

Изобретение относится к прокатному производству и может .быть использовано в автоматических системах управления работой прокатных станов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического регулирования толщины проката, содержащее датчики наличия металла, положения нажимных винтов, давления и раствора валков, датчик положения нажимных винтов.через первый элемент сравнения текущего параметра с заданным и первый усилитель соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через, блок управления соединен с приводом нажимных винтов, выход датчика давления через второй элемент сравнения текущего параметра с заданным соединен со входом второго усилителя, выход датчика раствора валков через третий элемент сравнения текущего параметра с заданным соединен с входом третьего усилителя, логический и вычислительный блоки, второй сумматор, блок умножения, третий сумматор, причем выход датчика наличия металла соединен со входом логического блока, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход вычислительного блока соединен с выходом третьего усилителя, третий

10 вход вычислительного блока соединен с выходом третьего сумматора, выход вычислительного блока соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым вхо

15 дом блока умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом третьего усилителя, выход блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход тре20тьего сумматора соединен с выходом второго усилителя, выход третьего сумматора соединен с вторым входом первого сумматора и с третьим вхо3дом вычислительного блока, при этом вычислительный блок содержит два блока выделения эксцентриситета, второй блок умножения,ключ, интегратор, примем вход первого блока выделения эксцентриситета соединен с выходом третьего сумматора, выход первого блока выделения эксцентриситета соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока выделения эксцентриситета, вход которого соединен с выходом тре тьего усилителя в цепи датчика раствора валков, выход второго Ьлока умножения соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом логического блока, а выход соединён с входом интегратора, выход которого является выходом вычислительного блока СО Устройство работает следующим образом. Перед началом проката для определенного сортамента задают положение нажимных винтов, давление, раствор валков и передаточный коэффициент по каналу раствора При входе полосы в клеть датчик наличия металла через логический блок включает вычислител ный блок, В вычислительный блок поступают сигналы с выхода третьего усилителя и третьего сумматора. Сигнал на выходе третьего усилителя содержит составляющую, обусловленную отклонением толщины полосы от заданного значения и составляющую, обусловленную возмущением со стороны клети. Рассмотрим только составляющую со стороны клети: U,j Ah (Я сигнал на выходе третьего усилителя; дн отклонение толщины полосы на выходе клети, вызванное возмущением со стороны кле ти, передаточный коэффициент канала. Отклонение ТОЛЩИНЫ может быть вы ражено через эквивалентное перемеще ние нажимных винтов, которое вызыва ет такое же отклонение толщины: U.« , h W гдеЛ) - эквивалентное перемещение нажимных винтов; 0 m - модуль клети; q, - коэффициент пластической деформации полосы. Сигнал на входе третьего сумматора (выход первого блока умножения) , ( где К - сомножитель, определяемый выходным сигналом второго сумматора. Выходной сигнал второго усилителя до начала работы регулятора содержит составлякицую, обусловленную отклонением давления в результате возмущения со стороны полосы, и составляющую, обусловленную отклонением давления в результате возмущения со стороны клети. Также рассмотрим только составляющую со стороны клети, Сигнал на выходе второго усилителясигнал на выходе второго усилителя; передаточный коэффициент канала; ДР отклонение давления. Отклонение давления можно выразить через эквивалентное перемещение нажимных винтов, т.е. такое перемещение, которое вызывает отклонение давления на величину Р: т.о U7--t m P - -ь-Л5. т -nil ЭСигнал на выходе третьего сумматора .. / m-Khiri-Q -)д5э1б) , Необходимо, чтобы составляющая, обусловленная возмущениями со стороны клети, была равна нулю (). Это условие достигается, если K-K. j.C. 7} . Так как передаточные коэффициенты каналов давления и раствора валков постоянны, то компенсация возмущения со стороны клети на входе регулятора толщины при величине К пропорциональна коэффициенту пластической деформации полосы. Установка требуемого коэффициента производится автоматически, В вычислительном блоке блоками выделения эксцентриситета выделяются эксцентриситетные составляющие, поступающие от третьего усилителя и третьего сумматора. Эти составляющие поступают на входы второго блока умножения. Величина сигнала на выхо второго блока умножения определяетс отклонением коэффициента К от треб емого значения. Выходной сигнал вто рого блока умножения через ключ поступает на вход интегратора. Выходной сигнал интегратора через второй сумматор изменяет сомножитель перво го блока умножения, . величину К таким образом, чтобы сигнал на вх де интегратора стал равным нулю. В результате возмущения со сторо ны полосы давление возрастает на ве личину дР, Возрастание давления на величину ДР приводит к увеличению щели между валками и росту толщины.. АЬ-. (S) При отсутствии канала раствора валков сигнал на входе регулятора толщины 8 . а в конце отработки возмущения увел чивается в (l-K)) раз и равен Ь4)Р Ufl и,, К При наличии.канзла раствора, если согласно (7) ({1Сигнал на выходе третьего сумматора равен u8 т, . ДР . h )p, Тое„ равен сигналу, который должен быть на входе регулятора толщины по ле отработки возмущения Этот сигна |В конце отработки будет такой же, так как сигнал по каналу давления растет (падает), а по каналу раство ра падает (растет), Это означает, что при правильной настройке К полностью исчезает положительная обрат ная связь, присущая устройствам, вы полненным по способу Симса-Головина, что обеспечивает высокое быстродействие и точность регулирования толщины. Однако известное устройство обладает тем недостатком, что на вход регулятора толщины отсутствуют все возмущения со стороны клети (эксцен риситетная составляющая опорных вал ков, изменение межвалкового зазора при переменной скорости прокатки, в званное измерением масляной пленки в подшипниках жидкостного трения опорных валков) , как это видно из уравнения ( 6. Если эксцентриситетная составляющая (высокочастотная) мала и ее практически трудно устранить нажимными винтами из-за ограни1 ченной полосы пропускания позиционной системы нажимных винтов, то изменение масляной пленки в подшипниках опорных валков при переменной скорости прокатки довольно значительно (достигает в конце полосы 0,15 мм) и имеет низкочастотный характер. Целью изоЬретения является увеличение точности регулирования толщины полосы на выходе клети. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик наличия металла и датчики положения нажимных винтов, давления и раствора валков, причем датчик положения нажимных винтов через первый элемент сравнения текущего параметра с заданным и первый усилитель соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через блок управления соединен с приводом нажимных винтов, выход датчика давления через второй элемент сравнения текущего параметра, с заданным соединен с входом второго усилителя, выход датчика раствора валков через третий элемент сравнения текущего параметра с заданным соединен с входом третьего усилителя , выход датчика наличия металла соединен с входом логического блока, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход вычислительного блока соединен с выходом третьего усилителя, третий вход вычислительного блока соединен с выходом третьего сумматора, выход вычислительного блока соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход первого блока умножения соединен с выходом третьего усилителя, выход первого блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго усилителя, выход третьего сумматора соединен с вторым входом первого сумматора и с третьим входом вычислительного блока, вычислительный блок содержит первый блок вы-еления эксцентриситета, вход которого соединен с выходом третьего сумма тора, выход первого блока выделения эксцентриситета соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока выделения эксцен триситета, вход которого соединен с выходом третьего усилителя в цепи датчика раствора валков, выход второго блока умножения соединен с пер вым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом логического блока, а выход соединен с входом интегратора, выход которого является выходом вычислительного блока и соединен. с первым входом второго сумматора, дополнительно введены блок приращения скорости, третий блок умножения, блок задания, второй интегратор, четвертый и пятый сумматоры, причем выход блока определения приращения скорости соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, вход второго интегратора соединен с выходом третьего усилителя в цепи датчика раствора, а выход второго интегратора соединен с вторым входом четвертого сумматора и с первым входом пятого сумматора, второй вход которого соединен с блоком задания, а выход его соединен с вторым входом третьего блока умножения, выход четвертого сумматора соединен с третьи входом первого сумматора.

Дополнительно введенные блоки , а именно блок приращения скорости, третий блок умножения, блок задания, второй интегратор, четвертый и пятый сумматоры, соединенные соответствующим образом, позволяют устранит влияние изменения толщины масляной пленки в подшипниках жидкостного трения, опорных валков при переменной скорости прокатки на толщину полосы на выходе клети, что обеспечивает .увеличение точности регулирования толщины полосы на выходе клети.

Сигнал, пропорциональный отклонению скорости от заправочной с блока определения приращения скорости поступает на первый вход третьего блока умножения, на втором входе которого через пятый сумматор задают сомножитель от блока задания коэффициента сигнал с выхода третьего блока умножения через четвертый сумматор поступает на третий вход первого сумма

тора для компенсации всплывания опорных валков (т.е., изменения толщины , масляной I пленки в подшипниках жидкостного трения) при переменной ског рости прокатки к Если на выходе третьего усилителя присутствует сигнал, прсэпорциональный низкочастотной составляющей отклонения зазора валков, то интегратор изменяет свой сигнал, который поступает на первый вход пя того сумматора, .корректируя сомножитель третьего блока умножения, и на второй вход четвертого сумматора, компенсируя постоянную составляющую отклонения межвалковго зазора, пролорциональную скорости нарастания изменения толщины, вызванной всплыванием валков о

На чертеже приведена блок-схема устройства в

Выход датчика 1 положения нажимных винтов 2 через первый элемент 3 сравнения, второй вход которого соединен с шиной заданного значения, и первый усилитель k соединен с первым входом первого сумматора 5. Выход второго элемента 6. сравнения через второй усилитель 7 третий сумматор 8 соединен с вторым входом первого сумматора . Выход датчика 9 давления соединен с первым входом второго элемента 6 сравнения, второй вход которого соединен с цепью заданного значения давления. Выход первого сумматора 5 через блок-10 управления соединен с приводом 11 нажимных винтов 2„ Выход третьего элемента

12сравнения через третий усилитель

13соединен с вторым входом первого блока 14 .умножения, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 8, Выход датчика 15 раствора валков соединен с первым входом третьего элемента 12 сравнения, второй вход которого соединен с шиной заданного значения. Выход датчика

16. наличия металла через логический блок 17 соединен с первым входом вычислительного блока 18, выход вычислительного блока 18 соединен с первым входом второго сумматора 19, второй вход которого соединен с шиной задания передаточного коэффициента. Вычислительный блок 18 содержит первый блок 20 выделения эксцентриситета, вход которого является вторым входом вычислительного блока 18 и соединен с выходом третьего сумматора 8, а выход блока 20 соединен с первым входом второго блока 21 умножения, второй вход которого сое динен с выходом второго блока 22 выделения эксцентриситета, вход которого является третьим входом вычи лительного блока.18 и соединен с вы ходом третьего усилителя 13. Выход второгоблока 21 умножения соединен с первым входом ключа 23, второй вход которого является первым входом вычислительного блока 18.и соединен с выходом логического блока 17. Выход ключа 23 через интегратор 2k, выход которого является вых дом вычислительного блока 18, соединен с первым входом второго сумма тора 19. Выход блока 25 приращения скорости соединен с первым входом третье го блока 26 умножения, выход которо го через четвертый сумматор 2 соединен с третьим входом первого сумматора 5. Выход второго интегратора 28 соединен с вторым входом четвертого сумматора 27 и соединен с первым входом пятого сумматора 29, второй вход которого с.оединен с выходом блока 30 задания, а выход пятого сумматора 29 соединен с вторым входом третьего блока 26 умножения. Устройство работает следующим об разом. Перед началом прокатки для определенного сортамента задают положение нажимных винтов 2, давление, раствор валков, передаточный коэффи циент по каналу раствора, выходной сигнал блока 30 задания. При входе полосы в клеть по сигналу датчика 16 наличия металла в клети логический блок 17 включает вычислительный блок 18. В вычислительный блок 18 поступают сигналы с выхода усилителя 13 и третьего сумматора 8 Сигна на Выходе усилителя 13 содержит сос тавляющую, обусловленную отклонением толщины от заданной, и составляющую, обусловленную возмущением со стороны клети. Выходной сигнал втор го усилителя 7 содержит до начала движения винтов составляющую, обусл ленную отклонением давления в резул тате возмущения со стороны полосы, и составляющую, обусловленную откло нением давления в результате возмущения со стороны клети. Сигнал с выхода третьего усилителя 13 поступает на первый вход первого блока 9010 умножения Ц, на втором входе которого присутствует сигнал, пропорцио нальный передаточному коэффициенту Сигналы с выходов второго усилителя 7 и первого блока умножения Т суммируются на третьем сумматоре В. При этом на выходе третьего сумматора отсутствует составляющая, вызванная возмущениями со стороны клети, а составляющаяi вызванная возмущениями со стороны полосы, равна . по величине сигналу, который будет в конце движения нажимных винтов (. в конце отработки ), т,е. не меняется в процессе движения нажимных винтов. Сигнал с выхода усилителя 8 поступает через первый сумматор 5 в блок управления 10, который посредством привода 11 нажимных винтов 2 изменяет межвалковый зазор до тех пор, пока сигнал датчика 1 положения нажимных винтов через первый элемент сравнения 3 и первый усилитель k, поступающий на первый вход первого сумматора 5, не скомпенсирует возмущения со стороны полосы. Подстройка передаточного коэффициента по каналу раствора осуществляется следующим образом. Первый и второй блоки 20 и 22 выделения эксцентриситета выделяют эксцентриситетные составляющие, поступающие на их входы с выхода третьего сумматора 8 и третьего усилителя 13. Сигналы с выходов первого и второго блоков 20 и 22 выделения эксцентриситета поступают на входы второго блока 21 умножения, выполняющего роль фазового дискриминатора. С выхода второго блока 21 умножения через ключ 23 сигнал поступает на вход интегратора 2, который через второй сумматор 19 изме;няет второй сомножитель (передаточный коэффициент) первого блока k умножения до тех пор, пока эксцентриситетная составляющая на выходе третьего сумматора 8 не станет равной нулю. Если скорость прокатки переменна, т,ео прокатка ведется с разгоном, на выходе усилителя 13 присутствует сигнал, вызванный отклонением толщины вследствие всплывания опорных валков. Всплывание опорных валков является возмущением со стороны клети. При переменной скорости прокатки на выходе блока 25 прира- , щения скорости возникае Т сигнал, пропорциональный приращению скорости, который через третий блок умножения 26, четвертый 27 и первый сумматоры, блок управления 10 пост пает в привод 11, который, приводя в движение нажимные винты, компенс рует ошибку в толщине, вызванную всплыванием валков. Если же эта ошибка компенсируется не полностью, то с выхода уси лителя 13 поступает сигнал на вход интегратора 28, Интегратор 28 изме няет установку коэффициента на втором входе третьего блока умножения 26, поступающую от блока 30 за дания на пятый сумматор 29, и выдает корректирующий сигнал на вход четвертого сумматора 27 для компенсации низкочастотной составляющей. Таким образом, после введения дополнительных блоков и связей изве ное устройство обладает астатизмом 2-го порядка, что позволяет устранить низкочастотную составляющую от клонения толщины полосы на выходе t клети, вызванную изменением толщины маслянной пленки в подшипниках жидкостного трения опорных валков при переменной скорости прокатки. Всплытие валков при разгоне стан приводит к уменьшению толщины в сре нем на 0,05 мм. Компенсация этого в да ошибки приводит к увеличению вых да годного проката на 0,5% и обеспе (Чивает экономию порядка 200 тыс. ру на каждый миллион тонн проката. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования толщины .проката, содержащее т0и сумматора, три усилителя, три блока сравнения, блок управления, интегратор, привод нажимных винтов, датчик наличия металла, датчики положения нажимных винтов, давления и раствора валков, вычисли тельный блок, два блока выделения эксцентриситета составляющей, два блока умножения, ключ, логический блок, причем выход датчика положения нажимных винтов соединен со вхо дом первого блока сравнения, выход которого соединен со входом первого усилителя,- выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход Которого соединен со входом 9Р12 блока управления, выход которого соединен со входом привода нажимных винтов, выход датчика давления соединен со входом второго блока сравнения, выход которого соединен со входом второго усилителя, выход дaтчj кa раствора валков соединен со входом третьего блока сравнения, выход которого соединен со. входом третьего усилителя, выход датчика наличия металла соединен со входом логического блока, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход вычислительного блока соединен с выходом третьего усилителя, третий вход вычислительного блока соединен с выходом третьего сумматора, выход вычислительного блока соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход первого блока умножения соединен с выходом третьего усилителя, выход первого блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход третьего сумматора соединен е выходом второго усилителя, выход третьего сумматора соединен со вторым входом первого сумматора и с третьим входом вычислительного блока, вычислительнь1Й блок содержит первый блок выделения эксцентриситета составляющей вход которого является вторым входом вычислительного блока и соединен с выходом третьего сумматора, выход первого блока выделения эксцентриситета составляющей соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока выделения эксцентриситета составляющей, вход которого является третьим входом вычислительного блока и соединен с выходом третьего усилителя, выход второго блока умножения соединей с первым входом ключа, второй вход которого является первым входом вычислительного блока и соединен с выходом логического блока, а выход ключа соединен со входом интегратора, выход которого является выходом вычислительного блока.и соединен с первым входом второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности регулирования толщины полосы на выходе клети, оно дополнительно содержит блок приращения скорости, третий блок ум139ножения, блок задания, второй интегратор, четвертый и пятый сумма торы, причем выход блока приращения скорости соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, вход второго ин- тегратора. соединен с выходом третьего усилителя, а выход второго интег:ратора соединен со вторым входом четвертого сумматора- и с первым входом 0 (ПЯТОГО сумматора, второй вход которого соединен с блоком задания, а выход его соединен со вторым входом третьего блока умножения, выход : четвертого сумматора соединен с третьим входом первого сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертиза 1. Авторское свидетельство СССР « 697216, кл. В 21 В 37/02, 1978.